[发明专利]一种保护位置隐私的量子近邻查询方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于位置服务和隐私查询领域，具体地说是一种保护位置隐私的量子近邻查询方法。

背景技术

近年来，随着移动终端，无线通信技术和定位技术的迅猛发展，用户可以利用移动终端随时随地的获取自己的地理位置。移动终端和定位技术的结合促使了LBS的出现，也得到了国内外研究者的广泛关注，使得LBS得到了快速的发展。LBS是指用户利用移动终端，室内室外定位技术和无线通信技术获取自己的位置信息，在地理信息系统(Geographic Information System，GIS)的支持下，通过无线通信技术向服务提供商(Service Provider，SP)发送位置信息和查询请求，并从SP获取查询服务。

但一般的SP并没有为用户的位置信息提供安全有效的保护措施，位置信息的泄露严重侵犯了用户的个人隐私，甚至威胁着用户的安全。因此2003年，Gruteser和Grunwald提出了首个位置隐私保护方案，该方案应用了数据库k-匿名隐私模型，2009年，Chow等人提出了一个基于位置服务的隐私保护方案，从系统架构方面对位置隐私方案进行了总结，随后又有许多位置隐私保护方案相继被提出。

现有的经典位置隐私保护方案的安全性大多数基于k-匿名隐私模型、空间变换技术、位置干扰技术和隐私保护信息检索(Private Information Retrival，PIR)。k-匿名隐私模型和位置干扰技术由于引入许多虚假位置来混淆用户的真实位置，导致服务器的计算量激增，严重影响查询效率；空间变换技术的隐私保护强度完全依赖Hilbert填充曲线的五元参数的安全性，强度不可调节；同样PIR的隐私保护强度依赖于固化密钥的安全性，也不支持动态调节。

除此之外，大多数经典位置隐私保护方案的安全性是基于计算困难性的，例如，大整数因数分解问题和离散对数问题，这些困难性问题涉及到很多大整数的模幂运算，需要花费很多的计算资源，增加计算的复杂度。而且随着计算机计算能力的提高，特别是量子计算机的出现，经典位置隐私保护方案的安全性将会受到严重的威胁。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种保护位置隐私的量子近邻查询方法，以期能够同时保护查询用户的位置隐私和LBS数据库的安全性，而且能够降低LBS服务器的计算代价，从而减少通信双方的数据传输量，并降低通信开销。

本发明为解决技术问题所采用如下的技术方案是：

本发明一种保护位置隐私的量子近邻查询方法的特点是应用于由LBS服务器Bob向用户Alice提供隐私查询的服务区域中，所述量子近邻查询方法是按如下步骤进行：

步骤1：将所述服务区域的外接正方形的一个顶点设为原点O，将所述原点O的两条邻边分别设置为X轴和Y轴构成坐标系XOY，在所述坐标系XOY中，将所述服务区域的外接正方形划分为一个t×t的网格；并对每个网格进行顺序编号；

步骤2：在所述坐标系XOY中，所述用户Alice根据自身位置P(x_i,y_i)，得到自身所在的网格编号g_i，1≤g_i≤t²；

步骤3：建立数据库D；

步骤3.1：所述LBS服务器Bob选取一个大整数N，令N满足N≥t²且N＝2ⁿ；

步骤3.2：所述LBS服务器Bob根据所述服务区域中所有服务点的位置信息，建立具有N个数据项的数据库D，其中，任意第j个数据项记为D(j)，且D(j)＝1表示第j个网格内存在服务点，D(j)＝0第j个网格内没有服务点；

步骤4：所述LBS服务器Bob根据所述用户Alice的查询范围，基于不经意量子密钥分配方法建立一个N位的密钥，其中，所述LBS服务器Bob得到全部N位的密钥，所述用户Alice得到所述查询范围内的网格所对应的部分密钥；

步骤5：所述LBS服务器Bob利用所述N位的密钥对所述N个数据项的数据库D进行加密，得到N项的密文数据库C并进行公开；

步骤6：所述用户Alice根据自身所得到的部分密钥对所述密文数据库C进行解密，得到所述数据库D的查询范围内数据项，并根据所述坐标系XOY中的网格编号，得到自身查询范围内的所有服务点。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：