基于差分隐私的连续位置隐私保护机制

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021123

通信学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 164-175.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2021123

基于差分隐私的连续位置隐私保护机制

李洪涛¹, 任晓宇¹, 王洁¹, 马建峰²

¹ 山西师范大学数学与计算机科学学院，山西临汾 041099
² 西安电子科技大学计算机科学与技术学院，陕西西安 710071

修回日期:2021-04-03 出版日期:2021-08-25 发布日期:2021-08-01
作者简介:李洪涛（1984- ），男，山东临沂人，博士，山西师范大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为网络信息安全、大数据安全及隐私保护、物联网安全等
任晓宇（1996- ），女，山西大同人，山西师范大学硕士生，主要研究方向为大数据安全及隐私保护、物联网安全等
王洁（1977- ），女，山西霍州人，博士，山西师范大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为网络信息安全、数据隐私保护
马建峰（1963- ），男，陕西西安人，博士，西安电子科技大学教授、博士生导师，主要研究方向为信道编码、密码学、无线和移动安全、系统可生存性等
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61702316);山西省自然科学基金资助项目(201901D111280);山西省自然科学基金资助项目(201801D221177);山西省软科学基金资助项目(2017041016-4)

Continuous location privacy protection mechanism based on differential privacy

Hongtao LI¹, Xiaoyu REN¹, Jie WANG¹, Jianfeng MA²

¹ College of Mathematics ＆Computer Science, Shanxi Normal University, Linfen 041099, China
² School of Computer Science and Technology, Xidian University, Xi’an 710071, China

Revised:2021-04-03 Online:2021-08-25 Published:2021-08-01
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61702316);The Natural Science Foundation of Shanxi Province(201901D111280);The Natural Science Foundation of Shanxi Province(201801D221177);Soft Science Project of Shanxi Province(2017041016-4)

摘要/Abstract

摘要：

针对连续使用基于位置的服务（LBS）会造成用户位置隐私泄露的问题，首先基于路网拓扑关系，提出了隐私级别划分算法——RPL算法，对敏感路段进行隐私级别划分。然后，提出差分隐私位置保护机制DPLPM，通过为敏感路段分配隐私预算并添加 Laplace 噪声，实现对位置数据的隐私保护。实验结果表明，所提机制能有效保护位置隐私，具有较高的数据可用性。

关键词: 基于位置的服务, 差分隐私, 位置隐私保护, 树结构

Abstract:

Aiming at the problem of users’ location privacy leakage caused by continuously using LBS, a road privacy level (RPL) algorithm was proposed based on road topological network, which divided the privacy level of the road sections around the sensitive locations.Then, a differential privacy location protection mechanism (DPLPM) was proposed.Privacy budget was allocated for sensitive road sections and Laplace noise was added to realize the privacy protection of location data.The experimental results show that the mechanism has high data availability while protecting the privacy of location information.

Key words: location-based service, differential privacy, location privacy protection, tree structure

中图分类号:

TN393

李洪涛, 任晓宇, 王洁, 马建峰. 基于差分隐私的连续位置隐私保护机制[J]. 通信学报, 2021, 42(8): 164-175.

Hongtao LI, Xiaoyu REN, Jie WANG, Jianfeng MA. Continuous location privacy protection mechanism based on differential privacy[J]. Journal on Communications, 2021, 42(8): 164-175.

图/表 16

图1

图2

表1

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表2

参考文献 19

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符号表示	符号含义
G	路网
SL^initial	初始敏感位置集合
PL^initial	隐私级别集合
NSL^initial	初始非敏感位置集合
V_max	最大运行速度
ε_t	t位置隐私预算
Z_t	真实位置
O_t	发布位置
W	真实轨迹
W′	发布轨迹
k	SL^initial的大小
η	距离阈值

方法	位置连续性	数据可用性	控制隐私预算	计算开销	结合路网实际情况
文献[17]方法	√	√	×	×	√
文献[12]方法	√	√	×	√	√
文献[18]方法	×	√	√	×	√
文献[19]方法	×	√	×	√	×
DPLPM	√	√	√	√	√

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