CN112989376A - 保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质 - Google Patents

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CN112989376A CN202110263950.3A CN202110263950A CN112989376A CN 112989376 A CN112989376 A CN 112989376A CN 202110263950 A CN202110263950 A CN 202110263950A CN 112989376 A CN112989376 A CN 112989376A
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杨霄璇
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Abstract

本发明提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，包括：将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；司机定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息；在线叫车服务提供商接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；在线叫车服务提供商要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配，解决了现有技术中在线叫车服务提供商和其他好奇参与者入侵乘客和驾驶员的位置隐私信息的问题。

Description

保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质
技术领域
本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质。
背景技术
目前打车软件被越来越多的人所应用，叫车方便，便利出行，但是打车软件往往要求获取用户的定位信息，用户要将开启定位要调整到“始终允许”，并且未经加密的定位信息直接暴漏给在线叫车服务商，存在很多漏洞，特别是其定位功能和个人信息的泄露让人担忧，由于司乘匹配依据乘客和司机的实际定位信息进行匹配，导致在线叫车服务提供商和其他未经授权的参与者均有机会入侵乘客和驾驶员的位置隐私信息。
发明内容
基于上述存在的问题，本发明提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质，用以解决现有技术中的由于司乘匹配依据乘客和司机的实际定位信息进行匹配，导致在线叫车服务提供商和其他未经授权的参与者均有机会入侵乘客和驾驶员的位置隐私信息的问题。
本发明提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法包括：将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；
司机定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；
乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息；
在线叫车服务提供商接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；
在线叫车服务提供商要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；
在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配。
进一步地，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V 的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
进一步地，所述的加密方法，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
进一步地，还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
本发明还提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，包括：在线叫车服务商端、司机端和乘客端；
所述在线叫车服务提供商端，用于将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配；
所述司机端，用于定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；响应在线叫车服务提供商端发出的更新定位信息指令；
所述乘客端，用于执行乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息。
进一步地，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V 的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
进一步地，所述加密，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
进一步地，还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
本发明还提供一种保护定位隐私数据的在线司乘匹配设备，所述匹配设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序实现所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述存储介质可以实现所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质，在线叫车服务提供商可以在城市规模的道路网络上为乘客从一组沿着道路网络行驶的司机中找到距离最近的司机，在线叫车服务提供商可以通过使用近似的道路距离来为乘客选择最接近的驾驶员，同时防止用户的位置隐私泄露给在线叫车服务提供商和其他好奇的参与者；本发明有效的解决了现有技术中的现有技术中的由于司乘匹配依据乘客和司机的实际定位信息进行匹配，导致在线叫车服务提供商和其他未经授权的参与者均有机会入侵乘客和驾驶员的位置隐私信息的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质的具体实施方式进行详细地说明。
应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，包括：
S101.将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；
S102.司机定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；
S103.乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息；
S104.在线叫车服务提供商接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；
S105.在线叫车服务提供商要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；
S106.在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配。
优选地，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V 的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
优选地，所述的加密方法，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
优选地，所述Paillier加密系统，支持加法同态加密，对于消息m1和消息m2通过Paillier加密系统进行加密后会有如下性质，
E(m1，r1)·E(m2，r2)＝E(m1+m2，r1r2)mod N2，
Figure BDA0002948667760000051
其中，m1，m2，r1，r2属于不大于N且与N互素的正整数的集合ZN；
密码系统的加密首先选择两个素数p，q计算得到N＝p×q和λ＝1cm(p-1，q-1)；选择随机g属于
Figure BDA0002948667760000052
满足gcd(L(gλmod N2，N)＝1，且 L(x)＝(x-1)/N，进而得到公钥pk＝(N，g)和私钥sk＝λ；
得到的公钥和私钥对消息明文m进行加密生成密文c，过程为 (c←E(m，pk))，密文生成过程中需要选取随机数r，密文表示为 c＝E(m mod N；r mod N)＝gmrNmod N2；密钥解密为从密文到明文的过程，即(m←D(c，sk))，密文c属于属于不大于N且与N互素的正整数的集合
Figure BDA0002948667760000053
密文推导到明文的方法为：
Figure BDA0002948667760000054
优选地，在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配，包括：
给定一个顶点v和一个子集Vi，j，最短距离表示为
Figure BDA0002948667760000061
R是高维嵌入空间子集，顶点v∈V，坐标是O(log2|V|)的维向量表示为：cv＝(diskR(v，V1，1)，…diskR(v，V1，α)，…diskR(v，Vβ，1)，…diskR(v，Vα，β)>；
嵌入式网络Ω的尺寸不大于O(log2|V|)，在已知两个位置ls和ld的情况下，通过计算
Figure 1
和
