基于位置服务中个性化位置隐私保护关键技术研究

With the rapid development of the location detection devices, a new research field is appeared,i.e. location-based services.Currently,the privacy preserving of user in LBS is not able to assure when the location-based services is available. Because the identity, location, query and other sensitive information of users is exposed, the attacker can easily break the security and privacy of users, accordingly hindered the development and extensive application of the location-based services. In this proposal, we propose to study the model and algorithm of personalized location privacy presvering by combined both the muti-dimensional and the changeable characteristics of mobile user location;To optimize the location service quality by establishing the mathematical model of both the location service quality and privacy preserving quality,thus achieve trade-off between the location service quality and the privacy preserving quality.Then, we will design a prototype which could provide personalized location privacy preserving with trade-off between the location service quality and the privacy preserving quality by integrating our models and algorithms.We aim to further improve the performance of location-based service system: to improve location service quality as more as possilbe while to satisfy the personalized location privacy preserving quality. Our research results could provide theoretical basis and foundation for the development and extensive application of location-based services. The results can be directly applied to the application of location-based service,such as emergency response, intelligent navigation, social networking, human being or product tracking.

位置探测设备的快速发展引发了一个新的研究领域- - 基于位置服务。目前基于位置服务中很少考虑用户的隐私保护问题，用户的标识、位置、查询等敏感信息暴露，致使攻击者可以针对暴露的敏感信息，来危害用户的安全与隐私，这在一定程度上阻碍了基于位置服务的发展和应用。拟结合移动用户位置多维性、变动性特点，探索能实现个性化位置隐私保护的模型与算法；建立位置服务质量和隐私保护质量的数学模型，采用优化理论实现位置服务质量和隐私保护质量的权衡与优化；集成阶段性研究成果，设计一个能在位置服务质量和隐私保护质量之间进行权衡的提供个性化位置隐私保护的位置服务原型系统。以期进一步改善基于位置服务系统的性能，在满足用户个性化位置隐私保护的同时，尽量提高位置服务质量，为基于位置服务的发展和广泛应用提供理论基础和依据。研究结果可以直接应用于应急响应、智能导航、社交网络、人或产品跟踪等基于位置服务的应用中。

自本项目被批准资助一年以来，项目组对国内外基于位置服务中的个性化位置隐私保护技术进行了广泛地调研，并从如下几方面展开了研究。. 基于匿名区域变换的位置隐私保护方法，针对基于位置服务的应用中存在的用户位置隐私泄露问题，提出一种基于匿名区域变换的位置隐私保护方法。首先在离用户一定距离处选择一个锚点生成匿名区域，然后利用邻近节点处理法计算用户邻近节点查询结果与用户真实位置之间的距离，从而实现在保护用户位置隐私的同时得到精确的查询结果。理论分析和实验结果表明，与Cloaking Region和SpaceTwist算法相比，该方法在保证较低的通信开销的前提下，具有较好的位置隐私保护性能。.基于空间混淆位置隐私保护的位置隐私区域生成算法，为了提高位置隐私区域切换成功率，实现个性化位置隐私保护，基于空间混淆位置隐私保护法提出了两种位置隐私区域生成算法，即形心偏移法和高级形心偏移法。形心偏移法通过将切换后的位置隐私区域的形心相对切换前的位置隐私区域发生一定的偏移，偏移幅度由用户周围其他用户的分布决定。高级形心偏移法将切换前位置隐私区域的形心偏移至切换后位置隐私区域外部，再根据用户周围其他用户的分布，生成和切换前位置隐私区域无重叠的位置隐私区域。实验结果表明，与现有类似算法相比，在中心点攻击下形心偏移法的切换成功率保持在90%以上，高级形心偏移法的切换成功率则接近100%。在无差别攻击下，高级形心偏移法的切换成功率则接近100%。.位置隐私测量工具的研究与实现，由于不同的隐私保护机制是针对不同的应用场景提出的，测量位置隐私的方法也不同，它们的性能缺少一个通用的评判标准。为此项目组正在分析现有的隐私保护机制，研究设计一个通用的用户位置隐私测量工具，使其能测量各种隐私保护机制的隐私程度，测量工具的研究成功，将为基于位置服务中的隐私保护机制的选择提供参考依据。 .高效的隐私保护模型的研究，由于目前带隐私保护功能的位置服务系统中，隐私保护质量是以牺牲位置服务质量为代价的。针对该问题，项目组正在研究高效的隐私保护模型，使用户在获得所需的隐私保护质量的同时，位置服务质量不会下降太快。如果研究成功，将优于目前所提的位置隐私保护模型，使位置隐私保护机制大规模地部署到实际应用系统中成为可能。