CN109379718A - 基于连续查询位置服务的全匿名隐私保护方法 - Google Patents

基于连续查询位置服务的全匿名隐私保护方法 Download PDF

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张丽
钱玉文
桂林卿
李骏
束锋
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    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/02—Protecting privacy or anonymity, e.g. protecting personally identifiable information [PII]

Abstract

本发明公开了基于连续查询用户位置服务的隐私保护的一种新的方法。在大数据时代，攻击者可以基于用户的历史查询概率和转移概率推测出用户发送请求的地理位置。用户在向服务器节点发送位置服务请求的时候，通过生成的不包含用户的真实地理位置的虚假匿名集来代替用户的真实地理位置，实现隐私保护。本发明根据信息论的熵值理论，依据用户的历史询问概率计算匿名集信息熵，基于熵的隐私度量来获得更大的熵值，降低攻击者识别出用户真实位置的可能性。另一方面，移动用户在连续发送位置服务请求的时候，如果攻击者对移动用户进行跟踪，就可以根据用户的历史转移概率信息推断出用户位置的真假。鉴于此，在连续查询位置服务的情况下，我们进一步采用相对熵来衡量用户轨迹的隐私度量。

Description

基于连续查询位置服务的全匿名隐私保护方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于连续查询位置服务的隐私保护的方法。
背景技术
随着社交网络的发展，基于地理位置的服务也已经广泛渗入到人们的生活中。基于地理位置的服务在给人们带来极大便利的同时，也带来了泄露个人隐私的危害。基于地理位置的服务采用了定位技术，用户在发送询问请求的时候需要将自己的地理位置提供给服务器，攻击者就可以通过跟踪读取用户提供的位置信息，推断用户的生活轨迹以及个人隐私，比如家庭住址，公司地址，经常访问的活动场所，宗教信仰以及健康状况等。因此，基于地理位置的服务的隐私保护越来越受到广泛关注。
为了解决位置服务中的隐私泄漏问题，要求用户在向服务器发送位置服务请求之前，先用某种算法对用户的位置进行加密处理。经过处理之后的用户位置，可能是虚假位置，也可能是包含了真实位置与虚假位置的集合。
目前大量进行研究的是对于某一个地点的匿名化处理，而如果攻击者对于用户进行跟踪，用户在连续查询位置服务的时候，攻击者就有可能基于连续请求的数据获得更多的用户信息，从而导致隐私泄露。因此，对于连续查询位置服务请求的情况，我们要考虑到一种更为有效的防御攻击的方法。本发明就是在用户连续发送服务请求的前提下，对用户本身的真实位置进行隐私保护。
发明内容
发明目的：考虑目前关于用户位置隐私的保护大部分都是基于单一位置的隐私保护，我们提出了在攻击者具有用户发送位置服务查询的概率以及用户发送服务位置转移的概率的前提下，基于连续查询位置服务对用户自身的地理位置进行隐私保护。
技术方案：
第一阶段：移动用户通过定位技术确定地理位置，该位置是通过坐标形式(经度，维度)表示。根据地图将用户的隐匿区域划分为一个m*n网格的形式，根据用户的历史概率信息，确定用户在特定网格中发送位置服务请求的概率，可以用当前网格中用户发送位置服务请求的次数与所有网格中用户发送位置服务请求的次数的总和之比来表示：
第二阶段：基于信息论方法，采用信息熵作为隐私度量的标准。攻击者的目的是对用户进行辨识，根据用户发送位置服务请求的概率，通过这个概率相关变量的熵值作为匿名集信息熵，根据匿名集信息熵来衡量攻击者从匿名集中所获得的信息量，由熵的定义可知，熵值越大体系越混乱，攻击者越难识别。移动用户在时刻t位置发送位置服务请求，为保证服务质量，我们选择出与用户真实地理位置处于同一服务的地点，从中选择k个请求服务概率最大的位置，组成一个匿名集(Xt,Yt)，保证了匿名集信息熵的最大化。
第三阶段：根据移动用户在时刻t+1发送出的概率请求，采用第二阶段的方法挑选出2k个位置放入备用池Dt+1，加入到匿名集At+1中。
第四阶段：用户在时刻t+1发送连续查询位置服务的请求，产生转移概率，可以用当前网格转移到下一个网格的次数与当前网格转移到所有网格的次数总和之比来表示：
利用相对熵来衡量虚假地点之间的转移概率和真实地点之间的转移概率的相似度，用户在时t+1发送位置服务请求，选择出2k个虚假地点放入备选池，根据t时刻和t+1时刻的真实转移概率，从t+1时刻选择出k个虚假地点，使得真实轨迹中的转移概率和虚假轨迹中的转移概率的相对熵最小，组成t+1时刻的k-全匿名集。相对熵的定义如下：
第五阶段：重复第四阶段的步骤直至完成所有时刻的k-全匿名集。
附图说明：
图1为方法流程示意图
图2为匿名方法示意图
具体实施方式：
下面结合图1来说明具体操作：
(1)假设移动用户在时刻t发送位置服务请求，请求概率为Pt，为真实用户请求。以用户的真实位置请求为圆心，半径为r，形成了一个有效服务区域。在此区域范围内选取根据Pt选择请求概率Pd与Pt的差值最小的k个地点，为虚假用户请求，组成k-全匿名集，其中匿名集不包括用户的真实地理位置。
(2)用户在t+1时刻发送位置服务请求，重复步骤(1)，选择出2k个虚假地点放入备选池，根据t时刻和t+1时刻的真实转移概率，在t+1时刻选择出k个虚假地点，使得真实地点和虚假地点之间的转移概率的相对熵最小，组成t+1时刻的k-全匿名集。
(3)重复步骤(2),直至选完所有时刻的k-全匿名集。

Claims (2)

1.一种基于连续查询位置服务的全匿名隐私保护方法，其特征在于，包括：
1)移动用户通过定位技术确定地理位置，当前位置为移动用户的GPS坐标位置(经度，维度)表示，根据地图将用户的隐匿区域划分为网格的形式，将GPS坐标位置转换为相对位置，根据用户的历史概率信息，确定用户在某个网格时发送位置服务请求的概率，当移动用户在时刻t，在位置(XtYt)发送位置服务请求，为保证服务质量，我们选择出所有与真实用户处于同一服务的地点，从中选择k个与真实位置服务请求概率差值最小的位置，组成一个匿名集(Xi，Yi)，
2)用户从t时刻的地点转移到t+1时刻的地点时，在时刻t+1发送连续查询位置服务的请求，重复步骤(1)，选择出2k个虚假地点放入备选池，根据t时刻和t+1时刻的真实转移概率Preal，从t+1时刻选择k个虚假地点，使得真实轨迹中的转移概率Preal和虚假轨迹中的转移概率Pdummy的相对熵最小，组成t+1时刻的k-全匿名集，
3)重复步骤(2)直至完成所有时刻的匿名集。
2.如权利要求1所述的一种基于连续查询位置服务的全匿名隐私保护方法，其特征在于，采用移动用户真实地点之间的转移概率和虚假地点之间的转移概率的相对熵衡量用户虚假地点与真实地点之间的差异性。
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