基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双重k‑匿名的社交车联网位置隐私保护方法，首先设立一个云服务器作为可信第三方，将车辆用户构建为用户群组，收集用户的ID、位置和服务请求，将位置与请求集合随机打乱重新组合，构建得到用户数据矩阵，然后采用随机矩阵对用户数据矩阵进行加密，云服务器利用加密后的用户数据向服务提供商请求相关服务后，在接收到反馈的位置服务信息后定位到用户ID后将服务内容反馈给对应的用户。本发明专利技术利用随机打乱用户数据和随机矩阵加密的方法对用户位置和服务请求内容都进行双重k‑匿名，以降低用户ID、位置和服务请求与用户之间的相关性，从而降低攻击者准确识别到用户的概率，实现对用户位置隐私的保护。

【技术实现步骤摘要】
基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法
本专利技术属于车联网
，更为具体地讲，涉及一种基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，普通的社交网络已经不能满足用户的日常需求。为了保证用户驾驶过程中的便捷性与安全性，结合车联网和社交网络两种类型的网络范式-社交车联网应运而生，智能网联汽车变成下一个移动社交网络的载体，实现车主上车后就放弃手机社交功能，利用车辆自身的通讯设备完成社交。社交车联网是车联网的一个子集，以行驶中的智能网联汽车为节点，采用社交网络的组成方式，利用车辆中的通信设备与道路上的人、车、路边单元和服务提供商等其他实体进行连接、通信，形成具有社交网络特征的车联网模型，可以看作是以社交网络辅助的以车联网为主体的一种实现形式。车辆获得的一系列基于位置的服务是以自身实时位置数据为代价的，这些位置数据中包含了用户自身的大量隐私数据，攻击者通过对这些数据爬取、分析窃取用户对个人隐私，不仅会影响用户获得服务的质量，甚至可能产生安全问题。对社交车联网中用户对位置隐私数据进行保护逐渐成为社交车联网技术研究的热点问题之一。社交车联网位置隐私保护主要对用户社交过程中的用户属性信息、用户行为信息和用户关系网络进行隐藏，从而实现社交车联网用户隐私保护的目的。社交车联网用户位置隐私保护通过利用一些爬虫软件爬取用户驾驶过程中的各种行为信息数据，这些数据中包括用户发送信息时的个人ID、自身实时位置信息、目的位置和所需服务内容。通过清洗、筛选和分类这些用户数据来保护位置隐私，一方面可以对用户个人隐私进行保护，增加社交车联网中用户黏度，另一方面，保障用户出行便捷性与安全性，降低车祸造成的财产损失和人员伤亡，有助于建设智能交通系统和智慧城市。社交车联网位置隐私保护技术主要由三个部分组成：用户数据收集、用户数据分类和隐私保护算法执行过程。用户数据收集主要采用比较高效的爬虫技术和数据进行爬取、清洗和存储。其次，将收集到的用户数据分为用户属性信息、用户行为信息和用户关系网络。最后，根据用户需求对用户信息实现针对性的位置隐私保护，去除用户社交过程中的行为数据信息与位置数据之间的相关性，降低用户位置隐私泄漏的概率。现有的基于用户行为信息的位置隐私保护方法计算复杂度和开销较高，并有可能影响用户享受服务的质量，因此，此类方法的位置隐私保护效果不是很理想。此外，基于用户关系网络的位置隐私保护技术虽然能保证用户所获得服务的质量，但对用户的位置隐私保护程度有限。最后是基于用户属性信息的位置隐私保护方法，通过改变用户ID达到保护位置隐私的目的，相较于上述两类方法，不影响用户需要的服务质量，也不需要复杂的计算，但该方法对用户的位置隐私保护程度是有限的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法，设置云服务器作为可信第三方，云服务器在发送用户请求信息时将位置与服务请求重新打乱后排列组合并采用随机矩阵加密，实现双重k-匿名，以降低用户ID、位置和服务请求与用户之间的相关性，从而降低攻击者准确识别到用户的概率，实现对用户位置隐私的保护。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法包括以下步骤：S1：设置云服务器作为可信第三方，用于隔离服务提供商与车辆用户之间的直接通信，实现信息的双向传输；S2：车辆用户在需要进行位置查询时，将其请求信息发送至云服务器，请求信息包含用户ID、位置和服务请求内容；云服务器将预设时间段内所收到的所有请求信息进行汇总，按照用户位置对用户进行群组划分，将位置相近的车辆用户划分为一个用户群组；记某个用户群组中车辆用户数量为k，根据这k个车辆用户的请求信息确定用户ID集合ID＝{ID1,ID2,…,IDk}、用户位置集合L＝{loc1,loc2,…,lock}和用户的服务请求内容集合T＝{task1,task2,…,taskk}，其中IDi、loci、taski分别表示该群组中第i个车辆用户的ID、位置和请求内容，i＝1,2,…,k；S3：将用户群组中的用户位置和请求内容的顺序分别进行随机打乱，得到用户位置集合L′＝{loc′1,loc′2,…,loc′k}和用户服务请求内容集合T′＝{task′1,task′2,…,task′k}，其中，loc′i、task′i分别表示顺序打乱后第i个位置和服务请求内容；然后构建k×2的用户数据矩阵A：S4：云服务器生成一个2×k的随机矩阵B：其中，bji表示随机矩阵B中第j行第i列的元素，j＝1,2，bji为随机数，其取值范围为[1,k]；S5：云服务器利用公式A×B对用户数据矩阵A进行加密，得到一个k×k维的数据矩阵C发送到服务提供商，同时将随机矩阵B发送到服务提供商；S6：服务提供商接收到数据矩阵C和随机矩阵B后，利用公式C×BT进行倒推计算，恢复得到加密之前的用户数据矩阵A；服务提供商从用户数据矩阵A提取出每一行的用户位置和服务请求内容作为一条服务请求，查询相应的位置服务信息并反馈至云服务器；S7：云服务器在接收到位置服务信息后，根据用户数据矩阵A确定每条位置服务信息所对应的服务请求内容，再根据服务请求内容查找到对应的用户ID，将该条位置服务信息反馈至对应的车辆用户。本专利技术基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法，首先设立一个云服务器作为可信第三方，将车辆用户构建为用户群组，收集用户的ID、位置和服务请求，将位置与请求集合随机打乱重新组合，构建得到用户数据矩阵，然后采用随机矩阵对用户数据矩阵进行加密，云服务器利用加密后的用户数据向服务提供商请求相关服务后，在接收到反馈的位置服务信息后定位到用户ID后将服务内容反馈给对应的用户。本专利技术充分考虑了用户ID与用户位置之间的相关性，将用户ID只保存在可信的第三方云服务器中，利用随机打乱用户数据和随机矩阵加密的方法对用户位置和服务请求内容都进行双重k-匿名，攻击者无法从请求或位置信息对用户的真实请求内容进行准确的猜测，可以降低攻击者对用户位置信息猜测的概率，并且保证用户能接收到对应的服务查询反馈，从而可以在保证服务可用性的同时对用户的位置隐私进行保护，尤其在车辆较密集的区域，如：大型十字路口、商场和停车场等地方可以实现有效的位置隐私保护。附图说明图1是本专利技术基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法的具体实施方式流程图；图2是本专利技术中云服务器的设置示意图；图3是本实施例中原始用户数据示例图；图4是图3所示原始用户数据经过随机打乱后的用户数据示例图；图5是本实施例中本专利技术和2个对比方法在同一场景中的位置熵对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：设置云服务器作为可信第三方，用于隔离服务提供商与车辆用户之间的直接通信，实现信息的双向传输；/nS2：车辆用户在需要进行位置查询时，将其请求信息发送至云服务器，请求信息包含用户ID、位置和服务请求内容；云服务器将预设时间段内所收到的所有请求信息进行汇总，按照用户位置对用户进行群组划分，将位置相近的车辆用户划分为一个用户群组；记某个用户群组中车辆用户数量为k，根据这k个车辆用户的请求信息确定用户ID集合ID＝{ID

