CN111092715A - 一种网约车信息安全处理方法、系统及设备 - Google Patents

一种网约车信息安全处理方法、系统及设备 Download PDF

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CN111092715A CN201911374064.7A CN201911374064A CN111092715A CN 111092715 A CN111092715 A CN 111092715A CN 201911374064 A CN201911374064 A CN 201911374064A CN 111092715 A CN111092715 A CN 111092715A
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Abstract

本公开提供了一种网约车信息安全处理方法、系统及设备，通过接收乘客的请求信息，获取乘客发出请求时的坐标数据，将坐标数据映射为整数，并对映射后的坐标进行加密，形成第一密文并获取该乘客的密钥交换因子；确定各车辆的坐标位置，将坐标数据映射为整数，并进行加密，形成第二密文并获取车辆的密钥交换因子；对第一密文、第二密文进行解密，计算各车辆坐标与乘客坐标的距离，确定最小值对应的车辆，将其作为候选车辆，将该车辆的密钥交换因子发给所述乘客，并将乘客的密钥交换因子发送给该车辆，完成配对；利用密钥派生算法对配对的乘客和车辆之间的内容加密，实现保密通信。

Description

一种网约车信息安全处理方法、系统及设备
技术领域
本公开属于信息保护技术领域，涉及一种网约车信息安全处理方法、系统及设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前，网约车已经成为人们出行用车的重要方式之一，网约车平台(如滴滴、优步等)能够为乘客和营运车辆提供实时的优化配对服务。然而，使用现有的网约车平台，乘客和车辆的位置信息必须向平台公开，在完成配对后，乘客和车辆之间的利用平台进行的通信内容也是向平台公开的。如果平台发生有意或无意的信息泄露，将在某种程度上危害到乘客(及营运车辆)的隐私(如泄露用户的行程信息)。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种网约车信息安全处理方法、系统及设备，本公开通过引入独立的计算服务器，并借助同态加密技术，实现对加密的位置数据进行距离计算和大小比较，从而实现乘客和营运车辆之间的优化配对，借助用户与网约车平台之间的公开通信信道，实现用户之间的密钥交换，从而实现用户之间的保密通信。保证了乘客和车辆的信息安全。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种网约车信息安全处理方法，包括以下步骤：
接收乘客的请求信息，获取乘客发出请求时的坐标数据，将坐标数据映射为整数，并对映射后的坐标进行加密，形成第一密文并获取该乘客的密钥交换因子；
确定各车辆的坐标位置，将坐标数据映射为整数，并进行加密，形成第二密文并获取车辆的密钥交换因子；
对第一密文、第二密文进行解密，计算各车辆坐标与乘客坐标的距离，确定最小值对应的车辆，将其作为候选车辆，将该车辆的密钥交换因子发给所述乘客，并将乘客的密钥交换因子发送给该车辆，完成配对；
利用密钥派生算法对配对的乘客和车辆之间的内容加密，实现保密通信。
作为可选择的实施方式，所述将坐标数据映射为整数的具体过程包括：若计算精度要求保留k位小数，则对于原始数据a'，计算a＝int(a'·10k)，其中int表示取整操作。
作为可选择的实施方式，通过卫星定位系统，实时获取发送请求的乘客的坐标数据，将坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，加密过程包括：在
Figure BDA0002340439660000021
中随机选取2个随机数rU、
Figure BDA0002340439660000022
计算乘客坐标(xU,yU)对应的密文
Figure BDA0002340439660000023
为：
Figure BDA0002340439660000024
其中，N为两个等长大素数的乘积，
Figure BDA0002340439660000031
表示整数集合{1,2,…,N-1}中与N互素的整数的集合。
作为可选择的实施方式，乘客的密钥交换因子的计算过程包括在
Figure BDA0002340439660000032
中随机选取1个随机数sU，计算
Figure BDA0002340439660000033
作为可选择的实施方式，通过卫星定位系统，实时获取各车辆的坐标数据，将坐标数据映射为整数，车辆Ti对映射为整数的坐标
Figure BDA0002340439660000034
进行加密，在
Figure BDA0002340439660000035
中随机选取2个随机数
Figure BDA0002340439660000036
计算坐标
Figure BDA0002340439660000037
对应的密文
Figure BDA0002340439660000038
为：
Figure BDA0002340439660000039
作为可选择的实施方式，车辆Ti计算密钥交换因子
Figure BDA00023404396600000310
具体如下：在
Figure BDA00023404396600000311
中随机选取1个随机数
Figure BDA00023404396600000312
计算
Figure BDA00023404396600000313
作为可选择的实施方式，以乘客和车辆的密钥交换因子为种子，调用密钥派生算法H，计算出对称加密算法所需要的密钥key＝H(K)，然后使用key对通信内容进行加密，从而实现两者之间的保密通信。
网约车信息安全处理系统，包括服务器、网约车平台、若干第一移动客户端和若干第二移动客户端，其中：
所述服务器，被配置为执行以下指令：
生成公钥PK和私钥SK，将PK对外发布，将SK秘密保存；对网约车平台计算的结果进行解密，确定距离发出约车请求的第一移动客户端最近的第二移动客户端，将其编号反馈至网约车平台；
第一移动客户端，被配置为发出乘客的约车请求，将所在坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，并计算密钥交换因子，将加密文件和密钥交换因子上传至网约车平台；接收反馈的配对结果，并利用密钥派生算法对通信内容进行加密；
