一種位置服務(wù)中隱私保護(hù)量化分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種位置服務(wù)中隱私保護(hù)量化分析方法，屬于網(wǎng)絡(luò)隱私安全保護(hù)技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出許多基于位置服務(wù)的應(yīng)用，例如，備受歡迎的 微信，用戶(hù)只需要提供精確的位置就可W找到附近的朋友，然而頻繁地暴露位置W獲得位 置服務(wù)請(qǐng)求會(huì)使個(gè)人隱私受到威脅。針對(duì)用戶(hù)位置隱私泄露問(wèn)題，研究人員提出了多種位 置隱私保護(hù)機(jī)制（LPPM:LocationPriva巧ProtectionMechanism)。
[0003] 目前，基于位置服務(wù)（LB巧的主要研究?jī)?nèi)容是隱私保護(hù)技術(shù)，而對(duì)隱私保護(hù)機(jī)制 有效性的評(píng)估還不夠成熟和完善。攻擊者掌握隱私保護(hù)機(jī)制（LPPM)的算法和用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)基 于位置服務(wù)（LB巧的模式，從而提高對(duì)用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)的確定性。近年來(lái)，一些研究人員 在評(píng)估隱私保護(hù)效果的過(guò)程中考慮了攻擊者的背景知識(shí)。然而，攻擊者能力的強(qiáng)弱與隱私 度量緊密相關(guān)，特別是強(qiáng)攻擊者（strongattackers)可W獲取用戶(hù)的歷史軌跡數(shù)據(jù)，進(jìn)而 較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)用戶(hù)的移動(dòng)行為。
[0004] 現(xiàn)有位置隱私度量方法中，對(duì)位置隱私度量最早的是在匿名系統(tǒng)中使用匿名集的 大小或有效匿名集的大小來(lái)度量用戶(hù)匿名性。其中，當(dāng)匿名集中各個(gè)用戶(hù)發(fā)送查詢(xún)的概率 不相等時(shí)，匿名集的大小則不能夠正確地反映每個(gè)用戶(hù)的真正的匿名性。對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)又 提出了連續(xù)查詢(xún)攻擊算法，根據(jù)集合中L個(gè)用戶(hù)分別可能是真正查詢(xún)發(fā)送者的概率計(jì)算出 滴值，由滴值計(jì)算出查詢(xún)匿名；現(xiàn)有技術(shù)分析了位置k匿名在攻擊者獲得用戶(hù)實(shí)時(shí)位置信 息、統(tǒng)計(jì)信息和無(wú)信息時(shí)位置隱私保護(hù)方法的有效性，但是最終得出k匿名對(duì)位置隱私無(wú) 效，并指出攻擊者可利用k匿名的缺陷推測(cè)出用戶(hù)的當(dāng)前位置。之后，現(xiàn)有技術(shù)又提出一種 基于扭曲的隱私度量方法，通過(guò)比較攻擊者觀(guān)察的用戶(hù)運(yùn)動(dòng)軌跡與用戶(hù)真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡之間 的差異來(lái)衡量用戶(hù)的隱私保護(hù)水平。
[0005] 但是現(xiàn)有技術(shù)此前的工作均沒(méi)有考慮攻擊者的背景知識(shí)，后來(lái)現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了 位置隱私量化工具，假定攻擊者可W從用戶(hù)軌跡數(shù)據(jù)中抽取用戶(hù)移動(dòng)模型、基于位置服務(wù) (LB巧的訪(fǎng)問(wèn)模式，用W推斷用戶(hù)身份等隱私信息，并使用攻擊者的期望估計(jì)誤差判斷隱私 的保護(hù)程度；其中，首先對(duì)攻擊者的背景知識(shí)做了具體描述；（1)攻擊者知道隱私保護(hù)機(jī)制 (LPPM)的具體算法；（2)用戶(hù)的移動(dòng)模型；再將用戶(hù)的最優(yōu)目標(biāo)和攻擊者的最優(yōu)目標(biāo)形式 化為一個(gè)博弈論問(wèn)題，最后通過(guò)解最優(yōu)化問(wèn)題，得到用戶(hù)的最優(yōu)位置隱私保護(hù)策略和攻擊 者的最優(yōu)攻擊策略。然而，目前的位置隱私度量方法主要側(cè)重于用戶(hù)某個(gè)時(shí)刻的位置隱私 度量，而對(duì)用戶(hù)在一段時(shí)間內(nèi)的位置隱私保護(hù)效果的評(píng)估相對(duì)較少，且缺乏對(duì)強(qiáng)攻擊者背 景知識(shí)的考慮，強(qiáng)攻擊者可將用戶(hù)時(shí)間順序上的多個(gè)位置信息鏈接起來(lái)，從而得到一段時(shí) 間內(nèi)該用戶(hù)位置轉(zhuǎn)移的概率情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種位置服務(wù)中隱私保護(hù) 量化分析方法，針對(duì)攻擊者利用用戶(hù)歷史軌跡數(shù)據(jù)分析用戶(hù)具體的移動(dòng)行為，而且掌握用 戶(hù)使用的位置隱私保護(hù)算法的情況，考慮用戶(hù)行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)多個(gè)位置進(jìn)行保護(hù)有效性 的評(píng)估。
[0007] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用W下技術(shù)方案；本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種位置服務(wù)中 隱私保護(hù)量化分析方法，包括如下步驟：
[000引步驟001.設(shè)計(jì)構(gòu)建用戶(hù)位置服務(wù)隱私保護(hù)的最優(yōu)策略模型如下：
[0011] 其中滿(mǎn)足約束條件如下：
[0016] 01=aG[l，n]kiGrt，n八r'iGr't，J;
[0017] 其中，r,,n={r1，…，r。}，Grt,n，r康示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布第i個(gè)位置 服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的真實(shí)位置；rt,。表示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng) 的真實(shí)位置序列；由至少一個(gè)rt,。構(gòu)成集合Rt,。，Rt,。表示用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間 段內(nèi)分別發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)真實(shí)位置序列rt,。的集合；
