基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法技術

本發明專利技術公開了一種基于雙重k?匿名的社交車聯網位置隱私保護方法，首先設立一個云服務器作為可信第三方，將車輛用戶構建為用戶群組，收集用戶的ID、位置和服務請求，將位置與請求集合隨機打亂重新組合，構建得到用戶數據矩陣，然后采用隨機矩陣對用戶數據矩陣進行加密，云服務器利用加密后的用戶數據向服務提供商請求相關服務后，在接收到反饋的位置服務信息后定位到用戶ID后將服務內容反饋給對應的用戶。本發明專利技術利用隨機打亂用戶數據和隨機矩陣加密的方法對用戶位置和服務請求內容都進行雙重k?匿名，以降低用戶ID、位置和服務請求與用戶之間的相關性，從而降低攻擊者準確識別到用戶的概率，實現對用戶位置隱私的保護。

【技術實現步驟摘要】
基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法
本專利技術屬于車聯網
，更為具體地講，涉及一種基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法。
技術介紹
隨著科學技術的不斷發展，普通的社交網絡已經不能滿足用戶的日常需求。為了保證用戶駕駛過程中的便捷性與安全性，結合車聯網和社交網絡兩種類型的網絡范式-社交車聯網應運而生，智能網聯汽車變成下一個移動社交網絡的載體，實現車主上車后就放棄手機社交功能，利用車輛自身的通訊設備完成社交。社交車聯網是車聯網的一個子集，以行駛中的智能網聯汽車為節點，采用社交網絡的組成方式，利用車輛中的通信設備與道路上的人、車、路邊單元和服務提供商等其他實體進行連接、通信，形成具有社交網絡特征的車聯網模型，可以看作是以社交網絡輔助的以車聯網為主體的一種實現形式。車輛獲得的一系列基于位置的服務是以自身實時位置數據為代價的，這些位置數據中包含了用戶自身的大量隱私數據，攻擊者通過對這些數據爬取、分析竊取用戶對個人隱私，不僅會影響用戶獲得服務的質量，甚至可能產生安全問題。對社交車聯網中用戶對位置隱私數據進行保護逐漸成為社交車聯網技術研究的熱點問題之一。社交車聯網位置隱私保護主要對用戶社交過程中的用戶屬性信息、用戶行為信息和用戶關系網絡進行隱藏，從而實現社交車聯網用戶隱私保護的目的。社交車聯網用戶位置隱私保護通過利用一些爬蟲軟件爬取用戶駕駛過程中的各種行為信息數據，這些數據中包括用戶發送信息時的個人ID、自身實時位置信息、目的位置和所需服務內容。通過清洗、篩選和分類這些用戶數據來保護位置隱私，一方面可以對用戶個人隱私進行保護，增加社交車聯網中用戶黏度，另一方面，保障用戶出行便捷性與安全性，降低車禍造成的財產損失和人員傷亡，有助于建設智能交通系統和智慧城市。社交車聯網位置隱私保護技術主要由三個部分組成：用戶數據收集、用戶數據分類和隱私保護算法執行過程。用戶數據收集主要采用比較高效的爬蟲技術和數據進行爬取、清洗和存儲。其次，將收集到的用戶數據分為用戶屬性信息、用戶行為信息和用戶關系網絡。最后，根據用戶需求對用戶信息實現針對性的位置隱私保護，去除用戶社交過程中的行為數據信息與位置數據之間的相關性，降低用戶位置隱私泄漏的概率。現有的基于用戶行為信息的位置隱私保護方法計算復雜度和開銷較高，并有可能影響用戶享受服務的質量，因此，此類方法的位置隱私保護效果不是很理想。此外，基于用戶關系網絡的位置隱私保護技術雖然能保證用戶所獲得服務的質量，但對用戶的位置隱私保護程度有限。最后是基于用戶屬性信息的位置隱私保護方法，通過改變用戶ID達到保護位置隱私的目的，相較于上述兩類方法，不影響用戶需要的服務質量，也不需要復雜的計算，但該方法對用戶的位置隱私保護程度是有限的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法，設置云服務器作為可信第三方，云服務器在發送用戶請求信息時將位置與服務請求重新打亂后排列組合并采用隨機矩陣加密，實現雙重k-匿名，以降低用戶ID、位置和服務請求與用戶之間的相關性，從而降低攻擊者準確識別到用戶的概率，實現對用戶位置隱私的保護。為實現上述專利技術目的，本專利技術基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法包括以下步驟：S1：設置云服務器作為可信第三方，用于隔離服務提供商與車輛用戶之間的直接通信，實現信息的雙向傳輸；S2：車輛用戶在需要進行位置查詢時，將其請求信息發送至云服務器，請求信息包含用戶ID、位置和服務請求內容；云服務器將預設時間段內所收到的所有請求信息進行匯總，按照用戶位置對用戶進行群組劃分，將位置相近的車輛用戶劃分為一個用戶群組；記某個用戶群組中車輛用戶數量為k，根據這k個車輛用戶的請求信息確定用戶ID集合ID＝{ID1,ID2,…,IDk}、用戶位置集合L＝{loc1,loc2,…,lock}和用戶的服務請求內容集合T＝{task1,task2,…,taskk}，其中IDi、loci、taski分別表示該群組中第i個車輛用戶的ID、位置和請求內容，i＝1,2,…,k；S3：將用戶群組中的用戶位置和請求內容的順序分別進行隨機打亂，得到用戶位置集合L′＝{loc′1,loc′2,…,loc′k}和用戶服務請求內容集合T′＝{task′1,task′2,…,task′k}，其中，loc′i、task′i分別表示順序打亂后第i個位置和服務請求內容；然后構建k×2的用戶數據矩陣A：S4：云服務器生成一個2×k的隨機矩陣B：其中，bji表示隨機矩陣B中第j行第i列的元素，j＝1,2，bji為隨機數，其取值范圍為[1,k]；S5：云服務器利用公式A×B對用戶數據矩陣A進行加密，得到一個k×k維的數據矩陣C發送到服務提供商，同時將隨機矩陣B發送到服務提供商；S6：服務提供商接收到數據矩陣C和隨機矩陣B后，利用公式C×BT進行倒推計算，恢復得到加密之前的用戶數據矩陣A；服務提供商從用戶數據矩陣A提取出每一行的用戶位置和服務請求內容作為一條服務請求，查詢相應的位置服務信息并反饋至云服務器；S7：云服務器在接收到位置服務信息后，根據用戶數據矩陣A確定每條位置服務信息所對應的服務請求內容，再根據服務請求內容查找到對應的用戶ID，將該條位置服務信息反饋至對應的車輛用戶。本專利技術基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法，首先設立一個云服務器作為可信第三方，將車輛用戶構建為用戶群組，收集用戶的ID、位置和服務請求，將位置與請求集合隨機打亂重新組合，構建得到用戶數據矩陣，然后采用隨機矩陣對用戶數據矩陣進行加密，云服務器利用加密后的用戶數據向服務提供商請求相關服務后，在接收到反饋的位置服務信息后定位到用戶ID后將服務內容反饋給對應的用戶。本專利技術充分考慮了用戶ID與用戶位置之間的相關性，將用戶ID只保存在可信的第三方云服務器中，利用隨機打亂用戶數據和隨機矩陣加密的方法對用戶位置和服務請求內容都進行雙重k-匿名，攻擊者無法從請求或位置信息對用戶的真實請求內容進行準確的猜測，可以降低攻擊者對用戶位置信息猜測的概率，并且保證用戶能接收到對應的服務查詢反饋，從而可以在保證服務可用性的同時對用戶的位置隱私進行保護，尤其在車輛較密集的區域，如：大型十字路口、商場和停車場等地方可以實現有效的位置隱私保護。附圖說明圖1是本專利技術基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法的具體實施方式流程圖；圖2是本專利技術中云服務器的設置示意圖；圖3是本實施例中原始用戶數據示例圖；圖4是圖3所示原始用戶數據經過隨機打亂后的用戶數據示例圖；圖5是本實施例中本專利技術和2個對比方法在同一場景中的位置熵對比圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本專利技術。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本專利技術的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。實施例圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法，其特征在于，包括以下步驟：/nS1：設置云服務器作為可信第三方，用于隔離服務提供商與車輛用戶之間的直接通信，實現信息的雙向傳輸；/nS2：車輛用戶在需要進行位置查詢時，將其請求信息發送至云服務器，請求信息包含用戶ID、位置和服務請求內容；云服務器將預設時間段內所收到的所有請求信息進行匯總，按照用戶位置對用戶進行群組劃分，將位置相近的車輛用戶劃分為一個用戶群組；記某個用戶群組中車輛用戶數量為k，根據這k個車輛用戶的請求信息確定用戶ID集合ID＝{ID

