基于轨迹聚类的连续查询隐私保护方法

在LBS连续查询的应用场景下,攻击者易利用查询时间序列、区域位置、移动趋势等背景知识发起有效的攻击,以获取用户的真实位置或轨迹,进而可推断出用户生活习惯等各类隐私信息。针对此,提出了一种基于轨迹聚类的连续查询隐私保护方法。该方法基于邻近用户的信息共享与协作,设计了一种匿名区域构造机制,用户在查询过程中,首先通过被共享缓存获取所需服务结果,如未命中,再向LBS服务器发起查询请求。同时,提出了一种邻近用户位置更新算法,提高用户的协作效率并保证缓存的有效性,对于由命中缓存完成的查询,采用提出的基于密度聚类的兴趣区提取算法,生成高混淆度的假查询扰乱整体查询序列顺序,以此增强轨迹隐私的保护效果。实验结果表明,该方法降低了连续查询中的时间代价,提高了位置混淆程度。     

基于查询概率的位置隐私保护方法

现有的隐私保护技术较少考虑到查询概率、map数据、信息点（POI）语义等边信息,攻击者可以将边信息与位置数据相结合推断出用户的隐私信息,为此提出一种新的方法ARB来保护用户的位置隐私。该方法首先把空间划分为网格,根据历史查询数据计算出处于不同网格区域的用户提交查询的概率;然后结合相应单元格的查询概率来生成用户匿名区域,从而保护用户的位置隐私信息;最后采用位置信息熵作为隐私保护性能的度量指标。在真实数据集上与已有的两种方法进行对比来验证隐私保护方法的性能,结果显示该方法具体有较好的隐私保护效果和较低的时间复杂度。     

基于位置语义的增量近邻隐私保护研究

针对LBS查询服务中构造的匿名区或选取的锚点仍位于敏感区域而导致的位置隐私泄露问题,提出一种基于位置语义的增量近邻隐私保护方法。该方法在客户端/服务器体系架构下,先根据用户的位置隐私需求计算语义安全匿名区,保护用户位置隐私;再筛选语义安全匿名区中道路交叉点作为语义安全锚点,保证了选取锚点是真实存在的,且其语义安全性达到最大;最终客户端以锚点位置请求服务并获取查询结果。实验结果表明,该方法能够较好地保护用户位置的隐私,且查询准确率较高约90%,查询时间较低约60 ms。     

划分子匿名区域的k-匿名位置隐私保护方法

随着移动计算技术和无线设备的蓬勃发展,位置服务中的隐私保护成为了研究热点。传统的K-匿名方法存在查询结果不精确的缺点,尤其是在用户稀少的场景下,将产生较大的匿名区域,从而增大通信开销。为了平衡服务质量和隐私保护之间的矛盾,依据将匿名区域分裂成几个分散的子匿名区域,提出一种新的划分子匿名区域的方法,该方法将不产生连续的匿名区域而是直接划分出n个子匿名区域,并随机选择一个子匿名区域代替真实用户的位置向LBS服务器发起查询。实验结果表明,该方法能更加有效地保护用户的隐私,并且能够提高服务质量,减少通信开支。     

基于连续查询的用户轨迹k-匿名隐私保护算法

随着移动服务和移动网络的持续发展,基于LBS的连续查询服务被广泛应用。基于单点的K-匿名位置隐私保护算法已经不能满足连续查询下用户位置隐私需求。针对用户轨迹隐私保护提出新的保护方法,该方法采用不可信第三方中心匿名器,用户获取自己的真实位置后首先在客户端进行模糊处理,然后提交给第三方匿名器,第三方匿名器根据用户的隐私需求结合用户某时刻的真实位置信息生成虚假用户,然后根据历史数据生成虚假轨迹。为了进一步提高虚假轨迹与用户真实轨迹的相似性,该算法提出了虚假轨迹生成的两个约束条件：虚假轨迹距用户真实轨迹的距离约束和相似性约束。经大量实验证明,该算法与传统的不同时刻K-匿名算法相比,不仅可以满足连续查询的用户轨迹隐私保护而且可以满足基于快照的LBS用户位置隐私保护。     

基于马尔可夫模型的同态加密位置隐私保护方案

针对基于位置服务的位置隐私与查询隐私保护问题,提出一种基于马尔可夫模型的同态加密位置隐私保护方案。首先,随机置换匿名用户真实身份,结合用户的历史查询内容,构建马尔可夫状态转移矩阵;其次,预查询用户的历史高频率内容及马尔可夫链下的预测内容,并且存储相应结果集;最后,对该方案双预测系统的安全性进行了分析。该方案使服务器满足k+1个查询内容,并使恶意服务器或攻击者无法判定查询用户的真实身份与查询内容之间的对应关系,实现了用户位置隐私与查询隐私的保护。同时,利用同态加密密文的可计算性和保密性,实现了面向密文数据的统计分析和隐私数据的安全存储。     

