位置服务隐私安全保护系统的设计与实现
上海交通大学硕士学位论文
目录
位置服务隐私安全保护系统的设计与实现 .................................................................. I 摘要 ................................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................... II 第一章绪论 . (1)
1.1 研究背景与意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (3)
1.3 本文的主要研究内容 (6)
1.4 本文的内容安排 (7)
第二章位置服务中的隐私保护技术 (8)
2.1 基于位置服务的隐私保护 (8)
2.1.1 基于位置的服务 (8)
2.1.2 位置隐私的概念 (9)
2.1.3 位置服务隐私保护的对象 (10)
2.2 位置服务的隐私保护方法 (11)
2.2.1 隐私策略 (11)
2.2.2 虚假位置 (11)
2.2.3 假名技术 (12)
2.2.4 空间匿名 (13)
2.3 位置隐私保护框架 (15)
2.4 本章小结 (16)
第三章适用于连续查询的位置隐私保护系统 (17)
3.1 设计目标 (17)
3.2 总体概述 (18)
3.3 系统实现 (19)
3.3.1 系统组成 (19)
3.3.2 层次化结构 (20)
3.3.3 位置匿名服务器 (21)
3.4 用户参数 (23)
IV
万方数据
上海交通大学硕士学位论文
3.5 评价标准 (24)
3.6 本章小结 (25)
第四章基于网格密度的位置隐私保护方法 (26)
4.1 引言 (26)
4.2 基于四叉树的匿名空间查找算法（Interval Cloak） (26)
4.3 基于网格密度模型的隐私保护算法 (27)
4.3.1 基本思想 (27)
4.3.2 数据结构 (28)
4.4 位置模糊算法 (29)
4.4.1 相关概念 (29)
4.4.2 算法流程 (31)
4.4.3 最小包含区间查找 (32)
4.5 动态假名算法 (34)
4.5.1 算法原理 (34)
4.5.2 算法流程 (36)
4.5.3 轨迹隐私度量 (37)
4.6 本章小结 (38)
第五章实验仿真与分析 (39)
5.1 实验环境介绍 (39)
5.2 实验仿真结果与分析 (39)
5.2.1 总体运行效果 (39)
5.2.2 对比实验与分析 (41)
5.3 本章小结 (43)
总结与展望 (44)
本文总结 (44)
下一步的工作 (45)
参考文献 (46)
致谢 (49)
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 (50)
V
万方数据
上海交通大学硕士学位论文
图录
图1-1 中国LBS市场规模趋势图[4] (2)
图1-2 智能手机用户对LBS服务的态度 (3)
图2-1 位置服务系统结构 (8)
图2-2 虚假位置 (12)
图2-3 假名技术 (13)
图2-4 位置3-匿名 (13)
图2-5 模糊空间寻找策略 (14)
图2-6 独立节点框架结构 (15)
图2-7 分布式点对点框架结构 (15)
图2-8 第三方服务器框架结构 (16)
图3-1 系统总体架构 (18)
图3-2 层次化的系统结构 (20)
图3-3 位置匿名服务器实现方案 (21)
图4-1 Interval Cloak算法匿名空间求解过程 (27)
图4-2 网格密度模型简化示意 (29)
图4-3 位置模糊算法流程 (31)
图4-4 邻域扩张法举例 (33)
图4-5 边缘收缩法举例 (34)
图4-6 动态假名算法原理示例 (35)
图4-7 动态假名算法流程 (36)
图5-1 隐私请求度K对匿名成功率、仿真耗时、平均匿名面积的影响 (41)
图5-2 用户规模N对匿名成功率、仿真耗时、平均匿名面积的影响 (42)
VI
万方数据
上海交通大学硕士学位论文
表录
表4-1 区块信息表结构 (28)
表4-2用户状态表结构 (28)
表5-1 系统参数及用户隐私配置 (40)
表5-2 实验仿真运行结果 (41)
VII
万方数据
上海交通大学硕士学位论文
第一章绪论
1.1研究背景与意义
近年来，基于位置的服务[1]（Location Based Service,简称LBS）引起了人们的广泛关注，简单来说，基于位置的服务就是用户通过一组定位技术获得移动终端的位置信息（最常见的就是经纬度坐标），利用移动通信网络进行位置相关的服
务请求，得到位置服务厂商提供给移动用户本人或他人以及通信系统的各种与位置相关的服务。
位置服务在日常生活中有着广泛的应用，例如，用于地图导航搜索到某地的交通方式及沿途交通状况；用于信息检索查找附近银行、邮局、商场等公共设施位置；用于跟踪领域对航班、船舶、货物进行追踪等。美国学者Schilit[2]在1993
年首先将在哪里（空间信息）、和谁在一起（社会信息）和附近有什么资源（信
息查询）归为位置服务的基本内容。R.Bacher[3]在2004又将位置服务归纳为五
类：个人位置定位、路径导航、查询某个人或某个对象、识别某个人或某个对
象、事件检测等。
中国的位置服务起步于2002年11月，中国移动率先在旗下移动梦网品牌加入“我在哪里”、“你在哪里”、“找朋友”等的位置服务相关业务。由于当时移动通
信带块较窄、定位终端普及率低等原因，位置服务在初期并未引来足够关注。然而随着科技的发展，移动互联网概念逐渐深入人间。相对于传统互联网，移动互联网为用户提供了更广泛的网络连接，使人们连入互联网的方式不再受时间、地点限制。人们在使用互联网中拥有了地理维度的标签，产生了更多有趣的应用，因此，基于位置的服务被誉为移动互联网最耀眼的服务模式之一。如图1-1中国
LBS市场规模趋势图，据中国行业咨询网的数据显示中国LBS市场规模无论个人
还是行业均以指数速度进行增长，LBS应用已成为移动互联网中最受关注的服务应用，有着广泛而深刻的影响力。
- 1 -
万方数据