一种位置服务中基于假位置和几何学的位置隐私保护方法

摘要

本发明提供一种位置服务中基于假位置和几何学的位置隐私保护方法，属于信息安全技术领域。该方法基于DLS算法并采用熵来衡定匿名化程度，不仅考虑可能被攻击者掌握的边信息，还考虑了位置与查询内容和查询时间的相关性即语义系数，同时，使用本发明方法产生的请求报文中的位置信息可以自由选择是否包含用户的真实位置。由于在选择假位置时候考虑了可能被攻击者利用的边信息和位置与查询内容和查询时间的相关性，所以本发明能够有效的实现K匿名，使用户能够获得足够大的熵值，降低用户真实位置暴露的概率。

主权项

一种位置服务中基于假位置和几何学的位置隐私保护方法，具体包括以下步骤：步骤1.初始化：在本方法中，LBS服务器是一个服务提供者，存储着所有服务的数据库以及负责更新服务数据；当用户发送LBS服务请求时，LBS服务器负责接收用户的服务查询请求，在数据库中搜索相应的服务数据，然后将搜索结果回馈给用户；在LBS服务器服务的区域内，LBS服务器负责给每一个位置根据其位置属性进行分类得每个位置的位置类型，并且能够获取全局信息，且LBS服务器能够发布其服务范围内每个位置用户发送请求的历史请求概率及位置类型；步骤2.用户端从LBS服务器获得相应服务区域内所有位置的位置类型后，为每一种位置类型在不同时间段内设定一个不同语义系数，设定方法如下：用户端在当前时间、当前位置类型上发送位置请求的概率越大，则该位置类型在当前时间段的语义系数越大，具体时间段的划分可根据用户实际需求随时调整；步骤3.当用户需要位置服务时，用户端根据自身隐私要求设定合适的匿名度K、位置类型数目m和感兴趣区域的半径R1，所述感兴趣区域是以用户端真实位置为圆心、R1为半径的圆形区域，m的取值不大于该服务区域内的位置类型总数；步骤4.根据每种位置类型的语义系数以及从LBS服务器那里获得的每个位置的历史请求概率集合，计算出每个位置当前时间的服务查询概率p_i并汇于概率集合P中，p_i＝q_i·a_i，t，其中，q_i为服务区域中第i个位置单元的历史请求概率，a_i，t为该位置单元所对应的位置类型在时间t时的语义系数；步骤5.将概率集合P中的概率按照位置类型分类得多个概率子集，即每一位置类型对应一个概率子集；步骤6.若用户需要将其真实位置连同假位置一并发送至LBS服务器，则执行步骤6‑1至步骤6‑3；反之，即用户不希望请求报文中包含其真实位置，则执行步骤7；步骤6‑1.用户读取当前位置的服务查询概率p_r及当前时间所处位置类型的语义系数a_r，并从所处服务区域中除真实位置类型外的剩余位置类型中选择当前时间的语义系数与a_r最接近的m‑1个位置类型；步骤6‑2.对于步骤6‑1所选择的每一个位置类型，在其对应的概率子集中选择出与用户当前位置发送当前查询内容的概率p_r最相近的K个概率，在用户所处真实位置类型对应的概率子集中选取与概率p_r最相近的K个概率，把所选择的K×m个概率汇于概率集合中；步骤6‑3.在概率集合中选择出K‑1个概率值，并将所对应的K‑1个位置作为假位置连同用户端真实位置作为K个感兴趣区域的圆心，其半径均为R1，将这K个感兴趣区域作为位置请求区域发送给LBS服务器，完成用户端位置服务请求的发送；所述K‑1个概率值的选取满足以下条件：在从集合中任意选取K‑1个概率值与用户端真实位置对应的服务查询概率p_r组成的概率集合中，本步骤所选取的K‑1个概率值与用户端真实位置对应的服务查询概率p_r组成的概率集合的熵值是最大的；步骤7.若用户不希望请求报文中包含其真实位置，则执行步骤7‑1至步骤7‑4；步骤7‑1.用户首先将自己感兴趣的圆形区域等分成n个扇形区域，其中n是用户根据自己的隐私要求设定；用户在其等分的每一区域里选择一个与用户端当前位置的服务查询概率最接近的位置并记为几何位置，以所选择的n个几何位置为圆心产生n个圆形区域覆盖用户感兴趣的区域；步骤7‑2.设所选择的n个几何位置所包含的位置类型数目为m*，若执行步骤7‑3，否者执行步骤7‑4；步骤7‑3.用户端从概率集合P中将该n个几何位置对应的概率值以及用户端真实位置对应的概率值剔除后得集合从中选取K‑n个概率并将其所对应的K‑n个位置连同步骤7‑1所得的n个几何位置作为K个圆形位置服务请求区域的圆心，其半径均为R2＝max{r₁，…，r_n}；将这K个区域作为位置请求区域发送给LBS服务器，完成用户端位置服务请求的发送；所述K‑n个概率值的选取满足以下条件：在从集合中任意选取K‑n个概率值与步骤7‑1选取的n个几何位置对应的服务查询概率组成的概率集合中，本步骤所选取的K‑n个概率值与步骤7‑1选取的n个几何位置对应的服务查询概率组成的概率集合的熵值是最大的；步骤7‑4.若计算步骤7‑1所得n个几何位置对应的位置类型的当前时间语义系数的平均值，记为步骤7‑4‑1.用户端从所处服务区域中除真实位置类型及所选的n个几何位置相应的m*个位置类型之外的剩余位置类型中选择当前时间语义系数与最接近的m‑m*个位置类型；步骤7‑4‑2.针对步骤7‑4‑1所选择的m‑m*个位置类型及所述n个几何位置对应的m*个位置类型，在每一个位置类型对应的概率子集中选择出与用户当前位置的服务查询概率p_r最接近的K‑n个概率值，把所选择的(K–n)·m个概率值汇于概率集合中；步骤7‑4‑3.在概率集合中选择出K‑n个概率值，并将所对应的K‑n个位置连同步骤7‑1所得的n个几何位置作为K个圆形位置服务请求区域的圆心，所述区域半径均为R2＝max{r₁，…，r_n}；将这K个区域作为位置请求区域发送给LBS服务器，完成用户端位置服务请求的发送；所述K‑n个概率值的选取满足以下条件：在从集合中任意选取K‑n个概率值与步骤7‑1选取的n个几何位置对应的服务查询概率组成的概率集合中，本步骤所选取的K‑n个概率值与步骤7‑1选取的n个几何位置对应的服务查询概率组成的概率集合的熵值是最大的。