一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，包括：步骤1,设置安全参数并计算得到系统参数；步骤2，基于同态加密算法获得接收方的私钥和公钥；步骤3，接收方设置一个包含接收方位置坐标的多边形，基于多边形的顶点集合和接收方的公钥通过同态加密算法计算得到密文集合并发送给发送方；发送方基于自身位置坐标、系统参数和密文集合计算得到接近性检测的密文结果集合并发送给接收方；步骤4，接收方获得接近性检测结果。本发明专利技术提出了安全性高的接近性检测隐私保护方法,对原始方向进行正确地随机化处理，在混淆原方向值的同时保留其符号比特(即正负性)，能够在提供隐私保护的同时提供正确的接近性检测结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法
本专利技术涉及一种隐私保护方法，特别是涉及一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法。
技术介绍
如今，许多移动设备(例如，智能手机或平板电脑)可实时测量并报告精确位置，很大程度上促进了移动网络上的基于移动位置服务(LBS，LocationBasedService)的发展。一个最基础的LBS是位置接近性检测，其功能为使一个用户能够测试另一个用户是否就在其附近，位置接近性检测可以帮助用户找到他们附近的朋友、优步汽车、或紧急情况下的医务人员，推动了大量社交应用程序的发展。虽然有些用户不反对将其位置共享给第三方进行位置接近性检测，但是位置信息的泄露可能造成严重的隐私威胁，如恶意跟踪、骚扰、甚至绑架等。潜在的攻击者可能来自从好奇的社交媒体联系人、家庭成员、甚至是职业罪犯(例如，窃贼检查受害者是否在家)。因此，用户往往期望基于位置的移动应用在提供保留的位置接近检测服务的同时，保护用户隐私的确切位置。以往的接近性检测的隐私保护协议通常是基于圆形范围，即以一方位置坐标为圆心和一定半径确定一个接近性范围来判断另一方的位置是否在该圆内。圆形范围的接近性检测不能使用户进行特定的定制，例如排除一些不想要的区域或范围。在文献[HuiZhu,FengweiWang,RongxingLu,FenLiu,GangFu,andHuiLi.Efficientandprivacy-preservingproximitydetectionschemesforsocialapplications.IEEEIoTJournal,2017]中作者基于文献[F.Feito,J.C.Torres,andA.Urena,Orientation,simplicity,andinclusiontestforplanarpolygons,Computers&Graphics,vol.19,no.4,pp.595–600,1995]提出的范围检测方法提出了一个基于多边形范围的接近性检测的隐私保护协议，即用户可以定制一个任意多边形来作为接近性检测范围，从而使得检测结果更加精确更贴近用户的需要。但是，专利技术人在最新的研究成果中[KimmoJarvinen,_AgnesKiss,ThomasSchneider,OleksandrTkachenko,andZhengYang.Fasterprivacy-preservinglocationproximityschemes.InCANS2018]发现HuiZhu等人提出的上述这个基于多边形范围的接近性检测的隐私保护协议存在不安全性，并不能有效保护用户的位置信息。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种新型的安全的基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，包括：步骤1,设置安全参数并计算得到系统参数；所述系统参数包括隐私保护协议的随机数空间长度；步骤2，根据安全参数，基于同态加密算法获得接收方的私钥和公钥；步骤3，接收方设置一个包含接收方位置坐标的多边形，获得所述多边形的顶点坐标集合，基于顶点坐标集合和接收方的公钥通过同态加密算法计算得到密文集合并发送给发送方；发送方基于自身位置坐标、系统参数和密文集合计算得到接近性检测的密文结果集合并发送给接收方；步骤4，接收方根据其私钥对接近性检测的密文结果集合进行解密运算，获得封装在密文结果集合中的接近性检测结果。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述同态加密算法为加法同态加密算法或者全同态加密算法。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤1中：所述安全参数设置为1μ，表示μ个连续的1，其中，所述μ为正整数；所述系统参数依据加法同态加密算法设置，加法同态加密算法定义为AHE：(KeyGen，Enc，Dec)，其中，KeyGen表示密钥生成算法，Enc表示加密算法，Dec表示解密算法；加法同态加密算法的明文空间长度设置为其明文空间的比特数，定义为lm；用户位置坐标空间的比特数定义为lc，所述隐私保护协议的随机数空间长度定义为lr，所述在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤2包括：输入安全参数1μ，运行(sk，pk)∈RKeyGen(1μ)生成接收方的私钥和公钥；(sk，pk)∈RKeyGen(1μ)为加法同态加密算法的密钥生成算式，表示从输入安全参数1μ后产生的密钥集合KeyGen(1μ)中随机选取sk和pk，sk表示接收方的私钥，pk表示接收方的公钥。