路网环境下兴趣点查询的隐私保护方法

近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,推动了基于位置服务（Location-based services,LBS）的发展进程.而其中兴趣点（Point of Interest,POI）查询是基于位置服务最重要的应用之一.针对在路网环境下,用户查询过程中位置隐私泄露的问题,提出了一种新的位置k匿名隐私保护方法.首先,匿名服务器将兴趣点作为种子节点生成网络Voronoi图,将整个路网划分为相互独立且不重叠的网络Voronoi单元（Network Voronoi Cell,NVC）;其次,利用Hilbert曲线遍历路网空间,并按照Hilbert顺序,对路网上所有的兴趣点进行排序.当用户发起查询时,提出的匿名算法通过查找与用户所在NVC的查询频率相同且位置分散的k-1个NVC,并根据用户的相对位置在NVC内生成匿名位置,从而保证了生成的匿名集中位置之间的相互性,克服了传统k-匿名不能抵御推断攻击的缺陷.最后,理论分析和实验结果表明本文提出的隐私保护方案,能有效保护用户位置隐私.     

一种防边权和语义攻击的位置隐私保护方法

边权攻击和位置语义攻击根据移动用户活动的周边环境推断用户的位置,泄露用户的位置隐私。针对该问题,提出一种防边权攻击的位置语义安全隐私保护方法。该方法将道路的敏感度和关联度结合,构建道路隐私度,描述道路在语义位置的敏感性,及道路与匿名集中其他道路上用户数量分布的均衡性;基于中心服务器结构,根据用户的位置隐私要求,采用宽度优先搜索方式,筛选道路隐私度最小的道路加入匿名集,以生成具备语义安全和防边权推断攻击的匿名集。仿真测试结果表明,该方法筛选的匿名集的匿名成功率达到87%,抗边权攻击和语义攻击的能力要高于对比算法。     

面向位置服务的K-Vretr隐私保护方法

针对K匿名、空间泛化等隐私保护方法中匿名区域受攻击造成用户隐私泄露的问题,提出一种基于K匿名机制的K-Vretr方法.首先,引入Voronoi图模型,利用离散的Voronoi图特性,分析同类信息点,生成K匿名集发送给LBS服务器;其次,定义关系矩阵,计算出用户位置与目标信息点之间的邻近关系;再次,应用二次剩余假设模型,确保用户目标信息点的查询隐私安全;最后,通过实验验证K-Vretr方法在满足l-多样性的同时,既增大了匿名空间,又减少了匿名时间,进而保证了安全性与匿名效率,有效防止了用户隐私的泄露.     

路网环境下的语义多样性位置隐私保护方法

针对位置服务中基于K-匿名方法构造的匿名集因未考虑语义信息导致语义推断攻击问题,提出了一种路网环境下的语义多样性位置隐私保护方法。该方法根据不同语义位置用户访问数量,利用欧氏距离选择具有相似特性的语义位置类型,构建最优语义位置类型集合。根据路段上属于该类型集的语义位置所占比例,选择最优路段构建匿名集,使得匿名集不仅满足语义多样性,而且增加了用户语义位置的不确定性。实验结果表明,与LSBASC算法相比,该方法在平均匿名时间上提高了27%,SDA算法的执行效率更好。在相对空间粒度上减小了21%,隐私泄露程度上降低了3%,SDA算法以更小的匿名空间提供更高的服务质量和隐私保护程度,能有效地保护用户语义位置隐私。     

PTDC:路网环境中感知隐私的轨迹数据采集技术

针对路网环境中移动对象轨迹隐私泄露以及语义位置同质性攻击等问题,提出了一种路网环境中感知隐私的轨迹数据采集（PTDC）算法。首先,通过兴趣位置（POI）访问人次的信息墒计算路网中POI的敏感性;其次,根据顶点间敏感性和距离的混合差距,定义了θ-边权,并建立路网空间的图模型、定义了k-θ-D匿名模型以抵御语义位置同质性攻击;最后,以无向图的广度优先遍历为基础,设计了满足POI语义差异性的匿名算法,将用户的敏感采样位置用匿名区域取代,并衡量了PTDC算法处理后数据的可用性。通过实验对PTDC算法进行了验证,并和自由空间中的基于语义位置的隐私保护算法——YCWA进行了比对。理论上讲,YCWA算法的隐私保护度低于PTDC算法。实验表明,PTDC算法的信息丢失率平均在15%左右,空间范围查询误差平均在12%左右,略逊于YCWA算法;然而,PTDC算法的运行时间在5 s以内,远远优于YCWA算法,可满足实时在线数据采集的需求。     

