丁嘉欣 付宇 杜文瑾 應(yīng)樂(lè)意

摘 要：近年來(lái)，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們的生活變得非常便利，但同時(shí)也會(huì)暴露自己的位置隱私。為了解決問(wèn)題，在LBS（Location-Based Service）服務(wù)器與客戶端之間，增加了一個(gè)可信任的位置隱私保護(hù)服務(wù)器，以構(gòu)成位置隱私保護(hù)系統(tǒng)來(lái)保護(hù)用戶的位置隱私。文章將主要討論位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：位置隱私；位置隱私保護(hù)系統(tǒng)；功能

中圖分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)極速發(fā)展的社會(huì)下，人們的生活越來(lái)越方便快捷，這完全得益于各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為我們提供的各種服務(wù)，其中一個(gè)重要的服務(wù)就是位置服務(wù)。然而，在互聯(lián)網(wǎng)滲透到我們生活的同時(shí)，我們的個(gè)人信息也很有可能遭到泄露。就像2017年11月，Uber公開(kāi)了曾向黑客支付10萬(wàn)美元封口費(fèi)，以隱瞞5700萬(wàn)賬戶數(shù)據(jù)泄露事件。從這件事情上就可以說(shuō)明，黑客可以根據(jù)這些被泄露的數(shù)據(jù)追蹤到用戶的位置，甚至是經(jīng)常去的場(chǎng)所。因此，為了在給用戶提供位置服務(wù)時(shí)更好地保護(hù)用戶的位置信息，需要完善位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能，在保證用戶體驗(yàn)的同時(shí)，防止信息泄露。本文旨在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)位置隱私保護(hù)系統(tǒng)，來(lái)保護(hù)用戶的位置隱私。

2 位置隱私保護(hù)系統(tǒng)

位置隱私保護(hù)服務(wù)系統(tǒng)包括LBS服務(wù)器、移動(dòng)客戶端和位置隱私保護(hù)服務(wù)器。主要交互流程如圖1所示。在正常情況下，移動(dòng)客戶端直接與LBS服務(wù)器交互，使用位置服務(wù)，在這個(gè)過(guò)程中用戶的信息透明，很容易遭到泄露。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶請(qǐng)求將自己的位置信息先發(fā)送到位置隱私保護(hù)服務(wù)器，經(jīng)過(guò)位置隱私保護(hù)處理，再發(fā)送給LBS服務(wù)器，接收到返回消息以后，需要將消息處理還原，得到準(zhǔn)確的消息再返回給移動(dòng)客戶端。

2.1 客戶端

客戶端是為客戶提供本地服務(wù)的程序?？蛻舳说闹饕δ苁沁M(jìn)行定位，查詢周邊的酒店、醫(yī)院、銀行、餐飲等興趣點(diǎn)（興趣點(diǎn)指用戶查詢的想要去的地方的地理位置）的位置信息，以及查詢?nèi)ツ骋慌d趣點(diǎn)的路線。客戶端另外一個(gè)主要的功能是與位置隱私保護(hù)服務(wù)器或者LBS服務(wù)器進(jìn)行交互，進(jìn)行請(qǐng)求與接收消息。

2.2 LBS服務(wù)器

LBS（基于位置的服務(wù)）是指通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)或外部定位方式，獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息，在GIS平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。

LBS服務(wù)器的功能有地圖和興趣點(diǎn)的顯示功能、交互功能、路徑計(jì)算功能。

本服務(wù)器通過(guò)直接從二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)文件中讀取節(jié)點(diǎn)文件中的節(jié)點(diǎn)和邊文件中的邊，并把它們顯示出來(lái)，從而構(gòu)成所看到的地圖和興趣點(diǎn)。

與LBS服務(wù)器交互的對(duì)象一般有兩個(gè)，第一個(gè)就是客戶端，另一個(gè)就是位置隱私保護(hù)服務(wù)器。本文只討論客戶端在不信任LBS服務(wù)器時(shí)，LBS服務(wù)器與位置隱私保護(hù)服務(wù)器之間的交互情況。

當(dāng)接收到位置隱私保護(hù)服務(wù)器的路線請(qǐng)求時(shí)，則通過(guò)路徑計(jì)算功能計(jì)算最短路徑，再返回給用戶。

2.3 位置隱私保護(hù)服務(wù)器

位置隱私保護(hù)服務(wù)器主要是實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)客戶端用戶的位置隱私，把用戶傳來(lái)的消息進(jìn)行保護(hù)處理并把LBS服務(wù)器返回的消息進(jìn)行消息還原后返回給相應(yīng)的用戶。位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能主要有生成假用戶、ID互換、生成假軌跡、交互功能。具體的功能實(shí)現(xiàn)會(huì)將在后面做詳細(xì)介紹。