基于相似路径的位置隐私保护方法

目前,基于位置隐私的保护技术大多针对用户进行单次LBS请求进行设计,只考虑保护当前真实用户所在位置,而忽略了真实用户连续多次查询时存在的协作用户交叠导致真实用户位置泄露的情况,进而攻击者可根据真实用户位置点进行轨迹预测,最终获取真实用户运动轨迹,导致真实用户位置隐私的泄露.本文针对上述情况,在用户发起连续LBS请求时,提出了基于相似路径的位置隐私保护方法（LPBSP）,首先通过网格结构中历史用户密度进行一定均衡处理,使之符合真实的环境条件;然后对前后相邻时刻构造的相似路径进行轨迹偏移度、速度相似度等进行一定条件约束,使其更加贴近真实用户,从而混淆攻击者,达到位置隐私保护的目的,最后本文通过实验对比验证了本文在匿名成功率、执行时间及位置隐私保护度方面的可行性.     

一种基于最优轨迹的假查询隐私保护机制

随着移动通信技术和无线传感器的发展, 基于位置服务的应用给我们的生活带来极大的便利。在实际使用中, 用户需要向不可信的LBS服务提供商发送自己的实时位置和相关的查询信息, 这可能会导致用户的个人隐私信息遭到泄露, 特别是在使用连续位置查询服务时, 服务提供商可以利用位置的时空相关性来构建用户的轨迹信息, 进而推断出用户的居住地址、公司位置等敏感信息。传统的位置隐私保护方法通常只考虑到当前位置, 在解决连续位置查询时存在挑战, 因此, 为了解决连续位置查询中难以权衡轨迹可用性与隐私性的问题, 提出一种基于最优位置轨迹的假查询隐私保护机制。首先, 通过真实轨迹和假轨迹间的互信息来度量轨迹的隐私, 解决轨迹隐私难以量化的问题。在此基础上, 提出一种基于马尔科夫链的轨迹互信息计算方法, 简化了轨迹互信息的计算过程,并使用两条轨迹上对应位置点间的欧几里距离来量化位置轨迹的可用性。其次, 考虑到生成的假轨迹可能并不符合用户的通行习惯, 容易被识别出来, 我们选择历史轨迹作为假轨迹。为了减少轨迹上位置点的数量, 使用四叉树法对路网区域进行划分, 将轨迹划分为不同的片段, 在相关约束条件下寻找最优的历史轨迹作为假轨迹, 从而保证使用的假轨迹更加真实、合理。最后, 实验结果表明,本文的方案可以最大程度的实现位置数据隐私性和可用性平衡, 与其他方案相比, 安全性更高、系统计算开销更少。     

位置服务中一种基于假轨迹的轨迹隐私保护方法

在位置隐私保护中,现有的方法很多都是针对用户单个位置的隐私保护,而现实情况是,用户始终处在一个连续运动的状态中,在每一个地点都有可能发出位置查询服务,由此可以产生一个用户运动的轨迹。因此如何保证这条轨迹不被攻击者识别出来就是连续查询条件下要解决的问题。针对轨迹隐私保护问题,文章提出一种基于假轨迹的轨迹隐私保护方法,在用户连续查询形成运行轨迹的同时,算法根据用户自身设定的隐私度参数要求,生成符合要求的假位置和假轨迹,通过降低攻击者的识别概率来提高轨迹隐私保护度。模拟仿真实验结果证明,与随机生成假轨迹的方法相比,在隐私保护度较高的情形下,文章方法在时间消耗和假轨迹的生成数目上都有一定的优势。     

基于轨迹预测的动态匿名算法

位置K匿名是实现LBS(Location Based Services)隐私保护的重要手段。已有的K匿名机制大多针对无知识背景的攻击者模型,对攻击者能力的估计不足,存在用户位置隐私泄露的风险。针对此问题,本文提出一种基于历史轨迹预测的LBS动态匿名算法。该算法充分考虑攻击者基于历史数据对用户轨迹的预测能力,根据用户轨迹隐私泄露的风险级别,动态调整K匿名值实施保护,实验证明该算法在保护用户位置隐私方面是有效的。      

Protecting query privacy in location-based services

The popularity of location-based services (LBSs) leads to severe concerns on users’ privacy. With the fast growth of Internet applications such as online social networks, more user information becomes available to the attackers, which allows them to construct new contextual information. This gives rise to new challenges for user privacy protection and often requires improvements on the existing privacy-preserving methods. In this paper, we classify contextual information related to LBS query privacy and focus on two types of contexts—user profiles and query dependency: user profiles have not been deeply studied in LBS query privacy protection, while we are the first to show the impact of query dependency on users’ query privacy. More specifically, we present a general framework to enable the attackers to compute a distribution on users with respect to issuing an observed request. The framework can model attackers with different contextual information. We take user profiles and query dependency as examples to illustrate the implementation of the framework and their impact on users’ query privacy. Our framework subsequently allows us to show the insufficiency of existing query privacy metrics, e.g., k-anonymity, and propose several new metrics. In the end, we develop new generalisation algorithms to compute regions satisfying users’ privacy requirements expressed in these metrics. By experiments, our metrics and algorithms are shown to be effective and efficient for practical usage.     

