CN110602694B - 一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统 - Google Patents

一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，所述系统包括：第一移动终端发布任务于主区块链，所述主区块链由第一移动终端和第二移动终端组成；根据参与所述任务的第二移动终端，按照预设创建规则创建若干个子区块链；位于所述子区块链的第二移动终端根据所述任务收集数据，并对所述数据进行加密，所述第二移动终端按照预设随机顺序名单上传所述数据至预设数据包；所述第二移动终端中的其中一个将所述数据包上传至所述主区块链。采用本发明，在用户能够准确上传数据前提下，实现无法将数据和相应用户相匹配，从而保护用户隐私。

Description

一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统
技术领域
本发明涉及区块链领域，特别是涉及一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统。
背景技术
在群智感知系统中，用户从感知任务开始到任务结束需要完成任务分派、收集数据、上传数据、获取奖励4个环节。由于感知任务对所需数据的地理要求，群智感知系统在任务分派环节会要求用户上传敏感信息如地理位置，以此来给用户分配最合适的任务从而使得最大化系统效率。除此之外，用户所收集和上传的数据是由移动设备的麦克风、GPS等传感器的记录内容组成的，其中，就会包含用户的敏感信息如私密聊天、地理位置等。另外，用户在获取系统奖励时，特别是金钱类型的任务奖励时，通常需要提供自己的身份信息与支付信息以确保奖励成功发放。因此，群智感知系统的各个环节都存在泄露用户隐私信息的隐患，这些隐私安全问题会影响到系统的用户参与度。同时，用户对数据中隐含的用户隐私泄露的担忧会提高其参与感知任务所获奖励的预期值，从而导致系统的成本提高。
目前，在群智感知系统中采取的隐私保护方法有K匿名与区块链。前者是将K个用户的数据整合成数据集再上传至群智感知系统，降低系统成功将数据与对应用户匹配的几率(1/K)。后者是使用区块链技术搭建分布式结构的群智感知系统，解决中心化第三方的信任问题，同时使用区块记录任务的执行过程。
但是，传统K匿名方法的实现是建立在可信第三方的基础上，而可信第三方在现实中几乎不存在。此外，K匿名将数据与用户分离后，系统无法根据数据追踪到对应的用户，会影响到系统根据数据质量向相应用户发放奖励，最终导致系统的用户参与度降低。采取区块链技术构建分布式结构来解决第三方信任问题，然而，区块链的分布式结构决定了在系统中数据透明的特性，用户所上传的数据对全系统可见，会带来数据窃取、隐私窃取等问题。因此，亟需一种安全可靠并且可以保护用户隐私的群智感知系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，在用户能够准确上传数据前提下，实现无法将数据和相应用户相匹配，从而保护用户隐私。
基于此，本发明提供了一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，所述系统包括：
第一移动终端发布任务于主区块链，所述主区块链由第一移动终端和第二移动终端组成；
根据参与所述任务的第二移动终端，按照预设创建规则创建若干个子区块链；
位于所述子区块链的第二移动终端根据所述任务收集数据，并对所述数据进行加密，所述第二移动终端按照预设随机顺序名单上传所述数据至预设数据包；
所述第二移动终端中的其中一个将所述数据包上传至所述主区块链。
其中，所述数据包采用链表结构，内部设置输入与输出，输入为当前第二移动终端的区块链公钥与数据，并将所述数据按照随机顺序重新排序后输出。
其中，对所述数据进行加密包括：
对所述数据使用第一移动终端的公钥进行加密。
其中，所述系统还包括：
所述第一移动终端对来自所述第二移动终端的数据进行质量评估，将所述数据的哈希值作为秘钥对针对每份数据的奖励进行加密，并上传至主区块链。
其中，所述第一移动终端将奖励上传至主区块链之后，所述第二移动终端在所述主区块链找到对应数据的奖励，并通过所述数据的哈希值进行解密，从而获取奖励。
其中，所述按照预设创建规则创建若干个子区块链包括：
获取所述子区块链的数量；
选取与所述子区块链相同数量的创建者，创建若干个子区块链，其中，所述创建者为所述第二移动终端。
其中，所述获取所述子区块链的数量包括：
所述子区块链的数量等于参与所述任务的第二移动终端的数量除以预设子区块链容纳所述第二移动终端的上限。
其中，所述选取所述子区块链的创建者包括：
对所述第二移动终端按照预设难度规则进行计算，所述预设难度规则为：
result＝SHA256(Random×C+Time)
其中，Random为随机值，C为难度挑战参数，Time为当前时间戳，SHA256为哈希计算函数的一种；
获取所述第二移动终端达到result为预设难度所需的时间，将所述第二移动终端所需的时间进行排序，按照预设选取规则选取与所述子区块链数量相同的第二移动终端作为所述子区块链的创建者。
其中，所述系统还包括：