【技術特征摘要】
1.一種基于雙重k-匿名的社交車聯網位置隱私保護方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1：設置云服務器作為可信第三方，用于隔離服務提供商與車輛用戶之間的直接通信，實現信息的雙向傳輸；
S2：車輛用戶在需要進行位置查詢時，將其請求信息發送至云服務器，請求信息包含用戶ID、位置和服務請求內容；云服務器將預設時間段內所收到的所有請求信息進行匯總，按照用戶位置對用戶進行群組劃分，將位置相近的車輛用戶劃分為一個用戶群組；記某個用戶群組中車輛用戶數量為k，根據這k個車輛用戶的請求信息確定用戶ID集合ID＝{ID1,ID2,…,IDk}、用戶位置集合L＝{loc1,loc2,…,lock}和用戶的服務請求內容集合T＝{task1,task2,…,taskk}，其中IDi、loci、taski分別表示該群組中第i個車輛用戶的ID、位置和請求內容，i＝1,2,…,k；
S3：將用戶群組中的用戶位置和請求內容的順序分別進行隨機打亂，得到用戶位置集合L′＝{loc′1,loc′2,…,loc′k}和用戶服務請求內容集合T′＝{task′1,task′2,…,task′k}，其中，loc′i、task′i分別順序打亂后第i個位置和服務請求內容；然后構建k×2的用戶數據矩陣A：



S4：云服務器生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邢玲，賈曉凡，高建平，吳紅海，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：河南;41