第二移动客户端，被配置为实时获取所在车辆的坐标数据，将坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，计算密钥交换因子，将加密文件和密钥交换因子上传至网约车平台；接收反馈的配对结果，并利用密钥派生算法对通信内容进行加密；
所述网约车平台，被配置为接收第一移动客户端和第二移动客户端上传的加密文件和密钥交换因子，进行转换后发送给服务器；接收反馈的编号，将其对应的车辆作为候选车辆，实现配对，将两个密钥交换因子进行交换。
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种网约车信息安全处理方法。
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种网约车信息安全处理方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开使得乘客和车辆可以在向网约车平台保密位置信息的前提下实现基于距离(最近)的配对。同时，在乘客和距离最近的车辆实现配对后，可以进行加密通信，平台无法窥探乘客与车辆之间的通信内容，从而实现对平台用户的隐私保护。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的工作原理图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种网约车信息安全处理方法，如图1所示，引入独立的计算服务器S，用于配合平台P进行计算。需要强调的是，S必须独立于平台P运行，不受P的控制。平台P向服务器S提交计算任务，服务器S完成计算后向平台P返回结果，而P并不掌握S在计算过程中的内部状态。在实际部署中，服务器S可以使用各类公有云服务，如阿里云、腾讯云、亚马逊云等。
具体包括：网约车平台P，独立的计算服务器S，乘客U，以及m个候选营运车辆T1,...,Tm。
可以存在多个乘客和多个营运车辆，但是为了表述简洁，下面实施方式中以一个乘客U为例进行描述。
包含以下几个阶段：
(1)系统初始化阶段：
在该阶段中，服务器S生成公钥PK和私钥SK，将PK对外发布，将SK秘密保存。S的具体操作如下：
1.随机选择两个等长的大素数p和q。
2.计算N＝p·q和
Figure BDA0002340439660000061
3.公钥PK设置为N，私钥SK设置为λ。
(2)乘客U请求阶段：
1.乘客U通过卫星定位系统，实时获取坐标数据。根据系统要求的精度，先将坐标数据映射为整数。具体做法是，若计算精度要求保留k位小数，则对于原始数据a'，计算a＝int(a'·10k)，其中int表示取整操作。
2.乘客U对映射为整数的坐标(xU,yU)进行加密。具体如下：
<1>在
Figure BDA0002340439660000062
中随机选取2个随机数rU、
Figure BDA0002340439660000063
<2>计算坐标(xU,yU)对应的密文
Figure BDA0002340439660000064
为：
Figure BDA0002340439660000065
3.乘客U计算密钥交换因子KU，具体如下：
<1>在
Figure BDA0002340439660000071
中随机选取1个随机数sU。
<2>计算
Figure BDA0002340439660000072
4.将
Figure BDA0002340439660000073
KU发送给平台P。
(3)车辆Ti(i＝1,2,...,m)响应阶段：
1.车辆Ti通过卫星定位系统，实时获取坐标数据。根据系统要求的精度，先将坐标数据映射为整数。具体做法是，若计算精度要求保留k位小数，则对于原始数据a'，计算a＝int(a'·10k)，其中int表示取整操作。
2.车辆Ti对映射为整数的坐标
Figure BDA0002340439660000074
进行加密。具体如下：
<1>在
Figure BDA0002340439660000075
中随机选取2个随机数
Figure BDA0002340439660000076
<2>计算坐标
Figure BDA0002340439660000077
对应的密文
Figure BDA0002340439660000078
为：
Figure BDA0002340439660000079
3.车辆Ti计算密钥交换因子
Figure BDA00023404396600000710
具体如下：
<1>在
Figure BDA00023404396600000711
中随机选取1个随机数
Figure BDA00023404396600000712
<2>计算
Figure BDA00023404396600000713
4.将
Figure BDA00023404396600000714
发送给平台P。
(4)平台计算阶段：
1.平台P在收到来自乘客U的
Figure BDA00023404396600000715
以及车辆Ti的
Figure BDA00023404396600000716
后，针对i＝1,2,...,m，计算
Figure BDA00023404396600000717
Figure BDA00023404396600000718
注1：
Figure BDA0002340439660000081
是
Figure BDA0002340439660000082
对应的密文，
Figure BDA0002340439660000083
是
Figure BDA0002340439660000084
对应的密文。
注2：由于密文
Figure BDA0002340439660000085
都是使用服务器S的公钥加密得到的密文，平台P不掌握对应的私钥，因此无法获知关于坐标(xU,yU)、
Figure BDA0002340439660000086
的信息。
2.平台P将
Figure BDA0002340439660000087
发送给服务器S。
(5)服务器计算阶段：
1.服务器S对
Figure BDA0002340439660000088
进行解密，得到
Figure BDA0002340439660000089
其中
Figure BDA00023404396600000810
2.计算距离
Figure BDA00023404396600000811
3.在集合
Figure BDA00023404396600000812
找到值最小的
Figure BDA00023404396600000813
将编号j放回给平台P。
