基于位置服務(wù)的隱私保護(hù)方法研究.pdf

1、由于帶有定位功能的智能手機(jī)的普及，以及車(chē)載移動(dòng)計(jì)算的發(fā)展，基于位置的服務(wù)已逐漸進(jìn)入人們的生活范圍，為人們的生活帶來(lái)便利。從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)移動(dòng)用戶(hù)是基于位置服務(wù)的消費(fèi)者，但是越來(lái)越多的社會(huì)應(yīng)用顯示，移動(dòng)用戶(hù)還是位置數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者。人們?cè)谡?qǐng)求位置服務(wù)時(shí)，需要將自己的位置信息發(fā)送給位置服務(wù)提供者，而這往往會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)隱私信息的泄露。
　　用戶(hù)隱私受到威脅主要是由于LBS（location-based services）服務(wù)提供商需要依靠用戶(hù)

2、提供的具體位置，只有得到用戶(hù)的具體位置才能提供良好的位置服務(wù)，也就是說(shuō)，用戶(hù)在不知不覺(jué)中用他們的隱私信息交換了位置服務(wù)。如果用戶(hù)想要他們的隱私信息不泄露，就必須關(guān)閉位置感知設(shè)備或者暫時(shí)退訂基于位置的服務(wù)。由于位置服務(wù)器具有不可信性，當(dāng)用戶(hù)訂閱基于位置的服務(wù)時(shí)隱私也會(huì)受到威脅。在現(xiàn)實(shí)生活中，經(jīng)常發(fā)生攻擊者濫用GPS設(shè)備追蹤個(gè)人位置的現(xiàn)象，導(dǎo)致移動(dòng)用戶(hù)在使用LBS時(shí)，擔(dān)心自己的位置隱私受到威脅。例如，當(dāng)用戶(hù)在自己家使用假身份查詢(xún)距離他最近的

3、餐廳時(shí)，就會(huì)暴露他自己的真實(shí)身份，因?yàn)椴樵?xún)者作為房子的主人，可以很容易的知道是誰(shuí)發(fā)起了查詢(xún)。最簡(jiǎn)單的方法是使用假身份代替自己的真實(shí)信息，但這種傳統(tǒng)方法并不能阻止位置服務(wù)中隱私的泄露，因?yàn)榭梢杂蓚€(gè)人的位置信息直接推導(dǎo)出他的真實(shí)身份。
　　目前基于位置的隱私保護(hù)已經(jīng)取得了部分研究成果，為了更深入地解決位置隱私保護(hù)中許多仍待解決的疑難問(wèn)題，使用戶(hù)在請(qǐng)求位置服務(wù)時(shí)享受到更好的服務(wù)而又不泄露自己的隱私信息，本文擬從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究工作：

4、
　　首先，為保護(hù)用戶(hù)的位置隱私提出一種基于 PR四叉樹(shù)搜索的時(shí)空隱匿模型，并設(shè)計(jì)算法予以實(shí)現(xiàn)。首先根據(jù)隱匿的需要提出一種適用于時(shí)空匿名的位置隱私保護(hù)體系結(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述采用該體系結(jié)構(gòu)的原因，以及采用該體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)；其次，根據(jù) PR四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于隱匿服務(wù)器端的算法，并詳細(xì)考慮了移動(dòng)客戶(hù)與隱匿服務(wù)器，以及隱私服務(wù)器與位置服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換格式和交換內(nèi)容。為保證提出服務(wù)請(qǐng)求的用戶(hù)享受到滿(mǎn)意的服務(wù)，本章結(jié)合位置隱私

5、保護(hù)度k和匿名化區(qū)域面積Amin，探討了用戶(hù)所在區(qū)域的敏感性以及處理方式；最后，設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證模型和算法的有效性。
　　其次，由于采用隱匿方法不但隱匿了用戶(hù)的個(gè)人信息，還隱匿了用戶(hù)所在的位置。但是在有些情況下用戶(hù)的身份可以泄露，而其位置是一個(gè)隱私，這是就需要研究其他匿名化方法。另外，每個(gè)人對(duì)于自己的隱私位置要求不同，如果所有人使用相同的模糊位置范圍對(duì)隱私保護(hù)要求較低的用戶(hù)可能不能滿(mǎn)足位置服務(wù)精度要求，而對(duì)隱私保護(hù)需求較高的人

