一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法技术

本申请公开了一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，该方法包括：当请求方想要保护自己位置信息的安全时，可以向部署了基于拍卖的激励机制的智能合约发起调用，输入相关的拍卖信息，发起一次拍卖；参与方可以通过提交报价加入到某次拍卖中，智能合约将根据每次拍卖的出价确定中标者集合，并返回给请求方；若请求发在规定的拍卖时间内未收到足够的中标者信息，则可以调用中国剩余定理来生成相应的位置等价集合，从而补充中标者集合。最后，请求方发送聚合请求给位置服务供应商以获得相应的服务信息，并确定奖惩范围。与传统方案相比，本申请针对K‑匿名隐匿区的生成效率更高，能够更好的保护请求方的位置隐私。

A location privacy protection method based on Chinese Remainder Theorem and smart contract

【技术实现步骤摘要】
一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法
本申请涉及计算机、通信、区块链领域，具体涉及一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法。
技术介绍
基于位置的服务(Location-BasedService，LBS)是根据用户提供的位置信息，在地理信息系统平台的支持下，为移动用户提供信息的服务，其典型的应用或服务包括地图类应用(如高德地图)、餐饮娱乐类应用(如美团、饿了么)。随着移动通信网络的快速发展以及智能终端设备的不断普及，位置服务已经广泛应用到电子商务、卫生医疗、军事和移动社交等领域，逐步成为人们日常生活不可或缺的重要组成。据中国互联网信息中心(CNNIC)统计，截止2019年6月，中国网民规模达8.54亿，相比于2018年底增长2598万，其中使用手机上网的比例高达99.1％，而使用过位置服务的网民占总网民数的70％以上。可以预见的是，随着5G时代的到来，基于位置的服务将会更加普及。然而，任何事物都有其两面性，LBS为人们带来多种便利服务的同时，也带来了巨大的安全隐患。用户在使用位置服务时，需要向位置服务提供商(Location-BasedServiceProvider,LSP)报告自己的位置信息，这些位置信息不仅包括用户的偏好信息(如喜欢的食物等)，还包含着用户的位置数据(如家庭住址、工作单位等)。这些信息一旦暴露，不但严重影响用户的私人生活，更可能威胁用户的人身安全。此外，如果用户在某个时间段连续发送了LBS请求，那么攻击者可能结合这些请求，分析得到该用户的轨迹信息，严重威胁用户的安全。因此，面向位置服务的隐私保护问题引起了学术界的广泛关注。目前最广泛应用的方法是Gruteser和Grunwald从数据隐私保护技术中引入的K-匿名技术。其基本思想是在用户向LSP发送LBS查询请求之前，首先从某可信第三方的代理服务器处获取至少K-1个其他用户的真实位置之后，生成一个隐匿区，再将该隐匿区作为自己的位置，连同请求数据一起发送给LSP，最后等待接收LSP返回的数据。由于匿名区的存在，攻击者将无法判断出哪个位置是用户的真实位置，从而保护了用户的位置隐私。从上述技术原理不难看出，K-匿名技术存在着三个问题：(1)用户发送请求前，需要获取到其他K-1个用户的真实位置信息，但由于种种原因，并不是每个用户都同意将自己的真实位置发送给其他人，因此隐匿区的生成效率很低；(2)K-匿名技术的实现需要一个可信的第三方代理服务器。然而在现实生活中，这种所谓的完全可信的第三方代理服务器通常是不存在的，即使存在，那么它将成为整个系统的瓶颈，容易遭受到攻击者的攻击，如单点攻击，DoS攻击等，而一旦服务器被攻破，用户的隐私将完全暴露出去；(3)由于隐匿区的存在，用户的隐私虽然得到了保护，但是LBS服务的质量却降低了。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，用以解决现有的面向位置服务隐私保护方案存在的中心化问题、用户之间的信任问题、服务质量问题。为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，包括以下步骤：步骤1，在以太坊区块链环境中部署结合拍卖特性的智能合约；步骤2，请求方在需要进行位置保护时，调用智能合约输入信息以及保证金，发起一次新的拍卖流程；步骤3，区块链上其他参与方通过智能合约监听拍卖状态，提交己方报价；步骤4，智能合约自动收集和比较所有人的报价，确定中标者集合，若中标者集合中的中标者数量满足期望数量，则直接将中标者集合发送给请求方；步骤5，如果在拍卖时间结束后，中标者集合中的中标者数量未达到期望数量，则利用中国剩余定理计算请求方的位置等价集合以补足中标者集合中的中标者期望数量；步骤6，请求方结合中标者的信息，建立隐匿区，进而形成聚合请求；步骤7，请求方发送聚合请求给位置服务供应商，等待其返回服务信息；步骤8，服务信息返回后，进行奖惩。