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手机位置隐私加密扭曲算法的改进

  原有加密扭曲算法都是把用户的完整地理位置信息上传给LBS服务器用于解析数据,或是LBS服务器把完整的反馈信息传送给用户。这样都会给用户的个人位置隐私信息带来巨大的安全隐患,黑客一旦截取到用户的地理位置请求信息或是LBS服务器反馈给用户的信息,通过一些技术手段进行破解后都会获取到用户完整的个人位置隐私信息。 

利用优化后的坐标转换方法处理源信息 

  本文决定引入坐标转换方法对用户地理位置坐标进行处理。其核心思想为:基于传统的k-匿名方法,在现有 LBS 系统结构的基础上,增加一个坐标转换机制,将用户发送给服务器端的地理位置信息全部经过坐标变换。LBS服务器接收到用户发送的经过坐标转换后的地理位置后,将相应的应答反馈给用户的移动终端。坐标变换参数由用户的个人终端随机产生,也就只有用户自己可以反向计算得出真实坐标,而匿名服务器因不知道坐标变换参数,故无法反向计算出用户的真实坐标,从而提高了系统的安全性[21]。坐标转换公式为以下式(1),其中x,y分别代表用户真实位置横纵坐标,x′,y′分别代表转换后的横纵坐标: 

  原算法中参数发生器为固定时间更新,如设定3 min为更新频率,这样存在很大的安全隐患,一旦黑客破解了坐标转换算法并获取到了更新频率,则该加密方法将形同虚设,白白浪费大量的性能开销。而且原算法是由第三方可信的匿名服务器负责坐标转换,仍然存在泄密可能。 

  因此,本文提出优化后的用户地理位置坐标转换方法。坐标转换算法改在用户终端上运行,并且在原参数发生器中添加时间参数t,时间参数t是由用户终端产生的随机数,其决定着参数发生器下次更新时间。改进后的参数发生器为,黑客即便掌握了参数发生器的参数产生算法,但由于无从得知关键参数t,因而无法破解LBS信息得到用户真实地理位置坐标。 

  3.2 用户位置请求信息碎片化处理 

  在用户的移动终端向LBS服务器进行地理位置请求之前,把用户的位置信息进行碎片化处理,并将碎片进行打包处理合成为一个看似完整的位置信息发送给不同的LBS服务器。每个LBS服务器仅仅可以获取到部分用户位置,例如:LBS服务器所实际得到的是用户所在的某个模糊区域Si,每个区域Si 中都包含有用户的确切位置区域loc的部分信息,却无法确认用户所在精确位置坐标。当LBS服务器将用户的地理位置区域信息回传给用户终端后,用户终端负责合成这些区域Si,剔除掉重叠、无用的未知区域信息,提取有用的用户位置信息碎片并进行合成,从而得到用户的精确定位的地理位置。该方法的优点首先是提高了安全性,即使黑客攻陷了一个LBS服务器或截取到一条用户的位置请求信息,只会得到错误的位置坐标或是一个模糊的区域;另外就是用户的地理位置信息是由多个LBS服务器共同得出来的,这样可以提高定位精度,避免LBS服务器的错误反馈信息。 

  3.3 哑元方式的隐私保护技术的优化 

  哑元应该由用户终端根据后台规则库中的规则随机产生哑元,规则库会时常进行更新,防止被他人破解。每个哑元将仅仅被使用一次,使用完毕后将被销毁作废,以防被恶意跟踪。并且,每个哑元都可以作为独立的用户地理位置请求与用户真实的地理位置请求共同发送给LBS服务器,LBS服务器无法判断该请求的来源是哑元,还是真实的用户,因此进一步提高了用户位置随机化方法的安全性。

  3.4 假名技术的改进 

  哑元以及真实的用户地理位置请求都将会使用假的用户标签,以便隐藏真实的用户身份。这些假的用户标签是有后台中专门的用户标签库随机产生,经过用户终端的一些处理,会随机替换覆盖掉原有真实的用户标签(用户名、登录账号、IP地址、MAC地址等),再发送给LBS服务器。这些用户标签使用完毕后立即作废,并且回收到后台标签库之中继续供其他用户使用。 

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