CN113269428B

CN113269428B - 一种智能合约去摇摆位置隐私保护方法

Info

Publication number: CN113269428B
Application number: CN202110543249.7A
Authority: CN
Inventors: 杨满香; 陈玉玲; 何建江
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2041-05-19
Also published as: CN113269428A

Abstract

本发明设计了一种智能合约去摇摆位置隐私保护方法，旨在提高用户获取基于位置的服务时位置的隐私性，保护用户的敏感信息，降低自利用户摇摆作恶的概率。与传统的位置隐私保护方法相比，可更有效识别恶意用户，遏制用户摇摆行为。其技术要点是，结合实体和数据，从用户历史评分、发起请求的位置以及时间段、服务摇摆等方面评估用户信誉值，用户只与信任的用户合作。分析用户需求，根据服务摇摆程度设计惩罚因子，遏制用户的恶意摇摆行为，恶意用户作恶后，其信誉值将迅速降低并且在此之后上升缓慢。基于智能合约构建可信匿名域，计算信誉值并筛选用户、更新区块链存储的历史评分等算法，实现信誉值计算过程去中心、公开、透明。

Description

一种智能合约去摇摆位置隐私保护方法

技术领域：

本发明属于信息安全技术领域，涉及基于智能合约的k匿名位置隐私技术和智能合约。

背景技术：

随着移动互联网迅猛发展，基于位置的服务(Location Based Service，LBS)被广泛应用。k匿名是实现位置隐私最常用的技术之一。当移动用户使用k匿名保护位置隐私时，需构建一个至少包含k-1个其他用户位置的匿名域来调整实际位置，并将其发送给LBS服务器获取查询数据，但传统的k匿名位置隐私保护方法存在以下问题：1)自利的用户只享受服务而不提供协助；2)恶意用户欺骗诚实用户，骗取用户地理位置并泄露获取私利；3)恶意用户使用具有高度动态性的服务摇摆行为，在其信誉值升高至一定值后，便利用高信誉值作恶。此时恶意用户再在短时间内进行多次成功的交易，迅速提高信誉值持续作恶。因此提出一种去摇摆的位置隐私保护方法至关重要。

智能合约是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。智能合约这些特性使智能合约适用于基于信誉的k匿名交易中计算用户的信誉值，使得用户的信誉值可追溯，不可纂改。本发明将用信誉值代表用户的诚实程度，根据用户实体诚实度、位置信息熵、协助度以及摇摆度等设计信誉评估方法，用户只与高于自己合作阈值的用户交易。根据用户的摇摆程度设置惩罚因子，使得恶意用户在作恶后信誉值难以攀升，提高其作恶代价，遏制用户摇摆行为。基于智能合约构建可信匿名域、设计信誉合约，由信誉合约计算用户信誉值，并作为用户交互桥梁，合约内的规则、数据以及交易公开可见，可避免第三方受到攻击导致信息泄露，提高安全性能。

发明内容：

针对k匿名实现位置隐私保护存在的以上三个问题，本发明提供一种去摇摆位置隐私保护方法，旨在提高用户获取基于位置的服务时位置隐私性，保护用户的敏感信息，降低自利用户摇摆作恶的概率。包含广播请求和响应请求、验证及信誉计算、信誉匿名域构建、更新历史评分等步骤，其具体过程如下：

1)广播请求和响应请求。请求用户将匿名域构建请求广播给其他用户，并发送请求信息发送给智能合约。协助用户若愿意提供协助位置则将协助信息发送给智能合约。信息如下：

{(Rid,Num(LR),Pk_R,M_R,k),SigPkR(Num(LR)||M_R)}

2)验证及信誉计算。智能合约用用户公钥验证用户签名成功后，根据信誉评估公式计算请求用户与协助信誉值，如果请求信誉值大于协助者阈值，且协助信誉值大于请求者阈值，则将相应的协助用户记入备选列表中。信誉计算公式如下：

3)信誉匿名域构建。智能合约将构建列表中协助用户的位置信息发送给请求用户，请求用户利用k-1个协助位置信息构建匿名域，并将匿名域与查询请求发送给位置服务器，随后，位置服务器向请求用户返回查询内容。

4)更新历史评分。请求用户构建匿名域成功后，对提供协助的k-1个协助用户分别评分并使用私钥签名，然后将分值发送给智能合约。k-1个协助用户分别对请求者评分并使用私钥签名并将其发送给智能合约，智能合约根据如下列公式计算出请求用户信誉分值LR_num+1并将信誉值存在区块链中。

为了证明该发明的有效性，本发明从安全性分析和仿真实验表明，该发明可抵抗用户攻击、搭便车攻击、有效保护了用户隐私信息安全，能快速识别出恶意用户，并且可以遏制恶意用户的动态摇摆行为，激励用户积极诚实参与匿名域的构建。

附图说明

图1详细描述了本发明的框架。

图2详细描述了恶意用户及诚实用户的惩罚因子变化情况。

图3详细描述了检测到恶意用户的百分比。

图4详细描述了恶意用户及诚实用户的信誉值变化情况。

具体实施方式：

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明提供一种智能合约去摇摆位置隐私保护方法，具体步骤如下：