【技术特征摘要】
1.一种基于双重k-匿名的社交车联网位置隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：设置云服务器作为可信第三方，用于隔离服务提供商与车辆用户之间的直接通信，实现信息的双向传输；
S2：车辆用户在需要进行位置查询时，将其请求信息发送至云服务器，请求信息包含用户ID、位置和服务请求内容；云服务器将预设时间段内所收到的所有请求信息进行汇总，按照用户位置对用户进行群组划分，将位置相近的车辆用户划分为一个用户群组；记某个用户群组中车辆用户数量为k，根据这k个车辆用户的请求信息确定用户ID集合ID＝{ID1,ID2,…,IDk}、用户位置集合L＝{loc1,loc2,…,lock}和用户的服务请求内容集合T＝{task1,task2,…,taskk}，其中IDi、loci、taski分别表示该群组中第i个车辆用户的ID、位置和请求内容，i＝1,2,…,k；
S3：将用户群组中的用户位置和请求内容的顺序分别进行随机打乱，得到用户位置集合L′＝{loc′1,loc′2,…,loc′k}和用户服务请求内容集合T′＝{task′1,task′2,…,task′k}，其中，loc′i、task′i分别顺序打乱后第i个位置和服务请求内容；然后构建k×2的用户数据矩阵A：



S4：云服务器生...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢玲，贾晓凡，高建平，吴红海，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41