移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及通信技術技術領域，特別設及一種移動群智感知網絡中用戶位置隱私 的保護方法。
【背景技術】
[0002] 無線手持移動設備如手機、平板電腦、可穿戴設備等往往集成了大量的傳感器，并 且擁有更高的存儲能力，更快的處理速度W及更大的網絡帶寬。近年來，手持移動設備的大 量普及和眾包思想結合，產生了一種新的模式，即移動群智感知網絡。移動群智感知由=個 部分組成，分別是組織者，平臺和移動終端用戶。組織者生成在不同位置的感知任務，并在 第=方平臺上發(fā)布，用戶在平臺上選擇感興趣的感知任務，并在手持設備收集數(shù)據(jù)之后，將 得到的數(shù)據(jù)上傳到平臺。作為一種新興的眾包模式，已經有不少移動群智感知網絡投入應 用，如交通擁塞監(jiān)測，城市噪聲監(jiān)測等領域。
[0003] 移動群智感知網絡需要合適的用戶激勵機制來吸引用戶為其收集傳感器數(shù)據(jù)，本 發(fā)明主要針對用戶定價的激勵機制而非組織者統(tǒng)一設定價格的激勵機制。用戶根據(jù)同一組 織者發(fā)布的不同位置的相同感知任務進行標價，并將標書上傳給平臺，平臺根據(jù)不同用戶 對于同一位置的任務的標價選擇最低價格并指定最低價的用戶完成任務。對于位置不同的 同種任務而言，同一用戶標價的差異主要來自于用戶主觀的差異，體現(xiàn)為用戶距離參與感 知任務所在位置的距離是影響標價的重要因素。然而，現(xiàn)有的由用戶定價的激勵機制主要 側重點在真實性和有效性，而沒有考慮基于該激勵機制用戶的位置隱私存在暴露的風險的 問題。上述問題主要原因在于，基于用戶定價的激勵機制時，由參與感知任務的用戶自己定 價，用戶在定價時會考慮用戶自身所在位置與參與所述感知任務關聯(lián)的位置之間的距離， 距離越遠，用戶所需成本越高，因此定價也會越高，距離越近，所需成本越低，因此定價也會 越低。當所有用戶將各自的給不同位置的感知任務的標價提交給平臺時，平臺可W根據(jù)用 戶對于不同位置的任務的標價發(fā)動基于價格分析的位置攻擊。
[0004] 經發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，公共基礎網絡是可W被第=方竊聽的，通常移動群智感知網 絡的平臺可W完成任務發(fā)布、任務分配和發(fā)放酬金的工作，運里的移動群智感知系統(tǒng)包括 平臺及用戶，組織者在平臺上發(fā)布感知任務，由用戶對想要完成的感知任務標價并直接提 交給平臺，平臺根據(jù)標價的排序，選擇標價最低的用戶完成相應的任務。運里，平臺可W直 接得到所有數(shù)據(jù)，對于平臺是否可信任仍需考察，而第=方同樣可W通過竊聽獲得數(shù)據(jù)。由 此可見，基于平臺和第立方所獲得的數(shù)據(jù)，即標價信息，均可W對不同位置的任務的標價發(fā) 動位置攻擊。
[0005] 對于第=方和/或平臺發(fā)動基于對用戶標價分析的位置攻擊的原理，具體請結合 圖1的內容進行理解。如圖1所示，運里假設移動群智感知網絡中用戶數(shù)量U= 1，感知任 務數(shù)T= 3，=個任務分別為ti，t2和13,基于對用戶標價分析的位置攻擊的具體步驟如下：
[0006] 第一步、如圖1所示，將已知用戶和感知任務所在的區(qū)域被劃分為mXn= 3X3的 網格，它們的坐標分別為（1，1)，（1，1)，（2,2)和（2,3)。在運里，計算興趣矩陣W(m，n)中 的每個元素使用公式
計算，其中dt(m，n)是網格（m，n)到感知任務t(t是ti， t2或13)的歐式距離，0是調節(jié)參數(shù)，運里0優(yōu)選為1，總共9個興趣矩陣。其中第一個網 格（1，1)的興趣矩陣為W。,U= [1,0. 39, 0.19]，具體如圖2所示。運里的興趣矩陣實際是 運個網格到各個任務的距離的反比的歸一化參數(shù)，表示的是如果運邊有一個用戶，那么運 個用戶對于各個任務的感興趣程度。
[0007] 第二步、平臺接收到用戶提交的標書，在本實例中用戶的標價是根據(jù)bt= lO+lOXdt，dt為用戶和任務的歐式距離。在其他應用場景中，用戶的定價也可W是和距離 成正比的任何函數(shù)。用戶對3個任務的標價分別為（10, 24, 32}，平臺根據(jù)公式
計 算標價矩陣中的每個元素P，其中bmi。是所有標價中最小的標價10,bt是對應元素的標價， 平臺得到標價矩陣P= [1,0. 42,0. 31]t。運里的標價矩陣表示的是用戶對于各個任務的歸 一化興趣程度，與用戶的標價成反比，標價越低用戶越感興趣。