对等通信辅助下抗攻击的位置隐私保护方法

针对目前位置隐私保护方法的不足,提出一种对等通信辅助下可抗攻击的位置隐私保护方法。该方法使用多用户协作构建匿名组代替匿名区域,保证位置k-匿名;将速度引入匿名组的构建,使组内用户不局限于周边;让组内用户保持模糊的连通,以此抵御一般恶意攻击;通过缓存机制增加匿名组的可重用性,以此抵御连续查询攻击,并减少开销。实验结果表明,该方法可以达到位置k-匿名,匿名成功率较高,能够抵御一般恶意攻击和连续查询攻击,且可减少系统开销。     

路网环境下敏感位置匿名区域的生成方法

用户的位置信息涉及个人隐私,用户精确的位置信息可能会暴露其爱好、行为等敏感信息,因此,位置信息的匿名显得非常重要。现有的位置隐私保护方法大多是在欧氏空间下基于k-匿名算法生成位置匿名区域。欧氏空间下的k-匿名算法虽然可以在一定程度上解决用户位置信息的匿名保护问题,但是在现实生活中,用户的位置受路网环境影响较大,同时,欧氏空间下的k-匿名算法在生成匿名区域后对该区域是否还处于敏感范围内未做考虑。因此提出了一种路网环境下敏感位置匿名区域的生成方法。该方法基于空间划分,首先按照路网L-差异性要求对路网交叉点生成维诺图单元;接着考虑用户所处位置的敏感度,对用户位置生成匿名区域。实验结果表明,与一般的k-匿名算法生成的匿名区域相比,提出的算法能较好地解决一般k-匿名算法生成的匿名区域仍然处于敏感范围内的问题,从而更好地保护用户的位置隐私。     

OrientPrivacy:移动环境下的隐私保护服务器

系统展示了移动计算服务中的隐私保护服务器--OrientPrivacy.它主要由3部分组成:1)移动数据生成模块.可以模拟生成移动用户的查询和位置信息,导入用户兴趣点(POI)和用户所在城市的地图;2)隐私处理模块.根据用户的隐私保护需求,采用隐私处理算法,将用户的精确位置转换成匿名区域,同时将用户的敏感查询进行隐匿;3)匿名结果展示模块.展示隐私处理的结果,并展示移动用户的匿名区域和隐私服务质量参数.     

基于假位置选择的位置隐私脱敏算法

传统位置隐私脱敏技术容易遭受背景知识攻击和单点攻击,造成用户位置隐私泄露,危及其生命财产安全。针对此问题,提出了一种基于假位置选择的位置隐私脱敏算法DLPD（dummy location privacy desensitization）。首先,通过衡量位置敏感程度、实行偏移优化、过滤位置查询概率来构造假位置候选集;其次,改善位置分布筛选假位置;最终,构造安全匿名集实现位置隐私脱敏。实验证明,该算法增强了隐私保护强度,提高了隐私保护的有效性,同时,降低了开销,具有实用性。     

一种新型的防范历史攻击的k-匿名算法

针对位置信息服务(LBS)中出现的连续查询的隐私问题,提出了一种新型的防范历史攻击的k-匿名算法。该算法根据周围用户的位置、移动速度和移动方向,预测这些用户将来的位置,利用这些位置计算出未来不同时间点上将某用户加入匿名集使匿名区域增大的面积,利用贪心算法优先选择增大面积之和最小的用户加入匿名集。在OPNET 14.5平台下进行了仿真实验,实验结果证明了该算法所形成的匿名区域大小适当,在历史攻击的情况下,既能保护用户的隐私,又能保证一定的服务质量。     

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。     

Dynamic path privacy protection framework for continuous query service over road networks

