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位置隐私保护技术的研究

位置隐私保护技术的研究

作者：李志鹏哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

当前,移动通信和传感设备等位置感知技术快速发展,使地理位置数据化日渐成熟,移动对象的传感芯片自动采集位置信息的速度以及规模都大大提升。全世界的智能手机、智能可穿戴设备、车载定位导航设备等每秒将产生并上传近十亿条位置信息,... 详细信息

当前,移动通信和传感设备等位置感知技术快速发展,使地理位置数据化日渐成熟,移动对象的传感芯片自动采集位置信息的速度以及规模都大大提升。全世界的智能手机、智能可穿戴设备、车载定位导航设备等每秒将产生并上传近十亿条位置信息,未来这个数字还会增加。位置大数据对科学研究贡献巨大。例如,无线数据科技公司Jana使用大约35亿人口的手机数据解释了多项重大科学问题。然而,它既带给人们巨大的收益,同时也带来了个人隐私泄露的风险,其往往包含了用户的个人身份、行为偏好、健康情况,社会地位等敏感信息。2014年,i Phone用户隐私泄露事件就暴露出了苹果公司曾经私自记录用户每次使用基于位置的信息服务的APP时的位置信息并上传到了后台数据库之中,造成大量的用户隐私泄露。因此,在用户使用LBS应用的时候,如何能够切实有效地保护用户的个人隐私尤其是位置隐私,已然成为了一个亟待解决的问题。本文主要依托目前社会个人位置隐私泄露事件频发为背景,通过阅读分析大量国内外优秀文献,从用户的移动智能终端角度分析研究了现有位置隐私保护技术的缺点与不足,着重对基于扭曲法的位置隐私保护技术进行改进。在原加密扭曲算法基础上,引入了改进的坐标转换方法,采用分布式架构的基于匿名树隐私保护算法生成哑元,增加平衡服务质量与隐私保护间矛盾的匿名参数k,使隐私保护算法能够适应用户不同的应用场景。另外,改进了匿名区域构造技术,增加了基于哑元的LBS查询处理技术,进一步提升了算法的优越性。通过仿真实验及结果对比分析,验证了本文所做的研究结果的正确性,实现了用户对位置隐私保护的参与,证明了改进后的加密扭曲算法能够更有效、更安全地保护个人位置隐私信息。

关键词：位置数据基于位置的服务位置隐私保护加密扭曲算法匿名树

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一种改进的WSN源位置隐私保护路由算法

传感技术学报 2017年第3期30卷 438-449页

作者：陈宜蒋朝惠郭春谢非佚吴鸿川贵州大学大数据与信息工程学院贵阳550025 电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731 贵州大学计算机科学与技术学院贵阳550025

在无线传感器网络通信中,针对已有幻象路由协议可能因失效路径而降低源节点安全时间的问题,提出了一种基于最短距离路由的无线传感器网络源节点位置隐私保护路由算法。该路由算法包括初始化过程、改进的源节点幻象路由策略和避开源节点... 详细信息

在无线传感器网络通信中,针对已有幻象路由协议可能因失效路径而降低源节点安全时间的问题,提出了一种基于最短距离路由的无线传感器网络源节点位置隐私保护路由算法。该路由算法包括初始化过程、改进的源节点幻象路由策略和避开源节点可视区的最短距离路由策略。理论分析和实验结果表明,与已有的幻象路由协议相比,该路由算法生成的幻象节点能较好地远离源节点,并且提高了源节点的安全时间,可以较好地保护源节点位置的隐私安全。

关键词：无线传感器网络源节点位置隐私保护局部流量攻击最短距离路由

基于安全区域的汇聚节点位置隐私保护协议算法设计

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系统仿真学报 2015年第12期27卷 2973-2980页

作者：李沛谕张治学河南科技大学网络信息中心河南洛阳471003

针对无线传感器网络汇聚节点位置隐私安全问题,提出了一种基于安全区域的动态路由算法,通过在非安全区域内向安全区域概率性发送数据包与虚假数据包以及在汇聚节点周围形成环形汇聚区域等方法保护汇聚节点的位置信息。对提出的动态路由... 详细信息

