本文關(guān)鍵詞：基于位置服務(wù)的信息隱私保護(hù)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：移動互聯(lián)網(wǎng)將信息技術(shù)的發(fā)展帶入了一個新時(shí)代,對人類的發(fā)展有著極為深刻的意義,已經(jīng)影響到了醫(yī)療、娛樂、金融、政治、教育等人類生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。移動性是移動互聯(lián)網(wǎng)最為重要的特性之一,與地理位置信息的結(jié)合,使得移動互聯(lián)網(wǎng)與人們生活結(jié)合更加緊密�；谖恢玫姆⻊�(wù)(LBS:Location-Based Service)便是移動互聯(lián)網(wǎng)中最為耀眼的服務(wù)模式之一,僅我國就已形成了數(shù)百億規(guī)模的LBS市場。LBS應(yīng)用已成為移動互聯(lián)網(wǎng)中人們最為關(guān)注的應(yīng)用服務(wù)。 然而,LBS的發(fā)展并非一帆風(fēng)順,使用LBS應(yīng)用時(shí)的隱私泄露問題便是制約LBS進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。目前已有大量關(guān)于LBS隱私保護(hù)的研究工作。LBS應(yīng)用可分為“用戶提問——服務(wù)器應(yīng)答”模式與“服務(wù)器提問——用戶應(yīng)答”模式。對于LBS隱私保護(hù)的研究工作大都集中在第一類模式上,而對第二類模式關(guān)注較少。為此,本文主要關(guān)注第二類模式,特別是其典型應(yīng)用——基于位置的信息統(tǒng)計(jì)應(yīng)用中的隱私保護(hù)問題。在該應(yīng)用中,參與者向服務(wù)器貢獻(xiàn)位置信息和特定的個人數(shù)據(jù),服務(wù)器從中計(jì)算相應(yīng)信息的地理分布,在此過程中需要保護(hù)參與者的位置隱私和數(shù)據(jù)隱私。 論文的主要研究工作和創(chuàng)新成果如下： 1.提出了基于移動云計(jì)算的LBS隱私保護(hù)協(xié)議PPPL。該協(xié)議基于移動云計(jì)算中的“克隆”技術(shù),結(jié)合P2P技術(shù)和具有同態(tài)性質(zhì)的公鑰加密算法,在“獨(dú)立半可信”的安全模型下實(shí)現(xiàn)對用戶個人位置信息和數(shù)據(jù)信息的隱私保護(hù)。PPPL協(xié)議既克服了采用中心可信代理的隱私保護(hù)方法中可信代理的瓶頸問題,又克服了去代理的隱私保護(hù)方法的本地資源消耗多、隱私保護(hù)強(qiáng)度不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在大規(guī)模應(yīng)用中,相比于使用中心代理的方法中代理的負(fù)載增長速率O(n),單個克隆體的負(fù)載增長速率僅為0(logn)。 2.提出了可以抵御篡改攻擊的多聚合協(xié)議SMAP與GMAP。SMAP與GMAP協(xié)議基于弱化了“半可信”安全假設(shè)的安全模型,通過多次計(jì)算的方式,使得LBS服務(wù)器在攻擊者修改部分預(yù)處理結(jié)果的情況下,仍然能夠有較大的概率得到正確的結(jié)果。理論證明和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,在控制因子y∈(0,0.5)時(shí),簡單多聚合協(xié)議SMAP相比于PPPL協(xié)議具有更高的安全性；而廣義多聚合協(xié)議GMAP通過增大安全因子h,進(jìn)一步增強(qiáng)了抵御篡改攻擊的能力。同時(shí),為了能夠?qū)崿F(xiàn)安全性與性能的平衡,本文提出并證明了最優(yōu)參數(shù)的選擇方法,使得多聚合協(xié)議在能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的安全性的同時(shí),最大限度地減小協(xié)議開銷。 3.提出了抵御服務(wù)器與惡意用戶共謀的多路聚合協(xié)議MPAP與SMPAP。 MPAP協(xié)議基于弱化了“獨(dú)立”安全假設(shè)的安全模型,將數(shù)據(jù)分解為多個部分,并通過多條路徑傳輸實(shí)現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)的保護(hù)。