分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法技术

本发明专利技术公开一种分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法，包括：用户请求基于位置的兴趣点查询服务；检查本地缓存记录是否存在满足查询需求的结果，如不存在，广播发送协作请求信息；附近移动用户接收到并发送查询响应信息，当有2k个用户参与匿名协作时，用户根据响应信息获取路段距离并将候选匿名用户分组，随机选择k

【技术实现步骤摘要】
分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法


[0001]本专利技术涉及移动通信下LBS兴趣点查询过程中的位置隐私保护，具体地，涉及一种分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法。

技术介绍

[0002]互联网络高速发展推动了基于位置的服务(location
‑
based service，LBS)的发展进程。其中，兴趣点(point of interest，POI)查询一直是广泛使用的一项服务。
[0003]然而，用户在享受LBS兴趣点查询服务带来便利的同时，可能还面临着位置隐私泄露的风险。在分布式环境下，一方面，应该考虑用户所在路段的空间分布特征对匿名集的影响，匿名集中的多数用户分布在同一条路段上会造成单一路段攻击，如果在此路段上只包含一个兴趣点“学校”，或将暴露用户学生或教师的身份，导致位置隐私泄露；另一方面，用户请求兴趣点查询时，如果查询内容为“第一人民医院”，则查询内容的语义信息为“医院”。难以避免一个极端的现象，即攻击者截获了匿名集中用户的查询内容，通过对兴趣点分析发现所有查询内容的语义类型都相同，可能会造成查询内容的同质性攻击，那么将无法保障用户查询内容背后的位置隐私。
[0004]因此，急需要在分布式环境下，提供一种能够有效抵御单一路段攻击和查询内容的同质性攻击的基于用户协作的位置隐私保护方法来解决上述技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法，该方法能够有效地抵御单一路段攻击和查询内容的同质性攻击，安全系数高，保护效果好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法，该方法包括：
[0007]步骤A、用户请求基于位置的兴趣点查询服务；
[0008]步骤B、用户检查本地缓存记录是否存在满足用户查询需求的结果，如果存在此记录，则直接返回查询结果；否则，广播发送协作请求信息；
[0009]步骤C、附近的移动用户接收到协作请求信息，发送查询响应信息给用户；当有2k个用户参与匿名协作时，用户根据返回的响应信息获取其中的路段距离并将候选匿名用户进行分组，随机选择k
‑
1个用户加入匿名集，并构建满足(k，l)匿名查询的用户集；
[0010]步骤D、用户将查询请求信息随机发送给一名协作用户，由该协作用户作为代理用户进行匿名查询；
[0011]步骤E、代理用户向LBS服务器发送查询请求信息并将查询结果返回给用户；
[0012]步骤F、用户接收查询结果并显示，同时，将查询结果写入本地缓存。
[0013]优选地，在步骤B中，用户查询需求PR表示为：PR＝{k，l}；其中，k为用户隐私需求的匿名用户数量；l为用户隐私需求的兴趣点查询服务语义类别个数，以使得攻击者通过查询内容的同质性推断用户信息的概率小于1/l。
[0014]优选地，在步骤B中，用户发起的协作请求信息Qu表示为：Qu＝{id
u
，loc
u
，Serve
u
，PR，t
c
}；其中，id
u
表示用户被识别的唯一标识符；loc
u
表示查询用户的位置信息，具体的，可表示为查询用户所在的经纬度；Serve
u
表示用户请求兴趣点查询服务的语义类别；PR表示用户的隐私需求；t
c
表示本地缓存记录失效的时间，t
c
值越大，攻击者越容易结合背景知识获取用户真实位置信息。
[0015]优选地，在步骤C中，移动用户接收到协作请求信息，并作为协作用户发送查询响应信息Li表示为：Li＝{id
i
，loc
i
，Serve
i
，di，h}；其中，id
i
为协作用户被唯一识别的标识符；loc
i
为协作用户的位置信息；Serve
i
为协作用户最近一次发起兴趣点查询的类别，如果协作用户最近的一次查询为空，则随机选择其在位置附近的兴趣点作为查询内容；di为协作用户与查询用户之间的路段距离；以用户所在的路段为初始路段，距离为0；与用户相邻的路段，每向外拓扑一次，距离自动加1；h为协作用户当前的广播跳数。
[0016]优选地，在步骤C中，路段分组表示为集合Group
set
；其中，路段分组按路段距离相差为1进行分组，如路段距离区间为[0，3]，则分成4组，路段距离分组集合为{0，1，2，3}。
[0017]优选地，步骤C中构建满足(k，l)匿名查询的用户集合，(k，l)匿名查询由用户和根据用户隐私需求选择的k
‑
1个协作用户组成；其中，匿名用户集至少包含k个用户，以使得泄露用户位置的概率不大于1/k；匿名用户集中用户的查询内容服务语义类别不小于l，以使得攻击者根据查询内容推测用户隐私的概率不大于1/l。
[0018]优选地，在步骤C中，当有2k个用户参与匿名协作时，用户根据返回的响应信息，获取其中的路段距离并将候选匿名用户进行分组，随机选择k
‑
1个用户加入匿名集，具体包括：
[0019]步骤C1、初始化用户路段分组集合获取候选匿名用户集CU和匿名用户集AU；
[0020]步骤C2、将路段距离按间距为1进行分组{0，1，2，...n}；
[0021]步骤C3、Group