[000引第S步、通過比較標價矩陣（即愿意程度）和各個網格的興趣矩陣，可W找到最符 合用戶位置的網格。比較標價矩陣和興趣矩陣主要是通過計算參數(shù)d的方式，d= (P-Wmx。） T(P-WmX。）。在運里，9個網格的差異參數(shù)中，網格（1，1)的d是最小的。因此平臺判斷用戶 的標價模式最可能發(fā)生在網格（1，1)。
[0009] 由W上敘述可知，感知任務是基于位置的并且W用戶定價為基礎的用戶位置隱私 的保護的激勵機制具有特點：（1)平臺是不可信的但是可W完成分配任務的使命。（2)公共 的基礎網絡是可W被竊聽的。（3)用戶的位置和用戶對于不同位置上的任務的標價有著直 接的關系。
[0010] 現(xiàn)有的位置隱私的保護技術主要包括=類。第一類是隨機化具體位置，第二類是 空間k匿名，第S類是時間隨機化。然而，移動群智感知網絡的平臺需要收集到精準的用戶 標價來為每個感知任務選擇標價最低的用戶來執(zhí)行任務，因此傳統(tǒng)的位置隱私的保護技術 在W用戶定價為基礎的移動群智感知網絡中無效。
【發(fā)明內容】
[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法，W解 決現(xiàn)有的基于用戶定價的激勵機制完成移動群智感知網絡的感知任務過程，存在用戶的位 置隱私暴露的問題。
[0012] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護 方法，所述移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法包括如下步驟：
[0013] Sl:構建移動群智感知網絡，所述移動群智感知網絡包括平臺、用戶及管理器；
[0014] S2 :所述平臺發(fā)布感知任務，所述管理器給每個感知任務對應生成一對HMAC密 鑰，根據(jù)在線的用戶總數(shù)生成一個相應的映射參數(shù)，并將對應每個感知任務的HMAC的公鑰 及映射參數(shù)發(fā)送給所有在線的用戶；
[0015] S3:在線的每個用戶針對每個感知任務制定用戶標書，并將所述用戶標書提交給 所述平臺；其中，所述用戶標書為用戶對一感知任務依次進行標價、前綴數(shù)值處理及根據(jù)當 前感知任務的HMAC公鑰加密后的標書；
[0016] S4:所述平臺收集所有用戶提交的用戶標書后，根據(jù)前綴會員認證確定每個感知 任務的所有用戶標書中標價最低的用戶標書；
[0017] S5 :所述平臺將其發(fā)布的感知任務下達給標價最低的用戶標書所對應用戶；
[00化]S6 :用戶完成所述平臺下達的感知任務，并將采集的感知數(shù)據(jù)上傳給所述平臺；
[0019] S7:所述平臺接收所述感知數(shù)據(jù)，并將上傳所述傳感知數(shù)據(jù)的用戶所對應的用戶 標書發(fā)送給管理器，所述管理器確定上傳所述傳感知數(shù)據(jù)的用戶對完成感知任務的標價， 并反饋給所述平臺；
[0020] S8:所述平臺根據(jù)所述管理器反饋的標價向上傳所述傳感知數(shù)據(jù)的用戶支付報 酬。
[0021] 可選的，在所述的移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法中，步驟S3中， 在線的每個用戶針對每個感知任務制定用戶標書包括如下步驟：
[0022] 針對每個感知任務生產一個價格范圍；所述價格范圍為[Pt,PmgJ，其中Pt為基于 用戶對每個感知任務的標價及相應的映射參數(shù)映射于范圍[C-b，C?化+1))中獲得的安全 價格，C為相應的映射參數(shù)，b為用戶對感知任務的標價；Pm。、為所述平臺針對每個感知任務 設定所述平臺可接受的上限價格經過映射參數(shù)轉換后的價格，對于同一感知任務，不同用 戶的Pm。、是一致的；
[0023] 通過前綴數(shù)值處理將所述安全價格和所述價格范圍均轉換成二進制數(shù)集；
[0024]用戶采用對應感知任務的HMAC公鑰對由所述安全價格和所述價格范圍轉換成的 兩組二進制數(shù)集加密。
[0025] 可選的，在所述的移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法中，所述平臺可 接受的上限價格由每個感知任務的組織者設定。
[0026] 可選的，在所述的移動群智感知網絡中用戶位置隱私的保護方法中，步驟S4中， 根據(jù)前綴會員認證確定每個感知任務的所有用戶標書中標價最低的用戶標書包括如下步 驟：
[0027] 依次判斷每個用戶的安全價格加密后的二進制數(shù)集合與其他用戶的對應價格范 圍加密后的二進制數(shù)集是否存在相同的元素，若存在，則當前用戶的安全價格大于其他用 戶的安全價格；若不存在，則當前用戶的安全價格