[0018] r' ,,。= Ir'?！?，r' J，r' iGr' t,n，r' i表示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布 第i個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的真實(shí)位置IV經(jīng)過(guò)位置隱私保護(hù)機(jī)制函數(shù)f轉(zhuǎn)換，獲得對(duì)應(yīng)的假 位置；r't,。表示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所分別對(duì)應(yīng)真實(shí)位置，分別 經(jīng)過(guò)位置隱私保護(hù)機(jī)制函數(shù)f轉(zhuǎn)換，獲得構(gòu)成對(duì)應(yīng)的假位置序列；由至少一個(gè)r't,。構(gòu)成集 合R't,。，R'表示用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)分別發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所 對(duì)應(yīng)假位置序列r't,。的集合；
[0019] 6.,，=撫，…，/^，巧eg.,,，^表示攻擊者根據(jù)用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)送給服務(wù)提 供商的假位置r/，獲得對(duì)應(yīng)的用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)6,。表示攻擊者根據(jù)用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段 內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)發(fā)送給服務(wù)提供商的假位置序列，獲得對(duì)應(yīng)的用戶(hù)真實(shí)位 置估計(jì)序列；由至少一個(gè)構(gòu)成集合也，，4,?表示攻擊者根據(jù)用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)t時(shí)長(zhǎng) 時(shí)間段內(nèi)分別發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)發(fā)送給服務(wù)提供商的假位置序列，獲得對(duì)應(yīng)的 用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)序列6,"的集合；
[0020]Pt，n= {p?！?，P。}，PiGPt，。，Pi表不用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布第i個(gè)位置服務(wù) 請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的真實(shí)興趣點(diǎn)，各個(gè)興趣點(diǎn)分別由至少一個(gè)位置組成；Pt,。表示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間 段內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的真實(shí)興趣點(diǎn)序列；由至少一個(gè)Pt,。構(gòu)成集合表 示用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)分別發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)真實(shí)興趣點(diǎn)序列 Pt，。的集合；
[002U 如。=給1，…，知}，Ae知。，A表示攻擊者根據(jù)其所獲用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的 用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)弓，進(jìn)一步獲得對(duì)應(yīng)的用戶(hù)真實(shí)興趣點(diǎn)估計(jì)；貨，》表示攻擊者根據(jù)其所獲 用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)序列>1，，進(jìn)一步獲得對(duì)應(yīng)的用戶(hù)真實(shí)興趣點(diǎn)估 計(jì)序列；由至少一個(gè)氏。構(gòu)成集合A。，與,》表示攻擊者根據(jù)其所獲用戶(hù)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)t時(shí) 長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)序列>1，，進(jìn)一步獲得對(duì)應(yīng)的用戶(hù)真實(shí)興趣點(diǎn)估計(jì)序列女.。的 集合；
[0022] Pbtjr't,。）表示攻擊者獲得用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)送給服務(wù)提供商的假位 置序列r',,。條件下，該用戶(hù)所對(duì)應(yīng)真實(shí)位置序列為rt^勺概率；^/;片。，/;^表示用戶(hù)在t 時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)真實(shí)位置序列中各個(gè)真實(shí)位置，與攻擊者所獲 對(duì)應(yīng)用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)序列中各個(gè)用戶(hù)真實(shí)位置估計(jì)之間的比較度量函數(shù)； 表示用戶(hù)在t時(shí)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)布n個(gè)位置服務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)真實(shí)興趣點(diǎn)序列中各個(gè)真實(shí)興 趣點(diǎn)，與攻擊者所獲對(duì)應(yīng)用戶(hù)真實(shí)興趣點(diǎn)估計(jì)序列中各個(gè)用戶(hù)真實(shí)興趣點(diǎn)估計(jì)之間的比較 度量函數(shù)；《(?)表示用戶(hù)移動(dòng)模式；為預(yù)設(shè)最大可容忍位置服務(wù)質(zhì)量損失值，即用 戶(hù)發(fā)布位置服務(wù)請(qǐng)求的真實(shí)位置與對(duì)應(yīng)假位置間的最大扭曲度，Qi。,,為位置服務(wù)質(zhì)量損失 值，用于描述用戶(hù)發(fā)布位置服務(wù)請(qǐng)求的真實(shí)位置與對(duì)應(yīng)假位置間的扭曲度；
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