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤3包括：步骤3-1，接收方设置一个包含接收方位置坐标(xA，yA)的n边多边形，n边多边形的顶点坐标集合为<(x1，y1)，(x2，y2)，...，(xi，yi)，(xi+1，yi+1)，...，(xn，yn)>，且顶点集合中每个坐标值的比特数为lc；步骤3-2，接收方按照i＝1，i＝2，…，i＝n的顺序依次基于接收方的公钥pk计算密文和并将密文集合发送给发送方B；其中，所述i′：＝i+1modn，即将i+1对n取模运算的结果赋值给i'；1≤i≤n；表示依据加法同态加密算法的加密算法函数将输入接收方的公钥pk和xi后得到的输出值赋值给xi的密文表示依据加法同态加密算法的加密算法函数将输入接收方的公钥pk和yi后得到的输出值赋值给yi的密文表示依据加法同态加密算法的加密算法函数将输入接收方的公钥pk和xi·yi后得到的输出值赋值给xi·yi的密文表示依据加法同态加密算法的加密算法函数将输入接收方的公钥pk和-yi·xi'后得到的输出值赋值给-yi·xi'的密文所述[n]＝{1，...，n}，表示1到n的所有正整数集合；步骤3-3，发送方选择随机数集合{ri}i∈[n]，其中1≤i≤n，发送方按照i＝1，i＝2，…，i＝n的顺序依次计算密文结果并将计算的接近性检测的密文结果集合发送给接收方；发送方的位置坐标为(xB，yB)，且每个坐标值的比特数为lc。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤4包括：步骤4-1，接收方根据其私钥sk对接近性检测的密文结果集合中的密文结果进行解密运算获得方向值得到随机化后的方向集合步骤4-2，接收方检测如果方向集合中所有方向值都大于等于0，则接收方在其设置的多边形范围内。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述n边多边形为接收方根据其实际需要个性化定制的地理检测范围。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术首个提出了安全性高的基于同态加密算法和多边形范围的接近性检测隐私保护方法，同时在方向值计算执行过程中进行了定制和优化，运行效率高。由于选择的随机数集合以及随机数空间长度lr能够对原始方向进行正确地随机化处理，在混淆原方向值的同时保留其符号比特(即正负性)，因此能够在提供隐私保护的同时提供正确的接近性检测结果。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，包括：步骤1,设置安全参数并计算得到系统参数；所述系统参数包括隐私保护协议的随机数空间长度；步骤2，根据安全参数，基于同态加密算法获得接收方的私钥和公钥；步骤3，接收方设置一个包含接收方位置坐标的多边形，获得所述多边形的顶点坐标集合，基于顶点坐标集合和接收方的公钥通过同态加密算法计算得到密文集合并发送给发送方；发送方基于自身位置坐标、系统参数和密文集合计算得到接近性检测的密文结果集合并发送给接收方；步骤4，接收方根据其私钥对接近性检测的密文结果集合进行解密运算，获得封装在密文结果集合中的接近性检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，包括：步骤1,设置安全参数并计算得到系统参数；所述系统参数包括隐私保护协议的随机数空间长度；步骤2，根据安全参数，基于同态加密算法获得接收方的私钥和公钥；步骤3，接收方设置一个包含接收方位置坐标的多边形，获得所述多边形的顶点坐标集合，基于顶点坐标集合和接收方的公钥通过同态加密算法计算得到密文集合并发送给发送方；发送方基于自身位置坐标、系统参数和密文集合计算得到接近性检测的密文结果集合并发送给接收方；步骤4，接收方根据其私钥对接近性检测的密文结果集合进行解密运算，获得封装在密文结果集合中的接近性检测结果。2.如权利要求1所述的基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，所述同态加密算法为加法同态加密算法或者全同态加密算法。3.如权利要求2所述的基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，所述步骤1中：所述安全参数设置为1μ，表示μ个连续的1，其中，所述μ为正整数；所述系统参数依据加法同态加密算法设置，加法同态加密算法定义为AHE：(KeyGen，Enc，Dec)，其中，KeyGen表示密钥生成算法，Enc表示加密算法，Dec表示解密算法；加法同态加密算法的明文空间长度设置为其明文空间的比特数，定义为lm；用户位置坐标空间的比特数定义为lc，所述隐私保护协议的随机数空间长度定义为lr，所述4.如权利要求3所述的基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，所述步骤2包括：输入安全参数1μ，运行(sk，pk)∈RKeyGen(1μ)生成接收方的私钥和公钥；(sk，pk)∈RKeyGen(1μ)为加法同态加密算法的密钥生成算式，表示从输入安全参数1μ后产生的密钥集合KeyGen(1μ)中随机选取sk和pk，sk表示接收方的私钥，pk表示接收方的公钥。5.如权利要求3所述的基于多边形范围的位置接近性检测隐私保护方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50