理論證明結(jié)果表明,在控制因子γ相同的情況下,MPAP協(xié)議比PPPL協(xié)議具有更高的隱私保護(hù)能力。然而,將數(shù)據(jù)分解的方式使得攻擊者對結(jié)果正確性的威脅(如阻塞攻擊)進(jìn)一步增加,任意數(shù)據(jù)分片的丟失即會使得服務(wù)器無法得到正確的結(jié)果。為此,本文進(jìn)一步提出了基于Shamir門限的多路聚合協(xié)議SMPAP。理論證明與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,SMPAP協(xié)議相比于MPAP協(xié)議,在不降低隱私保護(hù)強(qiáng)度的條件下,大大降低了阻塞攻擊對結(jié)果正確性的威脅。 4.提出了一種高效的針對LBS信息統(tǒng)計(jì)應(yīng)用中信息隱私保護(hù)的噪聲添加協(xié)議NAP。在該協(xié)議中,噪聲是實(shí)現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的關(guān)鍵因素,為此,本文對應(yīng)用的結(jié)果準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)隱私性進(jìn)行量化,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個數(shù)學(xué)架構(gòu)來尋找最優(yōu)噪聲,即保證結(jié)果偏差在可容忍范圍內(nèi)的情況下最大化隱私保護(hù)能力,并進(jìn)一步得到最優(yōu)噪聲分布與用戶原始數(shù)據(jù)分布的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,針對給定原始數(shù)據(jù)分布為高斯分布、截?cái)喔咚狗植己腿我膺B續(xù)分布的情況下,研究最優(yōu)噪聲分布的特性,得到相應(yīng)的最優(yōu)或近似最優(yōu)的噪聲分布。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在給定原始數(shù)據(jù)分布的情況下,NAP協(xié)議得到的噪聲分布性能遠(yuǎn)好于均勻分布和拉普拉斯分布,已達(dá)到或接近理論最優(yōu)噪聲分布性能。
【關(guān)鍵詞】：移動互聯(lián)網(wǎng) 基于位置的服務(wù) 信息統(tǒng)計(jì) 移動云計(jì)算 隱私保護(hù) 噪聲添加
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-14
• 插圖目錄14-17
• 表格目錄17-18
• 第1章 緒論18-30
• 1.1 研究背景與意義18-20
• 1.2 研究現(xiàn)狀20-26
• 1.2.1 LBS應(yīng)用模式分類及隱私保護(hù)需求20-23
• 1.2.2 LBS隱私保護(hù)現(xiàn)狀23-25
• 1.2.3 現(xiàn)有研究的不足25-26
• 1.3 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)26-28
• 1.4 結(jié)構(gòu)安排28-30
• 第2章 基于位置服務(wù)的隱私保護(hù)技術(shù)30-52
• 2.1 LBS隱私保護(hù)技術(shù)介紹30-47
• 2.1.1 位置隱私保護(hù)30-42
• 2.1.2 數(shù)據(jù)隱私保護(hù)42-47
• 2.2 隱私保護(hù)技術(shù)比較47-51
• 2.2.1 位置隱私保護(hù)技術(shù)比較47-49
• 2.2.2 數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)比較49-51
• 2.3 本章小結(jié)51-52
• 第3章 基于移動云計(jì)算的LBS隱私保護(hù)協(xié)議52-70
• 3.1 移動云計(jì)算52-54
• 3.2 問題建模54-57
• 3.2.1 問題描述54-56
• 3.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安全模型56-57
• 3.3 隱私保護(hù)協(xié)議PPPL57-67
• 3.3.1 協(xié)議初始化狀態(tài)58-59
• 3.3.2 PPPL協(xié)議流程59-62
• 3.3.3 PPPL協(xié)議安全分析62-63
• 3.3.4 PPPL協(xié)議仿真63-67