Many applications of location based services (LBSs), it is useful or even necessary to ensure that LBSs services determine their location. For continuous queries where users report their locations periodically, attackers can infer more about users’ privacy by analyzing the correlations of their query samples. The causes of path privacy problems, which emerge because the communication by different users in road network using location based services so, attacker can track continuous query information. LBSs, albeit useful and convenient, pose a serious threat to users’ path privacy as they are enticed to reveal their locations to LBS providers via their queries for location-based information. Traditional path privacy solutions designed in Euclidean space can be hardly applied to road network environment because of their ignorance of network topological properties. In this paper, we proposed a novel dynamic path privacy protection scheme for continuous query service in road networks. Our scheme also conceals DPP (Dynamic Path Privacy) users’ identities from adversaries; this is provided in initiator untraceability property of the scheme. We choose the different attack as our defending target because it is a particularly challenging attack that can be successfully launched without compromising any user or having access to any cryptographic keys. The security analysis shows that the model can effectively protect the user identity anonymous, location information and service content in LBSs. All simulation results confirm that our Dynamic Path Privacy scheme is not only more accurate than the related schemes, but also provide better locatable ratio where the highest it can be around 95 % of unknown nodes those can estimate their position. Furthermore, the scheme has good computation cost as well as communication and storage costs.Simulation results show that Dynamic Path Privacy has better performances compared to some related region based algorithms such as IAPIT scheme, half symmetric lens based localization algorithm (HSL) and sequential approximate maximum a posteriori (AMAP) estimator scheme.     

Anonymizing continuous queries with delay-tolerant mix-zones over road networks

This paper presents a delay-tolerant mix-zone framework for protecting the location privacy of mobile users against continuous query correlation attacks. First, we describe and analyze the continuous query correlation attacks (CQ-attacks) that perform query correlation based inference to break the anonymity of road network-aware mix-zones. We formally study the privacy strengths of the mix-zone anonymization under the CQ-attack model and argue that spatial cloaking or temporal cloaking over road network mix-zones is ineffective and susceptible to attacks that carry out inference by combining query correlation with timing correlation (CQ-timing attack) and transition correlation (CQ-transition attack) information. Next, we introduce three types of delay-tolerant road network mix-zones (i.e., temporal, spatial and spatio-temporal) that are free from CQ-timing and CQ-transition attacks and in contrast to conventional mix-zones, perform a combination of both location mixing and identity mixing of spatially and temporally perturbed user locations to achieve stronger anonymity under the CQ-attack model. We show that by combining temporal and spatial delay-tolerant mix-zones, we can obtain the strongest anonymity for continuous queries while making acceptable tradeoff between anonymous query processing cost and temporal delay incurred in anonymous query processing. We evaluate the proposed techniques through extensive experiments conducted on realistic traces produced by GTMobiSim on different scales of geographic maps. Our experiments show that the proposed techniques offer high level of anonymity and attack resilience to continuous queries.     

车载网络中隐私保护方法

针对车载网络通信中存在车辆隐私性保护问题,提出一个K-匿名链隐私保护机制。在查询节点处构建k匿名空间,并将包含此k个车辆的最小边界矩阵作为位置数据进行转发,转发过程中构造一条匿名链来混淆身份信息与位置信息的一一对应关系,从而大大降低被攻击成功的概率。通过对该机制安全性及仿真实验结果的分析,该机制能很好地保护车载网络中车辆的位置隐私,提高了车载网络通信的安全性及隐私性。     

基于个性化k匿名隐私保护的资源推荐算法

Existing resource recommendation algorithms make resource recommendation based on user preferences, without consider- ing the subjective reluctance of users to personal privacy or the data mining of interests and hobbies, or the risk of privacy disclosure of third-party servers. To solve the problem of user privacy, this paper puts forward the K-anonymous privacy protection algorithm. After the generalization of sensitive attributes of user query requests, it constructs a logical anonymous query request equivalence class, uses the method of data rotary to enable users in the same equivalence class to randomly forward the received data from other users. Because the privacy attributes that each person wants to protect are different, the weight of its sensitive attribute is different, so this paper proposes the weight summation formula based on the sensitive attribute combined with the sensitive attribute weight value set by the user independently, and recommends the optimal selection scheme for the platform user. The security analysis shows that this method can effectively resist similarity attack, background knowledge attack and capture server attack. Experiments show that this method not only satisfies the correctness of matching results, but also enhances the privacy protection performance in the process of resource recommendation.     

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。     

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。