FCS 文章解读:DPPS——用于增强连续位置查询隐私的双重隐私保护方案

发布日期:2024-10-29浏览量:

  时不同方案的距离方差。从图7可以看出◆◆◆◆,随机方案的距离方差最大★★★,这反映了它完全忽略了匿名集中的位置分布。DLS和DLP的距离方差也很大★★◆,说明匿名集中的位置分布不够合理◆★■■■。贪心算法和EXA的距离方差相对较小,但其值随的变化波动较大■★◆◆,说明其在匿名集中的位置分布不稳定。相比之下,DPPS就衡量标准来说表现最好,表明该方案可以有效地构造合理的匿名集来防御攻击,从而保护位置隐私。

  为了有效地保护位置隐私,基于各种隐私保护技术提出了许多方案★★◆★◆◆,在这些技术中,基于虚拟生成算法的

  FCS 文章精要:武汉大学肖春霞教授团队:CRD-CGAN——基于类型一致性和相对性约束的多样性文本生成图象

  (3)为了提供查询概率匿名性◆■★■,提出了一种高级匿名算法(AKA)来构造隐藏区域。AKA通过同时考虑虚拟位置的分布、用户的查询半径和相邻位置之间的相关性■★◆,提高了隐私保护的效果。

  图1显示了一个简单的社会网络地图,该地图被划分为21*21个网格单元■■★◆★,其中每个网格单元都有自己的查询概率。本文利用DLS生成5个虚拟位置,形成一个6匿名集■★◆★■,保护用户的位置隐私。图1中绿色虚线表示考虑的时间间隔内可行驶的最远距离■■★★,近似计算如下:

  (4)为了验证所提出方案的有效性,基于GeoLife数据集进行了进一步的数值分析和实证评估◆◆■◆,该数据集是微软GeoLife项目中182个用户在超过5年的时间内收集的全球定位系统(GPS)轨迹数据集◆◆◆。

  DPPS的目的是生成真实且难以区分的虚拟位置。在DPPS中,建议AKA生成虚拟位置◆★★,同时主要关注以下几个方面来提高隐私保护水平:

  图2给出了两个连续位置集的示例,A和B表示用户访问的两个相邻的线◆★◆;表示虚拟位置,每个箭头上的数字表示了查询数量◆◆★◆■。基于用户所采取的轨迹历史◆★■■■,攻击者有可能猜测用户当前所采取的线次,而在A和A之后,B被查询了330次。由于33070,攻击者极有可能推断出B是真实位置,从而导致用户位置隐私泄露。简而言之,如果攻击者拥有关于连续位置之间的相关性的信息,则用户的位置信息可能在连续查询中受到损害◆◆◆◆■。

  (1)匿名集中的虚拟位置应该合理地分布在真实位置周围。与真实位置的距离不应超过

  的智能手机的广泛使用,基于位置的服务(IBSs)迅速普及,为人们的日常生活提供了前所未有的便利,然而,它们也引起了人们对隐私泄露的极大关注。特别地,位置查询可用于推断用户的敏感私人信息,如家庭地址、工作地点和约会地点。因此,研究者们提出了许多提供查询匿名的方案,但这些方案通常忽略了攻击者可以从连续LBS中连续位置之间的相关性推断出真实位置的事实。为了解决这一挑战,本文提出了一种新的双重隐私保护方案(DPPS),该方案包含两种隐私保护机制。首先,为了防止位置之间的相关性导致隐私泄露■■★◆◆,提出了一种基于隐马尔可夫模型(HMM)的关联模型来模拟用户的移动性和对手的预测概率◆★◆★◆■。其次◆◆■★■,为了提供每个单个位置的查询概率匿名性,提出了一种先进的-匿名算法来构建隐形区域■■★■★◆,在隐形区域中生成真实且不可区分的虚拟位置。为了验证DPPS的有效性和效率★★◆,本文在微软发布的现实数据集GeoLife数据集上进行了进一步的理论分析和实验验证★◆◆■。

  为了衡量当前位置的隐私程度,引入了转移熵,就两个连续位置之间的相关性而言◆◆◆■★,其充分考虑了查询概率◆■◆★◆★,因此可以更有效地表达位置隐私保护的程度。转移熵的计算公式如下:

  Frontiers of Computer Science (FCS)是由教育部主管■★◆■◆★、高等教育出版社和北京航空航天大学共同主办、SpringerNature 公司海外发行的英文学术期刊。本刊于 2007 年创刊,双月刊,全球发行。主要刊登计算机科学领域具有创新性的综述论文、研究论文等。本刊主编为周志华教授,共同主编为熊璋教授。编委会及青年 AE 团队由国内外知名学者及优秀青年学者组成■★。本刊被 SCI、Ei■★■★、DBLP★◆、INSPEC、SCOPUS 和中国科学引文数据库(CSCD)核心库等收录■◆■★★,为 CCF 推荐期刊■◆★◆◆★;两次入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”;入选“第4届中国国际化精品科技期刊”;入选“中国科技期刊卓越行动计划项目”。

  匿名。与现有方法不同,DLS仔细选择虚拟位置,考虑到侧信息也可能被对手利用,然而,所选择的虚拟位置离真实位置太远■■◆★★,因此很容易区分◆◆★。为了解决DLS的缺点,Sun等人提出了一种新的攻击模型■◆◆■★★,并设计了一种新颖的攻击模型虚拟位置隐私保护算法,然而,该算法只考虑查询概率与真实位置相似的虚拟位置◆◆★■,而忽略了这些假位置和真实位置构成的匿名空间内的位置分布问题。Sun等提出了一种基于划分兴趣区域的位置隐私保护算法。与传统方法不同■★,该方法在生成虚拟位置时独特地考虑了语义信息■★■★★,从而降低了真实位置的暴露概率★★◆■。

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  (2)为了有效捕获隐藏在连续位置关联中的侧信息,利用隐马尔可夫模型(HMM)根据用户的移动性对这些关联进行模拟,从而评估对手对连续匿名关联的预测概率◆■。

  《前沿》系列英文学术期刊由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行◆★◆★■。系列期刊包括基础科学■■★■■、生命科学■◆◆★、工程技术和人文社会科学四个主题◆★◆■◆■,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中12种被SCI收录,其他也被A&HCI◆■◆★★★、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录◆★★★◆■,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式■★◆■◆◆,保证文章以最快速度发表◆◆■■◆★。

  在实验中,DPPS与几种现有的解决方案进行了比较,包括随机方案、DLS、DLP■★、贪婪算法和EXA。

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  为了增强连续查询中位置隐私的保护,使用隐马尔可夫模型(HMM)对相邻位置和对手预测概率之间的相关性进行建模◆■★。图3描绘了基于HMM的关联模型的示意图,其中

  (1)DPPS通过同时考虑单个位置的匿名性和连续位置之间的相关性,实现了位置隐私的双重保护■★■★。