• 3.4 本章小結(jié)67-70
• 第4章 抵御主動攻擊的多聚合協(xié)議70-88
• 4.1 PPPL協(xié)議面臨的挑戰(zhàn)70-72
• 4.1.1 PPPL協(xié)議弱點(diǎn)70-71
• 4.1.2 安全模型71-72
• 4.2 多聚合協(xié)議72-74
• 4.2.1 簡單多聚合協(xié)議SMAP72-74
• 4.2.2 廣義多聚合協(xié)議GMAP74
• 4.3 安全性分析74-77
• 4.3.1 PPPL協(xié)議安全性能74-75
• 4.3.2 SMAP協(xié)議安全性能75-76
• 4.3.3 GMAP協(xié)議安全性能76-77
• 4.4 GMAP協(xié)議性能優(yōu)化77-80
• 4.5 GMAP協(xié)議仿真80-87
• 4.5.1 協(xié)議開銷對比80-81
• 4.5.2 GMAP協(xié)議安全性81-82
• 4.5.3 影響Prh的參數(shù)分析82-84
• 4.5.4 Pr_h的近似情況84-85
• 4.5.5 h__(opt)的優(yōu)化情況85-87
• 4.6 本章小結(jié)87-88
• 第5章 抵御共謀攻擊的多路聚合協(xié)議88-106
• 5.1 共謀攻擊的威脅88
• 5.2 多路聚合協(xié)議MPAP88-92
• 5.2.1 MPAP協(xié)議介紹89-91
• 5.2.2 MPAP協(xié)議正確性與隱私保護(hù)能力91-92
• 5.3 基于Shamir門限的多路聚合協(xié)議SMPAP92-100
• 5.3.1 MPAP協(xié)議的局限性92-93
• 5.3.2 SMPAP協(xié)議介紹93-95
• 5.3.3 SMPAP協(xié)議正確性與安全性分析95-100
• 5.4 MPAP協(xié)議與SMPAP協(xié)議仿真100-103
• 5.4.1 MPAP協(xié)議開銷100-101
• 5.4.2 MPAP協(xié)議與SMPAP協(xié)議參數(shù)選擇101-102
• 5.4.3 MPAP協(xié)議與SMPAP協(xié)議安全性對比102-103
• 5.5 本章小結(jié)103-106
• 第6章 保護(hù)LBS信息隱私的噪聲添加協(xié)議106-158
• 6.1 噪聲添加協(xié)議106-109
• 6.1.1 協(xié)議流程106-107
• 6.1.2 準(zhǔn)確性與隱私性度量107-109
• 6.2 最優(yōu)噪聲分布109-112
• 6.2.1 最優(yōu)噪聲問題建模109-110
• 6.2.2 最優(yōu)噪聲通解110-112
• 6.3 高斯輸入下的最優(yōu)噪聲分布112-114
• 6.3.1 理論求解112-113
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)仿真113-114
• 6.4 一般輸入下的最優(yōu)分布114-148
• 6.4.1 問題轉(zhuǎn)化114-116
• 6.4.2 包含一個高斯分量的f_x116
• 6.4.3 包含兩個高斯分量的f_x116-121
• 6.4.4 包含多個高斯分量的f_x121
• 6.4.5 高斯分量的性質(zhì)121-137
• 6.4.6 最優(yōu)分布的近似解137-141
• 6.4.7 仿真驗(yàn)證141-148
• 6.5 截?cái)喔咚狗植紴檩斎氲淖顑?yōu)噪聲分布148-157
• 6.5.1 近似條件148-151
• 6.5.2 近似條件修正151-153
• 6.5.3 任意截?cái)喔咚馆斎?/span>153-157
• 6.6 本章小結(jié)157-158
• 第7章 總結(jié)與展望158-162
• 7.1 論文總結(jié)158-159
• 7.2 未來展望159-162
• 參考文獻(xiàn)162-174
• 致謝174-175
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果175-176

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 魏瓊;盧炎生;;位置隱私保護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2008年09期

  本文關(guān)鍵詞：基于位置服務(wù)的信息隱私保護(hù)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：397381