不属于所述子区块链的创建者的第二移动终端自主加入任意一个子区块链。
其中，所述任务包括任务开始与结束时间、任务所需数据、任务涉及范围、任务所需数量。
采用本发明，是在区块链技术的基础上搭建一个多链框架，使用难度规则计算并挑选用户构造匿名群组，使用多链之间数据隔离的特性将第三方排除在外，通过传递封闭数据包构建随机顺序数据集合并构造匿名区域实现数据与用户分离，使用对称加密与非对称加密技术实现“数据—发布者”和“奖励—用户”精准传递，既解决了第三方的信任问题，又保护了用户隐私，实现了数据、奖励的准确传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于区块链的用户隐私保护群智感知系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的基于区块链的用户隐私保护群智感知系统的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的基于区块链的用户隐私保护群智感知系统的结构示意图，所述系统包括：
第一移动终端发布任务于主区块链，所述主区块链由第一移动终端和第二移动终端组成；
其中，所述第一移动终端为任务发布者(Requester)，可以自主定义任务，所述任务包括任务开始与结束时间、任务所需数据、任务涉及范围、任务所需数量等，并将所述任务上传至主区块链(Blockchain/Main Channel)。
所述第二移动终端可以对应于用户，查看所述主区块链发布的任务后，可以按照自己的意愿选择去参与任务或者不去参与任务。
所述主区块链包括参与任务的第二移动终端和不参与任务的第二移动终端。
根据参与所述任务的第二移动终端，按照预设创建规则创建若干个子区块链；
其中，一些第二移动终端选择参与任务，那么可以根据所述参与任务的第二移动终端去创建若干个子区块链(Sub-Blockchain/Channel n)。
首先获取参与所述任务的第二移动终端的总数，然后获取所述子区块链容纳所述第二移动终端的上限数，将所述参与所述任务的第二移动终端的总数除以所述子区块链容纳所述第二移动终端的上限数，即可获取所需创建子区块链的数量。
获取所需创建子区块链的数量之后，从所述参与任务的若干个第二移动终端中选取所述子区块链的创建者(Constructor)，所述子区块链创建者的数量与之前获取的所需创建子区块链数量相同。
其中，选取所述子区块链的创建者包括：
首先，对参与任务的所述第二移动终端按照预设难度规则进行计算，所述预设难度规则为：
result＝SHA256(Random×C+Time)
其中，Random为随机值，C为难度挑战参数，Time为当前时间戳，SHA256为哈希计算函数的一种。
获取所述第二移动终端达到result为预设难度所需的时间，举例来讲，所述第二移动终端需重复运行上述公式直至result满足系统所设定难度如前n项为0等。
将所述第二移动终端所需的时间进行排序，按照预设选取规则选取与所述子区块链数量相同的第二移动终端作为所述子区块链的创建者。
所述预设选取规则可以为选取排序靠前的与所述子区块链数量相同的第二移动终端作为创建者。
不属于所述子区块链的创建者的第二移动终端自主加入任意一个子区块链。
所述第二移动终端顺利加入所述子区块链之后，所述第二移动终端根据所述任务进行收集数据，并将收集得到的数据使用所述任务发布者即第一移动终端的公钥进行加密，所述第一移动终端的公钥所述第二移动终端事先已知。
所述子区块链的创建者根据所述子区块链中的其他第二移动终端创建一份随机顺序名单，所述随机顺序名单可以公布在所述子区块链中，所述子区块链中的第二移动终端获取各自上传数据的顺序，并按照所述顺序上传加密过后的数据，从而实现所述子区块链中的其他第二移动终端根据所述随机顺序名单将所述数据加密后上传至预设数据包中。
其中，所述数据包采用链表结构，内部设置输入与输出，输入为当前第二移动终端的区块链公钥与数据，并将所述数据按照随机顺序重新排序后输出。也就是说，所述第二移动终端即用户将加密过后的数据和自身的区块链公钥上传即输入所述数据包之后，所述数据包输出的数据是随机排序后输出的，在这个过程中，用户无法获取前面用户上传的数据，也无法确认后面用户的名单与顺序，而所述子区块链的创建者也只知道自身设置的随机顺序名单，无法将数据包输出的乱序的数据与用户名单顺序一一对应。所述数据包的结构只能确保所述第二移动终端即用户上传数据，无法再实现其他操作。
所述第二移动终端将所述数据包上传至所述主区块链之后，所述第二移动终端中的其中一个如所述随机顺序名单中的最后一个第二移动终端将所述数据包上传至所述主区块链。
所述子区块链分别将所述数据包上传至所述主区块链之后，所述第一移动终端即任务发布者能够从所述主区块链中获取所述子区块链上传的所有数据包，所述任务发布者使用自己的私钥对所述数据进行解密，从而获取第二移动终端即用户收集的数据，但是在此过程中，所述任务发布者无法将数据与用户名单一一对应，因为所述数据包输出的数据是经过随机排列输出的，从而实现构造匿名群组保护用户在数据上传环节的隐私安全。