进一步地，所述智能合约包括拍卖初始化模块、参与方出价模块、退款模块、奖励模块以及提现模块，其中：初始化模块传入的参数包括位置信息、查询内容、拍卖时间、隐私保护等级需求K以及为本次拍卖提交的保证金；初始化模块将根据这些信息初始化一次拍卖过程，智能合约将充当本次拍卖的拍卖师的角色；参与方出价模块传入的参数包括参与方对本次拍卖提出的报价，同时此报价将被作为该参与方的保证金，从其账户中扣除，并转入到智能合约账户中；在此模块中还将对参与方的出价进行比较；退款模块用于在参与方调用出价模块提出报价后，智能合约将对出价进行比较；对没能最终成为中标者的参与方，在拍卖结束后，可以调用本模块取回当时的出价；奖励模块用于在拍卖结束后，确定是否有中标用户作假，如有，则分配奖励时不给其发放奖励金，同时还要扣除其保证金作为惩罚；如没有，则中标者可以平分请求方的保证金；提现模块用于在拍卖结束，并且请求方获得了服务后，中标者调用此模块将参与拍卖时的出价以及请求方分配的奖励取回。进一步地，所述中标者集合中的中标者期望数量为K-1。进一步地，所述请求方在需要进行位置保护时，调用智能合约输入信息包括：所述的输入的信息包含请求方的位置信息、查询内容、拍卖时间、隐私保护等级需求K。进一步地，所述区块链上其他参与方通过智能合约监听拍卖状态，提交己方报价，包括：步骤3.1，区块链上其他参与方通过智能合约使用出价功能加入拍卖过程，出示己方报价，所出示的报价将从该参与方的账户中转移到智能合约账户，此报价同时还作为该参与方为本次拍卖交付的保证金；步骤3.2，参与方在出价的同时，提交自己的位置信息给智能合约。进一步地，所述智能合约自动收集和比较所有人的报价，确定中标者集合，包括：步骤4.1，当智能合约每次收到某个参与方A的报价时，将此报价与之前其他参与方的报价进行比较，只有在此报价大于之前某个参与方B的报价时，该参与方A才能暂时加入到中标者集合中，同时，参与方B从中标者集合中删除；步骤4.2，在拍卖结束后，智能合约将返回中标者集合给请求方，中标者集合中包含的信息有中标者账户地址、中标者位置信息。进一步地，所述步骤5包括：步骤5.1，拍卖时间结束后，检查中标者集合的数量，如果该数量小于期望数量，则结合请求方设置的隐私保护等级需求K，确定需要生成的位置等价集合的大小；步骤5.2，先将请求方的位置信息转换为经纬度信息，将其表示成为一阶线性同余方程组的形式，利用中国剩余定理解出此方程组的通解，最后得出请求方的位置等价集合；步骤5.3，请求方整理汇总位置等价集合和中标者集合并发送给请求方；其中，位置等价集合中除了请求方之外的用户将视为生成的中标者，并将这些中标者补入到原有的中标者集合中，使得中标者集合中的中标者数量满足期望数量。进一步地，所述利用中国剩余定理解出此方程组的通解，最后得出请求方的位置等价集合，包括：首先将请求方的位置转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在以太坊区块链环境中部署结合拍卖特性的智能合约；/n步骤2，请求方在需要进行位置保护时，调用智能合约输入信息以及保证金，发起一次新的拍卖流程；/n步骤3，区块链上其他参与方通过智能合约监听拍卖状态，提交己方报价；/n步骤4，智能合约自动收集和比较所有人的报价，确定中标者集合，若中标者集合中的中标者数量满足期望数量，则直接将中标者集合发送给请求方；/n步骤5，如果在拍卖时间结束后，中标者集合中的中标者数量未达到期望数量，则利用中国剩余定理计算请求方的位置等价集合以补足中标者集合中的中标者期望数量；/n步骤6，请求方结合中标者的信息，建立隐匿区，进而形成聚合请求；/n步骤7，请求方发送聚合请求给位置服务供应商，等待其返回服务信息；/n步骤8，服务信息返回后，进行奖惩。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在以太坊区块链环境中部署结合拍卖特性的智能合约；
步骤2，请求方在需要进行位置保护时，调用智能合约输入信息以及保证金，发起一次新的拍卖流程；
步骤3，区块链上其他参与方通过智能合约监听拍卖状态，提交己方报价；
步骤4，智能合约自动收集和比较所有人的报价，确定中标者集合，若中标者集合中的中标者数量满足期望数量，则直接将中标者集合发送给请求方；
步骤5，如果在拍卖时间结束后，中标者集合中的中标者数量未达到期望数量，则利用中国剩余定理计算请求方的位置等价集合以补足中标者集合中的中标者期望数量；
步骤6，请求方结合中标者的信息，建立隐匿区，进而形成聚合请求；
步骤7，请求方发送聚合请求给位置服务供应商，等待其返回服务信息；
步骤8，服务信息返回后，进行奖惩。


