基于假位置的LBS位置隐私保护方法研究

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用户使用LBS服务时,需要向LBS服务器发送用户位置信息和查询信息。如果恶意的攻击者获取这些数据,会从这信息中推导出用户隐私信息。因此,如何让用户享受LBS服务的同时,不泄漏个人的隐私信息,是目前LBS研究领域的一个研究热点。假位置是实现LBS位置隐私保护的经典方法之一。该方法通过发布假位置来隐藏用户真实位置,从而保护用户位置信息。但假位置技术也存在一些不足,首先假位置会影响用户的服务质量;另外,在某些情况下,攻击者也可以利用先验知识排除假位置,从而提高了识别用户真实位置的概率。因此,如何生成合理的假位置是LBS位置隐私保护领域的重要课题。本文从假位置生成技术,以及不同应用场景下隐私威胁等方面,研究了 LBS位置隐私保护问题,主要工作包括:(1)提出了一种基于位置语义和地理距离的假位置生成方法(DLSG),有效抵制基于背景信息的推断攻击。当前研究工作所提出的假位置生成算法,考虑了普适,均匀,拥挤等情况,生成在攻击者看来合理的假位置。但是在连续LBS请求的情况下,攻击者可以基于用户的移动模式,排除一些假位置,从而推导出用户真实位置或轨迹。而位置语义信息是重要的背景信息,攻击者利用位置语义可以有效的构建用户的移动模式。因此,本文提出的假位置生成算法,通过位置映射后轨迹的Mallows距离,计算位置之间的语义距离;结合位置地理距离和位置语义距离,构建位置语义类;最后从位置语义类中选择假位置。通过实验仿真,证明了该方法能有效的抵制基于用户移动模式的位置推断攻击。(2)针对LBS兴趣点查询服务,提出一种假查询构造方法,能有效抵制基于用户历史查询的推断攻击。该方法使用DLSG算法生成一个假位置集合,从中随机选择一个假位置作为查询位置。通过改变查询范围,该方法在保证服务精度的情况下,最小化了通信开销。通过DLSG算法生成假位置,该算法能够有效抵制基于用户移动模式的攻击。通过限制查询范围,本文证明该算法满足地理差分隐私的约束。仿真实验表明,该算法能有效保护用户的位置隐私,同时不影响用户的服务质量。(3)针对哑元生成中“搭便车”问题,提出一种基于公共物品博弈的分布式哑元生成方法。哑元对于当前区域的所有用户都是有益的,用户会倾向于等待其他用户生成哑元,因此出现“搭便车”的行为。为了解决该问题,本文构建了一个分布式的哑元生成机制,通过用户合作生成哑元,实现位置k-匿名;针对用户的“搭便车”行为,提出一种惩罚机制促进用户的合作;从公共物品博弈的角度分析了这个模型,通过比较有惩罚机制和没有惩罚机制情况下用户的合作率,证明了本文提出的惩罚机制能有效的促进用户的合作;最后用动态演化仿真实验,验证了公告物品博弈分析的正确性。
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