所述任务发布者获取所述用户收集到的数据之后，可以对所述数据按照预设质量评估标准进行质量评估，并按照所述质量评估的好坏进行发放对应的奖励，并将所述奖励发布与所述主区块链，所述质量评估标准可以为数据数量的多少、大小等等。
所述任务发布者可根据所述数据的哈希值作为秘钥将得到的每份数据的奖励分别进行加密，所述数据的哈希值只有所述任务发布者和所述数据对应的用户得知，因此所述数据对应的用户可以在所述主区块链中找到属于自身的奖励，并且使用自己收集得到的数据的哈希值对所述任务发布者发送的奖励进行解密，从而在保护自己隐私的情况下获取所述奖励。而所述任务发布者无法追踪获取奖励的用户，更加无法将数据与对应的用户相匹配，从而实现在奖励分发环节保护用户的隐私安全。
采用本发明的基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，无需借助第三方服务器或中介即可构造匿名群组实现数据上传与奖励分发，避免了在传统群智感知方案中存在的中心化信任问题，达到保护用户在群智感知系统中任务分配、数据上传、奖励分发3个环节的隐私安全的目的。
图2是本发明实施例提供的基于区块链的用户隐私保护群智感知系统的工作流程图，所述系统包括：
第一移动终端和第二移动终端；
所述第一移动终端为任务发布者，发布任务于主区块链，所述主区块链由第一移动终端和第二移动终端组成；
所述第一移动终端还可以对来自所述第二移动终端的数据进行质量评估，将所述数据的哈希值作为秘钥对针对每份数据的奖励进行加密，并上传至主区块链。
所述第二移动终端包括参与任务的第二移动中端和不参与任务的第二移动终端，根据参与所述任务的第二移动终端，按照预设创建规则创建若干个子区块链；
位于所述子区块链的第二移动终端根据所述任务收集数据，并对所述数据进行加密，所述第二移动终端按照预设随机顺序名单上传所述数据至预设数据包；
所述第二移动终端中的其中一个将所述数据包上传至所述主区块链。
所述第二移动终端还可以在所述主区块链找到所述第一移动终端上传的对应数据的奖励，并通过所述数据的哈希值进行解密，从而获取奖励。
本实施例中所采用的的技术手段和达到的技术效果与上述实施例一致，在此就不在赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，包括：
第一移动终端发布任务于主区块链，所述主区块链由第一移动终端和第二移动终端组成；
根据参与所述任务的第二移动终端，按照预设创建规则创建若干个子区块链；
位于所述子区块链的第二移动终端根据所述任务收集数据，并对所述数据进行加密，所述第二移动终端按照预设随机顺序名单上传所述数据至预设数据包；
所述第二移动终端中的其中一个将所述数据包上传至所述主区块链
所述数据包采用链表结构，内部设置输入与输出，输入为当前第二移动终端的区块链公钥与数据，并将所述数据按照随机顺序重新排序后输出；
所述按照预设创建规则创建若干个子区块链包括：
获取所述子区块链的数量；
选取与所述子区块链相同数量的创建者，创建若干个子区块链，其中，所述创建者为所述第二移动终端；
所述选取所述子区块链的创建者包括：
对所述第二移动终端按照预设难度规则进行计算，所述预设难度规则为：
result＝SHA256(Random×C+Time)
其中，Random为随机值，C为难度挑战参数，Time为当前时间戳，SHA256为哈希计算函数的一种；
获取所述第二移动终端达到result为预设难度所需的时间，将所述第二移动终端所需的时间进行排序，按照预设选取规则选取与所述子区块链数量相同的第二移动终端作为所述子区块链的创建者。
2.如权利要求1所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，对所述数据进行加密包括：
对所述数据使用第一移动终端的公钥进行加密。
3.如权利要求1所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，所述系统还包括：
所述第一移动终端对来自所述第二移动终端的数据进行质量评估，将所述数据的哈希值作为秘钥对针对每份数据的奖励进行加密，并上传至主区块链。
4.如权利要求3所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，所述第一移动终端将奖励上传至主区块链之后，所述第二移动终端在所述主区块链找到对应数据的奖励，并通过所述数据的哈希值进行解密，从而获取奖励。
5.如权利要求1所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，所述获取所述子区块链的数量包括：
所述子区块链的数量等于参与所述任务的第二移动终端的数量除以预设子区块链容纳所述第二移动终端的上限。
6.如权利要求1所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，所述系统还包括：
不属于所述子区块链的创建者的第二移动终端自主加入任意一个子区块链。
7.如权利要求1所述基于区块链的用户隐私保护群智感知系统，其特征在于，所述任务包括任务开始与结束时间、任务所需数据、任务涉及范围和任务所需数量。
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