2.根据权利要求1所述的基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，所述智能合约包括拍卖初始化模块、参与方出价模块、退款模块、奖励模块以及提现模块，其中：
初始化模块传入的参数包括位置信息、查询内容、拍卖时间、隐私保护等级需求K以及为本次拍卖提交的保证金；初始化模块将根据这些信息初始化一次拍卖过程，智能合约将充当本次拍卖的拍卖师的角色；
参与方出价模块传入的参数包括参与方对本次拍卖提出的报价，同时此报价将被作为该参与方的保证金，从其账户中扣除，并转入到智能合约账户中；在此模块中还将对参与方的出价进行比较；
退款模块用于在参与方调用出价模块提出报价后，智能合约将对出价进行比较；对没能最终成为中标者的参与方，在拍卖结束后，可以调用本模块取回当时的出价；
奖励模块用于在拍卖结束后，确定是否有中标用户作假，如有，则分配奖励时不给其发放奖励金，同时还要扣除其保证金作为惩罚；如没有，则中标者可以平分请求方的保证金；
提现模块用于在拍卖结束，并且请求方获得了服务后，中标者调用此模块将参与拍卖时的出价以及请求方分配的奖励取回。


3.根据权利要求1所述的基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，所述中标者集合中的中标者期望数量为K-1。


4.根据权利要求1所述的基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，所述请求方在需要进行位置保护时，调用智能合约输入信息包括：
所述的输入的信息包含请求方的位置信息、查询内容、拍卖时间、隐私保护等级需求K。


5.根据权利要求1所述的基于中国剩余定理和智能合约的位置隐私保护方法，其特征在于，所述区块链上其他参与方通过智能合约监听拍卖状态，提交己方报价，包括：
步骤3.1，区块链上其他参与方通过智能合约使用出价功能加入拍卖过程，出示己方报价，所出示的报价将从该参与方的账户中转移到智能合约账户，此报价同时还作为该参与方为本次拍卖交付的保证金；
步骤3.2，参与方在...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳毅，李宣，凌捷，罗玉，欧毓毅，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44