
收稿日期:20190617;修回日期:20190721 基金项目:中国博士后基金项目(2019M661260);黑龙江省自然科学基金优秀青年资助
项目(YQ2019F018);黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划资助项目 (UNPYSCT2017149);黑龙江省普通本科高等学校基本科研业
务费科研资助项目(2018KYYWF0939);黑龙江省普通本科高等学校基本科研业务费优秀创新团队项目(2019KYYWF335)
作者简介:王超(1979),男,讲师,硕士,主要研究方向为数据安全、隐私保护;张磊(1982),男(通信作者),教授,博士(后),主要研究方向为
信息安全、隐私保护(8213662@163.com);张春玲(1983),女,讲师,硕士,主要研究方向为人工智能、网站开发.
邻近敏感区域随机变换的隐私保护方法
王 超
1
,张 磊
1
,张春玲
2
(1.佳木斯大学 信息电子技术学院,黑龙江 佳木斯 154007;2.牡丹江技师学院,黑龙江 牡丹江 157000)
摘 要:针对现有基于位置服务的隐私保护方法缺乏对邻近匿名用户的保护,因而攻击者可利用尚未被保护的
匿名用户通过分析剔除的方式识别用户的真实位置,进而造成用户位置隐私泄露的问题,基于邻近敏感区域随
机选择计算提出了一种邻近位置保护方法。该方法基于随机变换,实现对用户当前位置及其邻近位置的隐私保
护,以此防止攻击者通过剔除的方式识别和获得用户隐私。通过模拟实验比较,可证实该方法具有较好的隐私
保护能力和算法适用性。
关键词:基于位置服务;隐私保护;邻近位置;随机变换
中图分类号:TP309.2 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)10041308303
doi:10.19734/j.issn.10013695.2019.06.0239
Privacyprotectionmethodforrandomtransformationofadjacentsensitiveareas
WangChao
1
,ZhangLei
1
,ZhangChunling
2
(1.CollegeofInformationScience&ElectronicTechnology,JiamusiUniversity,JiamusiHeilongjiang154007,China;2.MudanjiangTechni
cianInstitute
,MudanjiangHeilongjiang157000,China)
Abstract:Inviewofthelackofprotectionforadjacentanonymoususersintheexistingprivacyprotectionmethodsbasedon
locationservice,anattackercanidentifythereallocationofusersbyanalyzingandremovingtheanonymoususerswhohave
notbeenprotected,thuscausingtheleakageofprivacyofusers’location.Therefor,basedontherandomselectioncalculation
ofnearbysensitivearea,thispaperproposedamethodofadjacentpositionprotection.Basedonrandomtransformation,this
methodrealizedtheprivacyprotectionoftheuser’scurrentlocationanditsadjacentlocation,soastopreventtheattacker
fromidentifyingandobtainingtheuser
’sprivacybymeansofelimination.Thesimulationresultsshowthatthismethodhas
betterprivacyprotectionabilityandalgorithmapplicability.
Keywords:locationbasedservice;privacyprotection;adjacentposition;randomtransformation
无线定位技术的发展与完善带来了基于位置服务的广泛
应用,但是这种服务需要用户提交自身的真实位置以便获得精
确的服务反馈,随之而来的是人们越来越关注使用过程中位置
隐私泄露的问题
[1,2]
。位置隐私通常是指用户不愿公开或被
别人获知的位置信息,这些信息可造成用户面临尴尬局面甚至
产生人身安全问题。针对隐私泄露的问题,Gruteser等人
[3]
在
2003年从发布数据的隐私保护方法中引入的 k匿名模型已成
为当前普遍使用的方法,该方法将用户的真实位置通过中心服
务器与其他至少 k-1个位置共同提交给服务提供者以便获取
反馈结果。在该模型的基础上,发展出诸如协作匿名
[4,5]
、轨
迹匿名
[6,7]
、查询匿名
[8,9]
、属性匿名
[10,11]
和关联匿名
[12,13]
等
众多的隐私保护方法以及基于加密的隐私保护方法
[14,15]
。所
谓匿名就是通过使用大量的相似用户对真实用户进行泛化,使
攻击者无法在众多泛化用户中准确地辨识待攻击用户,进而实
现保护用户的目的
[16,17]
。这些隐私保护方法主要将用户的真
实位置或能够关联真实位置的属性与邻近的匿名用户相泛化,
利用攻击者对真实位置与邻近协作位置之间的不确定性来降
低攻击者准确识别用户真实位置的概率,以此保护用户的位置
隐私。但是这样的隐私保护方法存在着一个不可忽视的问题,
即当真实用户与协作用户共同位于同一敏感区间范畴内,用户
的隐私将无法得到保障。尽管已有方法考虑到使用不同类型
网格或者 Voronoi图进 行 区域 划 分 来解 决 同 一敏 感 区 域问
题
[18,19]
,但是基于上述方法的隐私保护效果并不完美。同样
基于位置随机扩张的方法
[5,20]
也不能保证扩张的位置跨越多
个不同敏感区间。针对这样一种情况,本文通过位置区间的随
机变换提出了一种随机变换位置区间的隐私保护方法,在保障
用户位置满足 k匿名的基础上有效地防止匿名用户位于同一
匿名区间,实现匿名区间随机多样性,降低攻击者准确识别用
户真实位置的识别概率,有效地保护用户的位置隐私。
1 基本思想及系统架构
为保护用户的位置隐私,常用的隐私保护方法一般将用户
的当前位置和能够寻找到的参与匿名的其他用户一起提交给
位置服务提供者,利用其他匿名用户的位置来泛化用户的真实
位置。这种保护可表示为如图
1所示的匿名过程。从图 1中
可以看出,用户 A通过匿名算法的处理选择了用户 B、C、D、E
作为匿名对象,建立了匿名值为 5的匿名位置组合。但是,这
五个用户均位于敏感区间
R的范围之内,而用户 F虽然位于
敏感区间 R′的范围内,但是并未被包含仅在匿名组合之中。
这种情况的结果是,尽管用户 A的位置被泛化为五个彼此之
间各不相同的泛化位置,但是由于位于同一敏感区间范围之
内,使得攻击者可以确定当前用户就处于该敏感区间(如医
院、酒吧等),其位置隐私将无法获得保护。此时攻击者可根
据用户以及匿名用户所在的区域的敏感性判断用户所处位置。
第 37卷第 10期
2020年 10月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.37No.10
Oct.2020