步骤1：广播和响应请求。请求用户将匿名域构建请求广播给其他用户，并发送请求信息Req{(Rid，Num(LR)，PkR，MR，k)，SigPkR(Num(LR)||MR)}发送给智能合约。其中，Rid是请求用户假名；Num(LR)表示交易索引号，记录其在区块链的最新历史信任信息；PkR作为请求用户的公钥；MR为请求阀值；k为构建匿名区需要的用户数量；SigRkR(Num(LR)||MR)是请求用户对请求信息的签名。协助用户收到匿名区域构建请求后，若愿意提供协助位置则将协助信Ceq{(Cid，Num(LC)，PkC，MC)，SigRkC(Num(LC)||MC)}发送给智能合约。Cid是协助用户假名；Num(LC)表示交易索引号；PkC为协助用户公钥；MC为协助阀值；SigRkC(Num(LC)||MC)为协助用户用户对协助信息的签名。

步骤2：验证及信誉计算。智能合约用请求者公钥PkR验证SigRkR(Num(LR)SigRkR(Num(LR)||MR)成功后，首先计算请求用户的协助度Hpro，若请求用户的协助度高于系统设定协助度，则计算当前请求者最终信誉值F^R _cre，如F^R _cre>＝MC，则将相应的协助用户Cid记入备选列表PreList中。智能合约依次验证协助用户备选列表PreList中协助用户签名SigRkC(Num(LC)||MC)，验证成功后，计算其最终信誉值F^C _cre，如果F^C _cre>＝MR，则将此协助用户记入匿名域构建列表LastList。信誉计算公式如下：用户信誉值F^R _cre与相应用户的实体诚实度E^R _hon、E^C _hon位置信息熵S^R _loc、S^C _loc成正比，当用户实体诚实度和位置信息熵高时，其信誉值高。Q^R _pun，Q^C _pun代表惩罚因子，当信誉高的用户作恶时，惩罚因子随着减小，其信誉值会迅速下降；若恶意用户随后诚实构建匿名域，摇摆度同样变大，惩罚因子变小，其信誉值缓慢上升。

Q^R _pun，Q^C _pun代表惩罚因子，当信誉高的用户作恶时，惩罚因子随着减小，其信誉值会迅速下降；若恶意用户随后诚实构建匿名域，摇摆度同样变大，惩罚因子变小，其信誉值缓慢上升。惩罚因子设计如下，a[m]为摇摆程度，λ为作恶记录参数。

步骤3：信誉匿名域构建。智能合约将列表中协助用户LastList{Cid1，Cid2，...，Cidk-1}的位置信息{Locr1，Locr2，...，Locrk-1}发送给请求用户，请求用户利用k-1个协助位置信息构建匿名域Pse{Locr0，Locr1，Locr2，...，Locrk-1}，并将匿名域Pse与查询请求发送给LSP，LSP向请求用户返回查询内容。

步骤3：更新历史评分。

3.1请求用户在构建匿名域成功后，根据信誉值等级{Lev1,Lev2,...,Levn}对提供协助的k-1个协助用户分别评分并使用私钥RkR签名，得到协助者协助分值SCC{(SC1C，SigRkR(SC1C))，...，(SCk-1C，SigRkR(SCk-1C))}。最后将分值发送给智能合约，智能合约将其转发给相应的协助用户。若协助用户对此信誉分值无异议，则用私钥RkC对信誉分值签名并发送回智能合约；若协助者对分值有异议，则可申请再次评分。

3.2参与匿名域构建的k-1个协助用户分别对请求者评分并使用私钥RkC签名，得到请求用户分值SCR{(SC1R，SigRkC(SC1R))，...，(SCk-1R，SigRkC(SCk-1R))}后将其发送给智能合约，智能合约将其转发给请求用户。若请求用户对此信誉分值无异议，则用私钥RkR对信誉分值签名并发送回智能合约；若协助者对分值有异议，则可申请再次评分。智能合约在收到请求用户信誉分值SR后，根据如下公式计算出请求用户信誉分值LRnum+1。

3.3智能合约将k个协助用户的分值和请求用户分值广播给其他用户，由信誉值最高的用户更新请求用户历史请求分值列表LR、协助用户历史协助分值列表LC。

Claims

1.一种智能合约去摇摆位置隐私保护方法，其具体步骤如下：

第一步：广播请求和响应请求：请求用户将匿名域构建请求广播给其他用户，并发送请求信息发送给智能合约；协助用户若愿意提供协助位置则将协助信息发送给智能合约；

第二步：验证及信誉计算：智能合约用用户公钥验证用户签名，根据信誉评估公式计算请求信誉值与协助信誉值，如果请求信誉值大于协助者阈值，且协助信誉值大于请求者阈值，则将相应的协助用户记入构建列表中；信誉计算公式如下：

E^R _hon为实体诚实度，S^R _loc为位置信息熵，Q^R _pun代表惩罚因子，当信誉高的用户作恶时，惩罚因子随着减小，其信誉值会迅速下降；若恶意用户随后诚实构建匿名域，摇摆度变大，惩罚因子变小，其信誉值缓慢上升；惩罚因子设计如下，其中a[m]为摇摆程度：

第三步：信誉匿名域构建：智能合约将构建列表中协助用户的位置信息发送给请求用户，请求用户利用k-1个协助位置信息构建匿名域，并将匿名域与查询请求发送给位置服务器，随后，位置服务器向请求用户返回查询内容；

第四步：更新历史评分：请求用户构建匿名域成功后，对提供协助的k-1个协助用户分别评分并使用私钥签名，然后将分值发送给智能合约；k-1个协助用户分别对请求者评分并使用私钥签名并将其发送给智能合约，智能合约根据如下公式计算出请求用户信誉分值并将信誉值存在区块链中，其中，L_Rnum+1为请求用户信誉分值，/>是第i个协助用户对请求用户的评分，k-1表示协助用户的个数。