针对无线传感器网络汇聚节点位置隐私安全问题,提出了一种基于安全区域的动态路由算法,通过在非安全区域内向安全区域概率性发送数据包与虚假数据包以及在汇聚节点周围形成环形汇聚区域等方法保护汇聚节点的位置信息。对提出的动态路由算法与现有的汇聚节点隐私保护算法进行性能比较,网络仿真实验结果显示本路由算法具有能耗小,网络时延小,数据传送成功率高等优点,可以实现汇聚节点位置隐私安全和网络能耗之间的较好均衡。

关键词：位置隐私保护虚假包安全区域环形汇聚区域

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位置隐私保护中连续最近邻查询的研究

位置隐私保护中连续最近邻查询的研究

作者：王勇宁波大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术、空间数据库技术、空间定位技术的快速发展，以及具有定位功能的无线手持设备的大量普及，促使基于位置的服务（Location-based services）越来越流行。基于位置的服务因其种类广泛、密切联系生活和即时性等特性而受... 详细信息

随着无线通信技术、空间数据库技术、空间定位技术的快速发展，以及具有定位功能的无线手持设备的大量普及，促使基于位置的服务（Location-based services）越来越流行。基于位置的服务因其种类广泛、密切联系生活和即时性等特性而受到越来越多人的青睐。基于位置的服务日益渗透到我们生活的各个方面，影响着我们生活、工作和学习方式。然而，基于位置的服务给人们带来巨大便利的同时也暗含位置隐私的泄露。位置隐私保护的目的在于让人们既能够享受高质量的基于位置的服务，又不泄露自己的位置隐私，这需要在享受服务和位置隐私保护之间寻找均衡点。本文主要针对基于位置的服务中用户位置隐私保护的问题进行了研究，并且对基于隐私保护的连续最近邻查询问题进行了探究，主要工作包括以下几个方面。 1.位置隐私保护系统框架和位置K-匿名模型的确立。本文研究的位置隐私保护系统框架为中心服务器结构，其包括移动用户客户端，匿名器以及位置数据库服务器。客户端发出服务请求和隐私要求，匿名器动态管理移动用户的位置信息并且为其提供隐私保护，位置数据库服务器响应移动用户发出的服务请求。位置K-匿名模型用来动态构建移动用户的隐私要求，匿名器依据K-匿名模型为移动用户构建匿名区域从而保护移动用户的位置隐私。 2.本文提出了两种基于中心服务器结构的匿名算法。基于中心服务器结构的匿名算法要求及时性和高效性，现有算法花费较长的匿名时间，并且匿名准确度不高。为了解决现有算法的不足之处，本文提出两种匿名算法即QFC和SWC。与现有匿名算法对比，QFC匿名算法在准确度一致的情况下，可以显著地减少匿名时间;另一种基于步进式的匿名算法SWC在牺牲一定的时间成本情况下，可以显著地提高匿名的精度。实验可以证明新提出的两种匿名算法的有效性。 3.提出了能够有效处理具有隐私保护的连续最近邻查询算法。隐私性连续最近邻查询在位置隐私系统框架下等价于基于匿名区域的最近邻查询。位置数据库服务器以快照方式处理这样的查询将导致较高的CPU开销，尤其是当移动用户数目激增时，现有算法表现差强人意。为此本文提出了一种基于重用技术的查询更新算法—RLPCNN。该算法利用相邻时刻查询结果集的相似性来减少计算成本，从而实现答案集的快速更新，大大加快系统响应时间。实验结果表明了本文提出的算法的有效性。

关键词：基于位置的服务位置隐私保护步进式匿名重用技术

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位置隐私保护中优化算法及应用研究

位置隐私保护中优化算法及应用研究

作者：周凯贵州大学

学位级别：硕士

基于位置服务(LBS)的隐私泄露严重制约其发展。然而LBS应用的推进又在不断地呼唤隐私保护,这就迫使我们在隐私与服务之间寻求一种平衡解决方案。基于此,本文围绕LBS隐私保护展开研究,从现有的隐私保护技术着手,从安全性、效率和服务质... 详细信息