set
＝{g1，g2，...，g
N
}，按分组个数确定分组集合中子集的个数，并与距离子区间一一对应，令分组个数为N；
[0022]步骤C4、对于候选匿名用户集的每一个用户，如果用户的路段距离属于其中一个距离子区间，则将该用户划分到对应用户分组子集，即g
n
←
g
n
∪CU
i
；待划分结束后，如果匿名用户分组子集为空，即则删除部分空子集并更新分组个数；
[0023]步骤C5、判断匿名程度k
‑
1与匿名用户分组中子集的个数Group
set
.N的大小；如果k
‑
1≤Group
set
.N，则执行步骤C6；否则，执行步骤C7；
[0024]步骤C6、随机选择k
‑
1个子集，并在每一个子集中随机选择一名用户构成匿名用户集AU并返回；
[0025]步骤C7、进入循环随机选择，在每个子集中随机选择一名用户加入匿名用户集AU，并在原来的子集中剔除此用户以免重复加入，并更新用户分组和分组子集个数N；匿名集中的用户数如果达到k
‑
1，则退出循环选择，返回匿名用户集AU。
[0026]优选地，步骤C中构建满足(k，l)匿名查询的用户集合包括：
[0027]步骤C1
’
、获取用户兴趣点查询协作请求信息Qu、用户可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式环境下基于用户协作的位置隐私保护方法，其特征在于，所述方法包括：步骤A、用户请求基于位置的兴趣点查询服务；步骤B、用户检查本地缓存记录是否存在满足用户查询需求的结果，如果存在此记录，则直接返回查询结果；否则，广播发送协作请求信息；步骤C、附近的移动用户接收到协作请求信息，发送查询响应信息给用户；当有2k个用户参与匿名协作时，用户根据返回的响应信息获取其中的路段距离并将候选匿名用户进行分组，随机选择k
‑
1个用户加入匿名集，并构建满足(k，l)匿名查询的用户集；步骤D、用户将查询请求信息随机发送给一名协作用户，由该协作用户作为代理用户进行匿名查询；步骤E、代理用户向LBS服务器发送查询请求信息并将查询结果返回给用户；步骤F、用户接收查询结果并显示，同时，将查询结果写入本地缓存。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，用户查询需求PR表示为：PR＝{k，l}；其中，k为用户隐私需求的匿名用户数量；l为用户隐私需求的兴趣点查询服务语义类别个数，以使得攻击者通过查询内容的同质性推断用户信息的概率小于1/l。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，用户发起的协作请求信息Qu表示为：Qu＝(id
u
，loc
u
，Serve
u
，PR，t
c
}；其中，id
u
表示用户被识别的唯一标识符；loc
u
表示查询用户的位置信息，具体的，可表示为查询用户所在的经纬度；Serve
u
表示用户请求兴趣点查询服务的语义类别；PR表示用户的隐私需求；t
c
表示本地缓存记录失效的时间，t
c
值越大，攻击者越容易结合背景知识获取用户真实位置信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，移动用户接收到协作请求信息，并作为协作用户发送查询响应信息Li表示为：Li＝{id
i
，loc
i
，Serve
i
，di，h}；其中，id
i
为协作用户被唯一识别的标识符；loc
i
为协作用户的位置信息；Serve
i
为协作用户最近一次发起兴趣点查询的类别，如果协作用户最近的一次查询为空，则随机选择其在位置附近的兴趣点作为查询内容；di为协作用户与查询用户之间的路段距离；以用户所在的路段为初始路段，距离为0；与用户相邻的路段，每向外拓扑一次，距离自动加1；h为协作用户当前的广播跳数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，路段分组表示为集合Group
set
；其中，路段分组按路段距离相差为1进行分组，如路段距离区间为[0，3]，则分成4组，路段距离分组集合为{0，1，2，3}。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中构建满足(k，l)匿名查询的用户集合，(k，l)匿名查询由用户和根据用户隐私需求选择的k
‑
1个协作用户组成；其中，匿名用户集至少包含k个用户，以使得泄露用户位置的概率不大于1/k；匿名用户集中用户的查询内容服务语义类别不小于l，以使得攻击者根据查询内容推测用户隐私的概率不大于1/l。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，当有2k个用户参与匿名协作时，用户根据返回的响应信息，获取其中的路段距离并将候选匿名用户进行分组，随机选择k
‑
1个用户加入匿名集，具体包括：步骤C1、初始化用户路段分组集合获取候选匿名用户集CU和匿名用户集AU；步骤C2、将路段距离按间距为1进行分组{0，1，2，...n}；
步骤C3、Group
set
＝{g1，g2，...，g
N
}，按分组个数确定分组集合中子集的个数，并与距离子区间一一对应，令分组个数为N；步骤C4、对于候选匿名用户集的每一个用户，如果用户的路段距离属于其中一个距离子区间，则将该用户划分到对应用户分组子集，即g
n
←
g
n
∪CU
i
；待划分结束后，如果匿名用户分组子集为空，即则删除部分空子集并更新分组个数；步骤C5、判断匿名程度k
‑
1与匿...

【专利技术属性】
技术研发人员：左开中，赵俊，褚茜茜，胡鹏，谌章义，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：