3 位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能

作為位置隱私保護(hù)系統(tǒng)，位置隱私保護(hù)服務(wù)器在其中扮演著非常重要的角色，而它的功能又是位置隱私保護(hù)服務(wù)器的核心。所以位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能決定了這個(gè)系統(tǒng)能否對(duì)客戶端用戶的位置信息起到保護(hù)的作用。

3.1 生成假用戶

位置隱私保護(hù)服務(wù)器接收到客戶端的定位請(qǐng)求后，在用戶定位周圍隨機(jī)生成一定數(shù)目的假用戶，這時(shí)需要討論兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)就是生成假用戶的數(shù)量，第二個(gè)問(wèn)題就是生成假用戶與真用戶之間的距離。

對(duì)于生成假用戶數(shù)量的問(wèn)題，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)時(shí)用戶所處的環(huán)境考慮。例如，用戶在比較繁華的地段時(shí)需要生成的假用戶多些，而在郊區(qū)人們的活動(dòng)相對(duì)較少，所以生成的假用戶應(yīng)該少些。

對(duì)于生成真、假用戶的距離問(wèn)題，不能相隔太遠(yuǎn)，也不能相隔太近；假位置距離太遠(yuǎn)，會(huì)顯得很不真實(shí)反而容易暴露真實(shí)位置，距離太近可能在之后形成假軌跡時(shí)過(guò)于接近真實(shí)軌跡從而暴露。所以，在生成假位置時(shí)，需要事先確定一個(gè)真、假位置距離的大致范圍，這個(gè)范圍被稱作聚集區(qū)域，將在下文中用到，假用戶會(huì)在這個(gè)聚集區(qū)域內(nèi)隨機(jī)確定一個(gè)點(diǎn)作為自己所在的位置。

如圖2所示，ID號(hào)為28的位置代表的是真用戶所在的位置，其他生成的位置代表的是假用戶所在的位置。

3.2 ID互換

ID互換的原則就是當(dāng)位置隱私保護(hù)服務(wù)器在聚集區(qū)域內(nèi)生成假用戶之后將真用戶的ID換成任意一個(gè)假用戶的ID，這個(gè)假用戶的ID換成另一個(gè)不重復(fù)的假用戶的ID。以此類推，當(dāng)只剩下最后一個(gè)沒(méi)有換ID的假用戶時(shí)，這個(gè)假用戶的ID換成真用戶的ID。例如，如圖3所示，在真、假用戶到達(dá)在聚集點(diǎn)時(shí)發(fā)生ID互換。

3.3 生成假軌跡

當(dāng)位置隱私保護(hù)服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的路線請(qǐng)求時(shí)，假用戶也會(huì)產(chǎn)生不同于真用戶的路線請(qǐng)求，并一起發(fā)送給LBS服務(wù)器。

如圖4所示，圖（a）的顯示為L(zhǎng)BS服務(wù)器發(fā)送給位置隱私保護(hù)服務(wù)器的內(nèi)容，圖（b）則顯示的是客戶端接收到的內(nèi)容，由此可以對(duì)比出LBS服務(wù)器接收到了真、假用戶的軌跡并且發(fā)送給了位置隱私保護(hù)服務(wù)器，而位置隱私保護(hù)服務(wù)器經(jīng)過(guò)信息的還原，將正確的信息發(fā)送給客戶端，從而真正隱藏了客戶的位置信息。

3.4 交互功能

將客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行處理，然后發(fā)送到LBS服務(wù)器。

接收到LBS服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行信息還原，將真實(shí)的位置信息發(fā)送到客戶端上。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文先對(duì)位置隱私保護(hù)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后主要對(duì)位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能進(jìn)行具體的分析。隨著移動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，用戶將對(duì)位置服務(wù)質(zhì)量提出更高的要求，同時(shí)對(duì)自身的隱私問(wèn)題也會(huì)更加地關(guān)注，這將給基于位置服務(wù)的位置隱私研究帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。已有的這些位置隱私保護(hù)技術(shù)將不能很好地解決移動(dòng)環(huán)境下用戶的位置隱私保護(hù)問(wèn)題，需要我們繼續(xù)完善位置隱私保護(hù)服務(wù)器的功能。因此，位置隱私保護(hù)將是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的新興研究領(lǐng)域，仍然有大量關(guān)鍵問(wèn)題值得我們?nèi)ド钊胙芯俊?/p>

基金項(xiàng)目：

1.大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201710059051）；

2.國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：U1433116）。

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