注：服务器S虽然具有解密能力，但是它仅掌握坐标的差值对应的密文，且S并不掌握这些密文与乘客和车辆的对应关系，因此不会暴露乘客和车辆的位置信息。
(6)平台配对阶段：
1.平台P通过编号j确定距离乘客U最近的候选车辆为车辆Tj。
2.平台P将从车辆Tj收到的密钥交换因子
Figure BDA00023404396600000814
发送给乘客U。
3.平台P将从乘客U收到的密钥交换因子KU发送给车辆Tj。
(7)密钥交换阶段：
1.乘客U利用接收到的
Figure BDA00023404396600000815
和自己在第(2)步选择的sU，计算：
Figure BDA0002340439660000091
2.车辆Tj利用接收到的KU，和自己在第(3)步选择的
Figure BDA0002340439660000092
计算：
Figure BDA0002340439660000093
3.乘客U和车辆Tj以
Figure BDA0002340439660000094
为种子，调用密钥派生算法H，计算出对称加密算法(如AES等)所需要的密钥key＝H(K)，然后使用key对通信内容进行加密，从而实现U和Tj之间的保密通信。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种网约车信息安全处理方法，其特征是：包括以下步骤：
接收乘客的请求信息，获取乘客发出请求时的坐标数据，将坐标数据映射为整数，并对映射后的坐标进行加密，形成第一密文并获取该乘客的密钥交换因子；
确定各车辆的坐标位置，将坐标数据映射为整数，并进行加密，形成第二密文并获取车辆的密钥交换因子；
对第一密文、第二密文进行解密，计算各车辆坐标与乘客坐标的距离，确定最小值对应的车辆，将其作为候选车辆，将该车辆的密钥交换因子发给所述乘客，并将乘客的密钥交换因子发送给该车辆，完成配对；
利用密钥派生算法对配对的乘客和车辆之间的内容加密，实现保密通信。
2.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：所述将坐标数据映射为整数的具体过程包括：若计算精度要求保留k位小数，则对于原始数据a'，计算a＝int(a'·10k)，其中int表示取整操作。
3.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：通过卫星定位系统，实时获取发送请求的乘客的坐标数据，将坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，加密过程包括：在
Figure FDA0002340439650000011
中随机选取2个随机数rU、
Figure FDA0002340439650000012
计算乘客坐标(xU,yU)对应的密文
Figure FDA0002340439650000013
为：
Figure FDA0002340439650000021
其中，N为两个等长大素数的乘积，
Figure FDA0002340439650000022
表示整数集合{1,2,…,N-1}中与N互素的整数的集合。
4.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：乘客的密钥交换因子的计算过程包括在
Figure FDA0002340439650000023
中随机选取1个随机数sU，计算
Figure FDA0002340439650000024
5.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：通过卫星定位系统，实时获取各车辆的坐标数据，将坐标数据映射为整数，车辆Ti对映射为整数的坐标
Figure FDA0002340439650000025
进行加密，在
Figure FDA0002340439650000026
中随机选取2个随机数
Figure FDA00023404396500000214
计算坐标
Figure FDA0002340439650000027
对应的密文
Figure FDA0002340439650000028
为：
Figure FDA0002340439650000029
6.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：车辆Ti计算密钥交换因子
Figure FDA00023404396500000210
具体如下：在
Figure FDA00023404396500000211
中随机选取1个随机数
Figure FDA00023404396500000212
计算
Figure FDA00023404396500000213
7.如权利要求1所述的一种网约车信息安全处理方法，其特征是：以乘客和车辆的密钥交换因子为种子，调用密钥派生算法H，计算出对称加密算法所需要的密钥key＝H(K)，然后使用key对通信内容进行加密，从而实现两者之间的保密通信。
8.网约车信息安全处理系统，其特征是：包括服务器、网约车平台、若干第一移动客户端和若干第二移动客户端，其中：
所述服务器，被配置为执行以下指令：
生成公钥PK和私钥SK，将PK对外发布，将SK秘密保存；对网约车平台计算的结果进行解密，确定距离发出约车请求的第一移动客户端最近的第二移动客户端，将其编号反馈至网约车平台；
第一移动客户端，被配置为发出乘客的约车请求，将所在坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，并计算密钥交换因子，将加密文件和密钥交换因子上传至网约车平台；接收反馈的配对结果，并利用密钥派生算法对通信内容进行加密；
第二移动客户端，被配置为实时获取所在车辆的坐标数据，将坐标数据映射为整数，对映射为整数的坐标进行加密，计算密钥交换因子，将加密文件和密钥交换因子上传至网约车平台；接收反馈的配对结果，并利用密钥派生算法对通信内容进行加密；
所述网约车平台，被配置为接收第一移动客户端和第二移动客户端上传的加密文件和密钥交换因子，进行转换后发送给服务器；接收反馈的编号，将其对应的车辆作为候选车辆，实现配对，将两个密钥交换因子进行交换。
9.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种网约车信息安全处理方法。
10.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种网约车信息安全处理方法。
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