基于位置服务(LBS)的隐私泄露严重制约其发展。然而LBS应用的推进又在不断地呼唤隐私保护,这就迫使我们在隐私与服务之间寻求一种平衡解决方案。基于此,本文围绕LBS隐私保护展开研究,从现有的隐私保护技术着手,从安全性、效率和服务质量等方面提出优化的算法,弥补现有隐私保护技术的不足。本文的研究具有理论探索意义,从技术和管理结合的角度所提出的解决方案,在位置隐私保护领域具有现实的应用价值。本文的具体内容如下:(1)基于同态加密位置隐私保护方案,提出了一种带有用户个人偏好和个性习惯的隐私保护算法;满足k-匿名条件下提出了两种查询隐私保护模型:马尔可夫预测模型、k-匿名模型;最后,从内部、外部攻击下证明了方案安全性并分析了本方案能抵抗连续查询、伪装用户、轨迹探测攻击。(2)设计出了一种可证明安全的连续查询的位置隐私保护方案,分析了Silent Cascade方案中连续查询的轨迹隐私泄露问题;构建了以不可区分地发送消息为安全需求的安全模型,并运用双线性映射方法构造连续查询的轨迹隐私保护方案;最后,证明了方案安全性。(3)提出了一种优化的基于假位置技术的位置隐私保护方案。基于客户端-可信中心服务器-服务端体系结构,以位置分布均匀度和匿名区域面积大小作为隐私目标,通过生成代理位置和添加假位置手段保护用户位置隐私;最后,证明了方案安全性并分析方案能抵抗连续查询、轨迹探测攻击。(4)完成了本文中基于假位置隐私保护方案的仿真实验;介绍了仿真方案在具体应用环境下的框架结构、设计思路;基于网络的移动结点生成器Thomas Brinkhoff进行了仿真验证;最后,从知识背景的查询推断、生成时间、位置分布均匀度对方案的性能进行分析。

关键词：位置隐私保护 k-匿名可证明安全马尔可夫链

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边缘计算下面向位置隐私保护的中继分流模型

应用科学学报 2020年第5期38卷 724-741页

作者：林文敏张松刘加邦杭州师范大学阿里巴巴商学院杭州311121 南京大学计算机科学与技术系南京210023

随着基于位置服务(location-based services,LBS)的广泛使用,人们越来越关注位置隐私的保护问题.基于假人的位置隐私保护方法通过在真实位置信息中混入多个虚假位置信息,能够有效保护用户位置隐私.然而,传统基于假人的位置隐私保护方案... 详细信息

随着基于位置服务(location-based services,LBS)的广泛使用,人们越来越关注位置隐私的保护问题.基于假人的位置隐私保护方法通过在真实位置信息中混入多个虚假位置信息,能够有效保护用户位置隐私.然而,传统基于假人的位置隐私保护方案大多部署在云端的远程服务器中,其面临着用户获取结果时延过高的性能瓶颈.针对上述问题,本文将基于假人的位置隐私保护方法迁移到边缘计算环境下进行部署,并针对边缘服务器的服务能力与覆盖范围具有上限的特点,提出了面向位置隐私保护的中继分流模型,实现了其中的分流方法,并在真实数据集中运行了本文所提出的方法.实验结果表明该方法在保证用户位置隐私保护效果的同时,可以降低用户获取结果的时延.

关键词：边缘计算位置隐私保护计算分流 k-匿名

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基于网格的位置隐私保护方法

计算机科学与探索 2017年第8期11卷 1258-1268页

作者：李向东张少波郭敏王国军中南大学信息科学与工程学院长沙410083 湖南科技大学计算机科学与工程学院湖南湘潭411201 中南大学软件学院长沙410075 广州大学计算机科学与教育软件学院广州510006

在基于位置的服务(location based service,LBS)中,可信第三方模型是当前位置隐私保护中的主要模型,该模型中匿名器知道用户的具体位置,若它被攻击者攻破,将会造成用户位置信息的泄露。为此,提出一种基于网格的位置隐私保护方法,该方法... 详细信息