支持区间查询的基于位置服务外包数据隐私保护方案

随着云计算技术的迅猛发展,越来越多的LBS服务被外包到云上运行以减少本地的计算和存储成本。然而,外包环境下的云服务器通常被认为是一个半可信的实体,LBS提供商的数据安全和用户的个人隐私将会面临新的安全挑战。针对现有基于位置服务数据外包方案中不支持区间查询和隐私保护不足等问题,文章提出一种支持区间查询的LBS外包数据隐私保护方案,利用非对称向量积保值加密和公钥可搜索加密对LBS坐标和关键词进行加密,实现LBS数据的机密性和用户查询模式的隐私性;利用轻量级的矩阵运算使用户在不泄露查询区间的前提下准确获得所需LBS数据。在新用户注册方面,采用基于双线性配对运算实现用户身份认证。安全性和性能分析表明,文章方案较同类方案具有一定优势。     

LBS中基于标识符的连续查询模型研究

近年来,伴随着移动计算技术和无限设备的蓬勃发展,LBS中的隐私保护技术受到了学术界的广泛关注,提出了很多匿名算法以保护移动用户的隐私信息。但是针对位置隐私的k匿名机制和查询隐私的l-diversity机制都只是适用于快照查询（snapshot query）,不能适用于连续查询。如果将现有的静态匿名算法直接应用于连续查询,将会产生隐私泄露、匿名服务器工作代价大等问题。文中提出了一种基于查询标识符的查询模型,对于每一个连续查询任务都定义一个标识符,LBS通过这个标识符返回给匿名服务器查询内容,攻击者收集标识符相同的查询任务匿名集,对其进行比较和推断,导致用户隐私泄露。针对这个问题,在匿名服务器里设置一张一对k的表,每当用户发送一个查询时,匿名服务器查询这个表,从这个表中随机选取一个数作为这次查询的标识符。这样攻击者收集到匿名集就不会是一个连续查询任务的全部匿名集,在一定程度和时间上保护了用户的隐私。     

连续不确定协作用户的隐私保护方法

针对分布式系统架构的基于位置服务隐私保护方法在连续位置查询服务中可能会受到的差异识别攻击,提出了一种单元格不确定性扩张的连续匿名区域隐私保护方法。该方法通过连续匿名区域内的协作用户缓存查询结果,并提供给需要同类查询结果的邻近用户的方法,降低申请者在整个连续位置查询服务的过程中与位置服务提供商之间的直接信息交互量,使得不可信的服务提供商无法获得足够的申请者信息来发动差异识别攻击,最大程度地保护了申请者的位置隐私。最后,通过安全性分析验证了所提出方法的隐私保护能力,同时利用实验验证进一步证明了该算法的安全性和执行效率。     

保护位置隐私和查询内容隐私的路网K近邻查询方法

位置隐私和查询内容隐私是LBS兴趣点（point of interest,简称POI）查询服务中需要保护的两个重要内容,同时,在路网连续查询过程中,位置频繁变化会给LBS服务器带来巨大的查询处理负担,如何在保护用户隐私的同时,高效地获取精确查询结果,是目前研究的难题.以私有信息检索中除用户自身外其他实体均不可信的思想为基本假设,基于Paillier密码系统的同态特性,提出了无需用户提供真实位置及查询内容的K近邻兴趣点查询方法,实现了对用户位置、查询内容隐私的保护及兴趣点的精确检索;同时,以路网顶点为生成元组织兴趣点分布信息,进一步解决了高强度密码方案在路网连续查询中因用户位置变化频繁导致的实用效率低的问题,减少了用户的查询次数,并能确保查询结果的准确性.最后从准确性、安全性及查询效率方面对本方法进行了分析,并通过仿真实验验证了理论分析结果的正确性.     

路网环境下基于双锚点的位置隐私保护方法

针对SpaceTwice方案中查询结果分布不均衡的缺陷,通过结合路网环境提出一种基于双锚点的位置隐私保护方法。该方法采用分布式系统结构,摆脱了可信第三方的性能瓶颈,用户可根据自身的隐私需求构建匿名区,并以锚点作为查询点进行基于双锚点的增量近邻查询,使查询结果分布更均衡,提高查询准确率。通过在不同路网环境下对该方法进行大量实验结果表明,该方法在保证查询准确率的同时提高了查询效率。