基于位置服務(wù)的隱私保護方法研究.pdf

1、由于帶有定位功能的智能手機的普及，以及車載移動計算的發(fā)展，基于位置的服務(wù)已逐漸進入人們的生活范圍，為人們的生活帶來便利。從傳統(tǒng)意義上來說移動用戶是基于位置服務(wù)的消費者，但是越來越多的社會應(yīng)用顯示，移動用戶還是位置數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者。人們在請求位置服務(wù)時，需要將自己的位置信息發(fā)送給位置服務(wù)提供者，而這往往會導(dǎo)致用戶隱私信息的泄露。
　　用戶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

2、提供的具體位置，只有得到用戶的具體位置才能提供良好的位置服務(wù)，也就是說，用戶在不知不覺中用他們的隱私信息交換了位置服務(wù)。如果用戶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)用戶訂閱基于位置的服務(wù)時隱私也會受到威脅。在現(xiàn)實生活中，經(jīng)常發(fā)生攻擊者濫用GPS設(shè)備追蹤個人位置的現(xiàn)象，導(dǎo)致移動用戶在使用LBS時，擔(dān)心自己的位置隱私受到威脅。例如，當(dāng)用戶在自己家使用假身份查詢距離他最近的

3、餐廳時，就會暴露他自己的真實身份，因為查詢者作為房子的主人，可以很容易的知道是誰發(fā)起了查詢。最簡單的方法是使用假身份代替自己的真實信息，但這種傳統(tǒng)方法并不能阻止位置服務(wù)中隱私的泄露，因為可以由個人的位置信息直接推導(dǎo)出他的真實身份。
　　目前基于位置的隱私保護已經(jīng)取得了部分研究成果，為了更深入地解決位置隱私保護中許多仍待解決的疑難問題，使用戶在請求位置服務(wù)時享受到更好的服務(wù)而又不泄露自己的隱私信息，本文擬從以下幾個方面開展研究工作：

4、
　　首先，為保護用戶的位置隱私提出一種基于 PR四叉樹搜索的時空隱匿模型，并設(shè)計算法予以實現(xiàn)。首先根據(jù)隱匿的需要提出一種適用于時空匿名的位置隱私保護體系結(jié)構(gòu)，詳細論述采用該體系結(jié)構(gòu)的原因，以及采用該體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；其次，根據(jù) PR四叉樹結(jié)構(gòu)的特點，設(shè)計一種應(yīng)用于隱匿服務(wù)器端的算法，并詳細考慮了移動客戶與隱匿服務(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)請求的用戶享受到滿意的服務(wù)，本章結(jié)合位置隱私

5、保護度k和匿名化區(qū)域面積Amin，探討了用戶所在區(qū)域的敏感性以及處理方式；最后，設(shè)計詳細的實驗以驗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的個人信息，還隱匿了用戶所在的位置。但是在有些情況下用戶的身份可以泄露，而其位置是一個隱私，這是就需要研究其他匿名化方法。另外，每個人對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隱私保護要求較低的用戶可能不能滿足位置服務(wù)精度要求，而對隱私保護需求較高的人

6、則可能泄露隱私。為解決基于模糊位置的個性化隱私保護需求，針對個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性化隱私保護模型。首先對用戶所在的城市區(qū)域劃分為單元網(wǎng)格，對于每個網(wǎng)格檢查其周圍的網(wǎng)格是否是相同的敏感區(qū)域類型，若是，則合并網(wǎng)格，否則判斷是否滿足隱私度要求，滿足則放棄合并，不滿足則繼續(xù)合并，以此來模糊化用戶的位置。其次，使用隨機產(chǎn)生的角和約束距離對用戶的模糊化區(qū)域進行轉(zhuǎn)化。采用隨機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)出移動用戶是否在偏移的模糊區(qū)域范圍內(nèi)。最后實驗驗證算法的有效性并對實驗結(jié)果做出詳細的理論分析。
　　再次，用戶請求基于位置的服務(wù)時，需要向位置服務(wù)器提供自己的真實位置，通過對用戶位置進行匿名化處理，可以阻止用戶隱私信息的泄露，然而位置隱匿方法的缺點也非常明顯，位置服務(wù)器得到是一個隱匿的區(qū)域，這加重了位置服務(wù)器的負擔(dān)，且服務(wù)的精度不能保證。因此，為保護用戶的隱私，提供更好地服務(wù)質(zhì)量，提出基于啞元(D

8、ummies)的P2P環(huán)境用戶位置隱私保護方法。首先，用戶根據(jù)自己的位置生成兩個啞元以構(gòu)成三角形，以三角形的重心作為保護區(qū)域的中心，以生成其余啞元；其次，設(shè)計了客戶端啞元生成和服務(wù)器的響應(yīng)算法；最后，使用實驗對算法進行驗證并理論分析了實驗結(jié)果。
　　最后，傳統(tǒng)的基于位置服務(wù)隱私保護模型假設(shè)用戶處于歐幾里德空間中，且運動方向是任意的，然而現(xiàn)實中用戶總是沿著一定的道路軌跡運動。已有的基于公路網(wǎng)絡(luò)的隱私保護模型以路段數(shù)作為用戶之間的距離

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