在基于位置的服务(location based service,LBS)中,可信第三方模型是当前位置隐私保护中的主要模型,该模型中匿名器知道用户的具体位置,若它被攻击者攻破,将会造成用户位置信息的泄露。为此,提出一种基于网格的位置隐私保护方法,该方法将可信第三方模型中可信的第三方(trusted third party,TTP)替换为一个半可信的第三方(semi-trusted third party,STTP)作为匹配服务器。该匹配服务器只起匹配和缓存的作用,无法获得用户具体位置,从而能够更好地保护用户的位置隐私。安全分析表明,该方法能有效保护用户的位置隐私;同时与可信第三方模型进行了对比分析,实验结果表明,其性能比可信第三方模型更好。

关键词：基于位置的服务位置隐私保护网格半可信第三方

位置隐私保护算法及其在医疗查询场景中的应用研究

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位置隐私保护算法及其在医疗查询场景中的应用研究

作者：张紫嫣南京理工大学

学位级别：硕士

伴随着无线通信和定位技术的不断发展,以及移动终端设备的日益智能化,基于位置的服务（Location-based Service,LBS）得到了越来越广泛的应用。然而用户在享受LBS便利的同时也会不断暴露自己的位置信息,这使得位置隐私保护受到了越来越... 详细信息

伴随着无线通信和定位技术的不断发展,以及移动终端设备的日益智能化,基于位置的服务（Location-based Service,LBS）得到了越来越广泛的应用。然而用户在享受LBS便利的同时也会不断暴露自己的位置信息,这使得位置隐私保护受到了越来越多的重视。本文重点研究基于位置服务的应用场景中,用户查询诸如医院等私密场所时的位置隐私保护算法,论文的主要研究工作如下:（1）在广泛跟踪和研究目前国内外常见的位置隐私模型的结构以及常用的位置隐私保护方法的基础上,深入分析它们的优势与不足,并总结位置隐私保护技术面临的主要难题。（2）研究基于虚拟位置的位置隐私保护方法,针对客户端可能将虚拟位置选在河流、湖泊等不合常理的地点这一问题,提出了一种根据历史用户的分布密度选取虚拟位置的方法,使得客户端选取的虚拟位置能够抵御背景信息攻击并获得较高的隐私熵;然后考虑到用户的个性化隐私需求,提出了一种可以根据用户的隐私偏好为其分配合适的位置隐私保护等级的方法。（3）研究加密和基于位置干扰的位置隐私保护思想,提出了一种兼顾用户位置隐私与查询内容隐私的隐私查询算法,由客户端和服务端分别持有一对密钥,客户端将用户真实位置和查询关键字进行全同态加密,并选取锚点代替用户位置向服务端发起查询请求,服务端可利用己方私钥对用户的查询关键字密文进行解密,并以用户的位置密文作为筛选近邻结果的参考。算法不仅能为用户提供更强的位置隐私保护,还能为用户筛选出较为准确的最近邻结果。

关键词：位置隐私保护虚拟位置全同态加密隐私查询位置干扰

基于数据库驱动认知无线电网络的位置隐私保护方案

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计算机工程 2022年第2期48卷 164-172页

作者：徐鑫温蜜上海电力大学计算机科学与技术学院上海201306

动态频谱共享能够解决由于互联无线设备快速增长导致的频谱资源短缺问题,但用户需要向数据库提交位置信息来查询频谱的可用性,造成用户的隐私泄露,而多数位置信息保护方案较少同时考虑对主要用户(PU)和二级用户(SU)的位置隐私保护。提... 详细信息

动态频谱共享能够解决由于互联无线设备快速增长导致的频谱资源短缺问题,但用户需要向数据库提交位置信息来查询频谱的可用性,造成用户的隐私泄露,而多数位置信息保护方案较少同时考虑对主要用户(PU)和二级用户(SU)的位置隐私保护。提出一种基于盲签名和秘密共享的数据库驱动认知无线电网络隐私保护方案。通过对PU和SU的双重隐私保护,使用盲签名和匿名来确保匿名验证用户身份,同时运用秘密共享避免泄露用户信息。仿真结果表明,与PeDSS和LP-Goldberg等方案相比,该方案具有较好的评估性能和更高的安全性,能够更好地应用于移动环境中。

关键词：盲签名位置隐私保护认知无线电网络用户协作秘密共享