位置隐私保护中k-匿名技术研究

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近年来,随着移动设备的普及和定位技术的发展,基于位置的服务(LBS)在社交、餐饮、交通等领域发挥着越来越重要的作用,已逐渐融入人们的日常生活。用户在享受LBS便利时,需要将位置信息发送给服务提供者(LSP),但不可信的LSP在为用户提供服务时,也会窃取用户与位置相关的隐私信息。若不对用户的位置信息进行保护,将导致用户隐私的泄露。位置隐私安全问题已严重制约LBS的发展,因此,对位置隐私进行保护具有重要的现实意义。目前,研究者已针对位置隐私保护进行许多相关研究。其中,k-匿名技术具有用户计算开销小,查询结果准确等优势,已被广泛应用于位置隐私保护领域。然而,现有k-匿名方案在匿名区域构造过程中未考虑用户的查询范围,导致当参与匿名的用户分布离散时,存在服务质量差的问题。针对上述问题,本文提出基于查询范围的匿名区构造方案,通过对匿名区域进行处理,在满足用户隐私安全的前提下,提高k-匿名的服务质量。具体而言,本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)对k-匿名技术和模型进行深入研究,证明k-匿名的服务质量不仅与匿名区域大小有关,同时与用户的查询范围有关,得出k-匿名的服务质量由LSP的查询区域面积决定的结论。(2)首次将用户的查询范围引入匿名区域构造中,提出基于查询范围的匿名区构造方案:匿名服务器生成满足用户隐私需求的子匿名区域集合,以LSP的查询区域面积为判断标准,完成对子匿名区域集合的更新。本方案有效减少LSP的查询区域面积,提高了k-匿名的服务质量。(3)验证本方案的有效性。安全性分析表明,本方案能抵御身份关联攻击、区域面积攻击、中心点攻击以及求交集攻击,与现有方案相比具有更高的安全性;时间复杂度分析表明,本方案中匿名服务器的时间开销小;实验表明,本方案能有效减少LSP的查询开销,降低用户获取服务的时延,从而提高k-匿名的服务质量。
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