[发明专利]基于双云安全计算协议的用户地理位置近邻查询方法

说明书

本发明提出一种基于双云安全计算协议的用户地理位置近邻查询方法，用于解决现有用户地理位置近邻查询技术中存在的安全性不足和查询准确率较低的问题，实现步骤为：构建用户地理位置近邻查询模型；制定双云安全计算协议；查询中心生成密钥并分配；查询中心初始化k维二叉树并上传；用户对其位置信息进行加密并上传；位置服务提供商和计算服务提供商基于密态数据比较协议对加密后的k维二叉树更新；查询中心请求获取用户地理位置的k近邻查询结果；位置服务提供商和计算服务提供商基于双云安全计算协议进行k近邻查询；查询中心解密结果队列。

技术领域

本发明属于位置服务中的位置隐私保护技术领域，涉及一种用户地理位置近邻查询方法，具体涉及一种基于双云安全计算协议的用户地理位置近邻查询方法，可用于智能交通、物联网、环境监测和互联网社交等领域。

背景技术

得益于定位技术、移动终端技术和地理信息技术的蓬勃发展，基于位置服务近年来已经融入人们日常生活的方方面面，在智能交通、物联网、环境监测和互联网社交等领域得到广泛的应用并带来巨大的经济利益，其中近邻查询作为位置服务的一种重要的服务形式在兴趣点查询、位置共享等应用场景有着重要的作用。然而位置服务给人们带来极大方便的同时也给用户的个人隐私带来潜在的风险。恶意攻击者通过多查询攻击、背景知识攻击等方式直接获取或者推测出用户的空间位置、行动路径、兴趣爱好、健康状况等敏感信息，一旦这些信息被用于违法犯罪，造成的后果将不堪设想。

目前位置服务近邻查询的隐私保护技术有混淆法、匿名法、加密法等技术。申请公布号CN110248315A，名称为“一种基于双锚点的位置隐私保护方法”，公开了一种用户地理位置近邻查询方法，该方法通过构造多个用户的匿名区，使用匿名区代替用户真实位置提交查询请求给位置服务器，使攻击者无法区分匿名区中的多个用户，保证用户的位置安全，通过使用基于双锚点的查询方法，使得查询结果能保证满足用户的匿名请求，且可在匿名状态下得到用户位置近邻查询结果。但是该方法的隐私保护效果依赖于所构建的匿名区的用户数量，用户数量过少，隐私保护效果变差，安全性较低；用户数量过大，匿名区过大，用户地理位置近近邻查询的准确率变低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了基于双云安全计算协议的地理位置查询方法，用于解决现有技术中存在的安全性较差和查询准确率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)构建用户地理位置近邻查询模型：

构建包括查询中心和用户集合D＝{d_i|1≤i≤I,I≥2}，以及由位置服务提供商LSP和计算服务提供商CSP组成的云服务器的用户地理位置近邻查询模型，其中用户集合D对应的位置信息集为 P＝{p_i＝(x_i,y_i,u_i)|1≤i≤I,I≥2}，d_i表示位置信息为p_i＝(x_i,y_i,u_i)的第i个用户，x_i和y_i表示d_i所在位置的横坐标和纵坐标，u_i表示d_i的包含身份标识和健康状况的标识信息，I表示用户的总个数；

(2)制定双云安全计算协议：

制定包括密态数据比较协议和密态数据欧氏距离计算协议的双云安全计算协议，实现步骤为：

(2a)制定包括密态数据比较协议：

(2a1)LSP通过正整数r，计算输入给LSP的密文的一级中间常量以及输入给LSP的密文的一级中间常量再采用DT-PKC的部分解密算法PMDes1(·)，通过部分私钥mk₁对一级中间常量A₁和B₁分别进行部分解密，得到部分明文A₁'和B₁'：