基于用户分布感知的移动P2P快速位置匿名算法*
许明艳1,2, 赵 华1,2, 季新生1,2, 申 涓1
【摘 要】摘 要: 针对移动点对点(P2P)结构下位置隐私保护匿名区形成存在着通信开销大、匿名效率低以及成功率低等问题,提出了一种移动P2P结构下用户分布感知方案,用户在邻域内共享邻域加权密度参数,获取邻域用户实时分布信息,根据用户分布特征为用户推荐隐私参数及候选用户查找半径,帮助用户快速形成匿名区.仿真结果表明,该算法通信开销小,在满足移动P2P网络移动设备节能需求的同时,匿名区生成时间平均在500ms以下,平均成功率达到92%以上. 【期刊名称】软件学报 【年(卷),期】2018(029)007 【总页数】11
【关键词】关键词: 位置隐私;移动P2P网络;k-匿名;用户分布感知;隐私参数推荐
中图法分类号: TP309
* 基金项目: 国家自然科学基金(61521003); Research on the Fundamental Theories for Cyber-Space Mimic Defense
Foundation item: National Natural Science Foundation (61521003); Research on the Fundamental Theories for Cyber-Space Mimic Defense 本文由“面向隐私保护的新型技术与密码算法”专题特约编辑黄欣沂教授推荐. 收稿时间: 2017-05-18; 修改时间: 2017-07-13; 采用时间: 2017-08-22;
jos在线出版时间: 2017-10-17 CNKI
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:
2017-10-17
13:37:58,
http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2560.TP.20171017.1337.002.html 中文引用格式: 许明艳,赵华,季新生,申涓.基于用户分布感知的移动 P2P快速位置匿名算法.软件学报,2018,29(7):1852–1862.http://www.jos.org.cn/1000-9825/5355.htm
英文引用格式: Xu MY, Zhao H, Ji XS, Shen J.Distribution-Perceptive-Based spatial cloaking algorithm for location privacy in mobile peer-to-peer enviroments.Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2018,29(7):1852-1862 (in Chinese).http://www.jos.org.cn/1000-9825/5355.htm
随着智能终端计算能力的不断提高和各种定位技术的发展,基于位置的服务(location based service,简称LBS)已成为热点移动应用.LBS与用户提出请求的位置有关,为了获得优质的位置服务,人们必须将自己精确的位置提交给应用服务器,同时提出查询请求.位置信息作为重要的个人隐私,暴露给网络及不信任的第三方,有可能导致严重的隐私泄露问题.如何在为用户提供 LBS服务的同时保护位置及个人隐私安全是当前的一个研究热点.
LBS位置隐私保护领域已有的研究成果是,通过对用户的位置信息以假位置、假名、模糊化等方式进行扰动后发送给服务器,切断用户标识与精确位置之间的关系.2003年,Gruteser等人首先将在关系数据库中的k-匿名技术引入到LBS位置隐私保护技术中:当一个移动用户的位置扩展到无法与其他k-1个用户区分开来时,用户的标识也与这些用户无法区分,则称此位置满足位置 k-匿名[1].具体实施时,有两种主流的位置隐私保护的系统结构:集中式服务器结构与移动
P2P(peer to peer)结构.集中式服务器结构在用户与LBS服务器之间增加一个可信的第三方服务器(trusted third party,简称TTP),负责收集用户的精确位置和LBS请求,根据用户的隐私需求,挑选邻近区域的k个用户组成匿名区[2-5].而移动P2P结构则通过用户间相互协作的方式组成协作用户组,形成k-匿名空间[6-8].两种结构中,移动P2P结构因无需TTP支持,不存在单点失效的风险[9],是近年来的研究热点.移动P2P结构下k-匿名与各种隐私保护加强方案的有效结合,如匿名区变换调整策略[10,11]、用户间信任方案[12,13]、用户位置扰动方案[14,15]和加密方案[16,17]等,显著提高了移动 P2P结构下 k-匿名位置隐私保护方案的安全强度和抵御各种攻击的能力.
移动P2P结构下k-匿名算法的核心问题是移动P2P用户如何以小的通信开销快速找到协作用户形成匿名区.Chow 等人提出的移动 P2P环境下的 CloakP2P算法[6],采用“逐跳洪泛”方式查找协作用户形成 k-匿名区.cloakP2P算法简单,直到现在仍然是众多移动 P2P网络下位置隐私研究的基础,其缺点是用户查找速度慢,成功率低,尤其是在用户量稀少的情况下,成功率仅为60%.后续的研究大多通过获取移动P2P结构下用户分布信息来提高匿名成功率.如Chow的Pro-Active算法[6]与车延辙的DA算法[7],通过在匿名前由移动用户周期性地与周围用户交换位置信息,获取周围用户的分布信息,以提高匿名空间的生成效率;但是为了维护本地的候选位置信息,用户需要很大的通信开销.Chow的 IS算法[8]通过引入位置缓存机制,利用历史分布信息减小通信开销,但缓存的位置信息并不能保证候选用户位置的新鲜和有效,从而会导致匿名区域无效,降低了匿名区的成功率和安全性.Aniket的CAP方案[18]提出根据路网密度与用户密度呈线性关系的原则对不同地区进行划分,推断应用场景及用户密度,而用户分布随时间及社
基于用户分布感知的移动P2P快速位置匿名算法