Figure 2
之间的棋盘距离近似估算出两个位置间最短距离
Figure BDA0002948667760000062
优选地，所述在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，具体为：
在得到道路网络ξ＝(V，E，W)和嵌入式道路网络尺寸Ω后，司机和乘客通过Paillier加密系统生成密钥(pk sk)，将公钥向参与者开放，私钥自己保存；
在线叫车服务提供商计算出ξ的每一个顶点的坐标用来生成嵌入式道路网络并将道路划分为区域组G＝{Zi}1≤i≤n，将坐标表示为ω；
驾驶员dk定期向在线叫车服务提供商回传他所在的地理区域
Figure 3
系统计算出乘客u在嵌入式道路网络Ω中接载的位置lu，那么 cu＝(cu[1]，…cu[ω])，他所在的区域表示为zu，用公共密钥pk加密cu中的元素，得到
Figure BDA0002948667760000064
然后乘客向在线叫车服务提供商发送用车请求
Figure BDA0002948667760000065
在线叫车服务提供商在收到用车请求Ru后，选择在区域zu和zu相邻的驱动器D*，然后在线叫车服务提供商要求更新加密后的当前位置；
属于在区域zu和zu相邻的驱动器D*范围内的司机dk，系统计算出司机当前位置
Figure 4
表示为
Figure 5
用公共密钥pk加密
Figure 6
中的元素得到：
Figure 7
加密后发送给在线叫车服务提供商；
在线叫车服务提供商收到
Figure BDA0002948667760000074
在密文域中计算D*范围内所有司机到乘客 u的最短距离，假设道路网络中的上限道路距离的是一个
Figure BDA0002948667760000075
位整数计算出
Figure BDA0002948667760000076
和lu之间最短的道路距离，在线叫车服务提供商在密文
Figure 8
和cu上计算出司乘近似距离为：
Figure BDA0002948667760000078
优选地，一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
优选地，所述设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离，包括：
为防止在线叫车服务商及其他好奇参与者推理出乘客u和司机dk的实际位置，系统对
Figure BDA0002948667760000079
的加密值进行混洗，数据混洗后，原始向量被替换为混洗后的向量：
Figure BDA00029486677600000710
数据混洗后，在线叫车服务商和其他好奇的参与者无法得到
Figure BDA00029486677600000711
的原始位置信息；
同时使用密文打包技术，将多个密文打包到一个密文中，由于Paillier 密码系统的时隙数为
Figure BDA00029486677600000712
可以将P个密文打包到一个密文中，提高了运算效率。
本发明实施例还提供一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，包括：在线叫车服务商端21、司机端22和乘客端23；
所述在线叫车服务提供商端21，用于将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配；
所述司机端22，用于定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；响应在线叫车服务提供商端发出的更新定位信息指令；
优选地，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V 的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
优选地，所述的加密方法，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
优选地，还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
本发明实施例还提供一种保护定位隐私数据的在线司乘匹配设备，所述匹配设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序实现所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述存储介质可以实现所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来实现指令相关的硬件来完成，所述程序可存储与一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光碟、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明实施例提供的一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法、系统、存储介质，在线叫车服务提供商可以在城市规模的道路网络上为乘客从一组沿着道路网络行驶的司机中找到距离最近的司机，在线叫车服务提供商可以通过使用近似的道路距离来为乘客选择最接近的驾驶员，同时防止用户的位置隐私泄露给在线叫车服务提供商和其他好奇的参与者；本发明有效的解决了现有技术中的现有技术中的由于司乘匹配依据乘客和司机的实际定位信息进行匹配，导致在线叫车服务提供商和其他未经授权的参与者均有机会入侵乘客和驾驶员的位置隐私信息的问题。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
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。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，其特征在于，包括：
将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；
司机定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；
乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息；
在线叫车服务提供商接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；
在线叫车服务提供商要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；
在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配。
2.如权利要求1所述保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，其特征在于，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
3.如权利要求1所述的保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，其特征在于，所述的加密方法，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
4.如权利要求1所述的保护定位数据隐私的在线司乘匹配方法，其特征在于，还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
5.一种保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，其特征在于，包括：在线叫车服务商端、司机端和乘客端；
所述在线叫车服务提供商端，用于将城市路网嵌入道路网络高维空间，并将其划分为若干区域组；接收乘客用车请求并在乘客发送的加密接载位置所在区域组及相邻区域组内进行司机匹配查找；要求属于乘客接载位置所在区域组及相邻区域组的司机的更新当前加密位置；在密文域内，计算乘客加密接载位置与所属的区域组及相邻区域组内所有司机加密定位位置的最短距离，完成司乘匹配；
所述司机端，用于定期向在线叫车服务提供商回传经过加密的定位信息；响应在线叫车服务提供商端发出的更新定位信息指令；
所述乘客端，用于执行乘客发送用车请求同时发送经过加密的接载定位信息。
6.如权利要求5所述的保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，其特征在于，所述将城市路网嵌入道路网络高维空间，包括：
将道路网络假设为加权平面图并嵌入到道路网络高维空间；
设道路网络是加权平面图ξ＝(V，E，W)，其中，ξ代表道路网络，V代表顶点，E代表边、W代表权重；
每个边(Vi，Vj∈E)与权重W(Vi，Vj)相关联，权重W表示该边的距离，得到V的一组O(log2|V|)高维嵌入空间子集R＝{V1，1，…V1，α，…Vβ，1…Vα，β}，其中，α＝β＝O(log|V|)，Vi，j是由V的2i个随机顶点组成的子集。
7.如权利要求5所述的保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，其特征在于，所述将加密，具体为：使用Paillier加密系统，对司机和乘客的定位信息进行加密，生成公钥pk和私钥sk。
8.如权利要求5所述的保护定位数据隐私的在线司乘匹配系统，其特征在于，还包括：设置安全比较协议，通过密文打包和数据混洗比较司机和乘客的加密距离。
9.一种保护定位隐私数据的在线司乘匹配设备，其特征在于，所述匹配设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序实现如权利要求1至4中任一所述的保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有保护定位隐私数据的在线司乘匹配程序，所述存储介质可以实现如权利要求1至4中任一所述的保护定位隐私数据的在线司乘匹配方法的步骤。
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