6、則可能泄露隱私。為解決基于模糊位置的個(gè)性化隱私保護(hù)需求，針對(duì)個(gè)性化隱私需求給出適合的模糊位置范圍，因此提出模糊求精的個(gè)性化隱私保護(hù)模型。首先對(duì)用戶(hù)所在的城市區(qū)域劃分為單元網(wǎng)格，對(duì)于每個(gè)網(wǎng)格檢查其周?chē)木W(wǎng)格是否是相同的敏感區(qū)域類(lèi)型，若是，則合并網(wǎng)格，否則判斷是否滿(mǎn)足隱私度要求，滿(mǎn)足則放棄合并，不滿(mǎn)足則繼續(xù)合并，以此來(lái)模糊化用戶(hù)的位置。其次，使用隨機(jī)產(chǎn)生的角和約束距離對(duì)用戶(hù)的模糊化區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)化。采用隨機(jī)角度保證攻擊者不能推導(dǎo)出模糊區(qū)域的偏移

7、方向，而約束距離保證攻擊者不能推導(dǎo)出移動(dòng)用戶(hù)是否在偏移的模糊區(qū)域范圍內(nèi)。最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的有效性并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出詳細(xì)的理論分析。
　　再次，用戶(hù)請(qǐng)求基于位置的服務(wù)時(shí)，需要向位置服務(wù)器提供自己的真實(shí)位置，通過(guò)對(duì)用戶(hù)位置進(jìn)行匿名化處理，可以阻止用戶(hù)隱私信息的泄露，然而位置隱匿方法的缺點(diǎn)也非常明顯，位置服務(wù)器得到是一個(gè)隱匿的區(qū)域，這加重了位置服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，且服務(wù)的精度不能保證。因此，為保護(hù)用戶(hù)的隱私，提供更好地服務(wù)質(zhì)量，提出基于啞元(D

8、ummies)的P2P環(huán)境用戶(hù)位置隱私保護(hù)方法。首先，用戶(hù)根據(jù)自己的位置生成兩個(gè)啞元以構(gòu)成三角形，以三角形的重心作為保護(hù)區(qū)域的中心，以生成其余啞元；其次，設(shè)計(jì)了客戶(hù)端啞元生成和服務(wù)器的響應(yīng)算法；最后，使用實(shí)驗(yàn)對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證并理論分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　最后，傳統(tǒng)的基于位置服務(wù)隱私保護(hù)模型假設(shè)用戶(hù)處于歐幾里德空間中，且運(yùn)動(dòng)方向是任意的，然而現(xiàn)實(shí)中用戶(hù)總是沿著一定的道路軌跡運(yùn)動(dòng)。已有的基于公路網(wǎng)絡(luò)的隱私保護(hù)模型以路段數(shù)作為用戶(hù)之間的距離

9、，而道路空間的路段長(zhǎng)度不一，以路段數(shù)作為用戶(hù)之間的距離會(huì)產(chǎn)生較大誤差，且已有的公路網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)方案沒(méi)有考慮路段長(zhǎng)度和用戶(hù)的密度。為解決該問(wèn)題，提出一種基于歐幾里德距離的公路網(wǎng)絡(luò)(k, l,δ)-匿名化隱私保護(hù)模型。首先，對(duì)于公路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中處于同一路段的用戶(hù)，以它們相對(duì)于路段的投影距離作為它們之間的實(shí)際距離長(zhǎng)度，對(duì)于處于不同路段的用戶(hù)，以相對(duì)于路段的長(zhǎng)度之和作為它們之間的相對(duì)距離；其次，結(jié)合傳統(tǒng)匿名化模型和公路網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，根據(jù)路段上用戶(hù)的