[发明专利]一种车联网中动态空间数据的安全语义感知搜索方法

说明书

本发明公开的一种车联网中动态空间数据的安全语义感知搜索方法，对标准数据集建立加密位置索引结构，同时对数据集加密，并将加密索引结构和密文数据集发送给公有云服务器，车辆采用主题模型对合法的车辆用户给定查询关键字集合w进行主体训练得到查询主题向量，车辆利用加密密钥和查询信息生成位置查找令牌和主题概率查找令牌，再然后通过位置查找令牌和主题概率查找令牌对加密位置索引结构进行搜索，并对搜索结果进行匹配度计算得到匹配集合，排序后得到结果集，私有云服务器将结果集的明文信息发送给车辆，该方法加快了地址位置的搜索效率，不影响向量运算后的比较结果，保证了公有云上的数据安全，也保证了用户查询的隐私信息。

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体为一种车联网中动态空间数据的安全语义感知搜索方法。

背景技术

基于位置的服务，例如空间关键字搜索(SKS)，在从社交媒体到车载特设网络(VANET)等许多不同的应用程序中越来越普遍。在VANET中，高速车辆之间的通信依赖于车载单元(OBU；包括无线通信，嵌入式系统，传感器和定位系统等复杂模块)和路边单元(RSU)。VANET(例如快速行驶的车辆)的动态特性加剧了设计和实施安全高效的SKS方案的挑战，例如，由于高速移动车辆与基础设施中的其他设备/系统之间的频繁通信，数据激增以及覆盖范围不足，解决蜂窝网络中约束的一种广泛使用的方法是发送搜索查询并从RSU检索内容。尽管RSU与车辆之间的网络链路具有相对较高的带宽和较低的延迟，但它要求车辆通过RSU连续传输消息。由于RSU处于物理暴露状态，因此它们很容易遭受广泛的攻击。

车辆用户可能不完全信任RSU和SKS服务提供商。由于来自车辆用户的搜索查询包含诸如实时坐标和搜索首选项之类的私人信息，因此查询的任何隐私泄露都可能产生不希望的后果。例如，用户正在搜索提供住宿的场所，而不是餐馆，而这种搜索的泄漏会影响用户的隐私。前向隐私也是支持动态更新的SKS方案中的一项基本要求。例如，文件注入攻击是一种适用于动态方案的典型攻击。在这种攻击中，对手会伪造一些数据，并将伪造的数据发送给数据所有者。在由数据所有者加密后，将伪造数据的密文外包给服务提供商进行存储。通过结合新插入的数据分析先前的查询，对手可能能够恢复一些外包数据和查询。这就要求针对VANET的SKS方案的设计必须同时考虑搜索效率和隐私保护。

可搜索加密(SE)可用于在VANET中实现保留隐私的空间关键字搜索。但是，许多现有的SE方案仅关注外包文档上的安全关键字搜索，而没有考虑范围限制。此外，车辆使用者的机动性需要更快和更有效的搜索过程，因为当车辆高速行驶时(例如每小时80英里)，车辆可能在几分钟之内就不在覆盖范围之内。公钥密码系统方案太耗时，无法提供实时搜索结果。因此，如何以持久的隐私方式返回满足诸如车辆用户的搜索意图和查询范围约束之类的条件的顶级结果仍然具有挑战性。

发明内容

本发明针对上述对车载自组网中可搜索加密技术的缺陷，提出了一种车联网中动态空间数据的安全语义感知搜索方法，解决已有技术中语义感知搜索效率和隐私保护之间的矛盾，以及增加考虑对地理位置范围的限制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种车联网中动态空间数据的安全语义感知搜索方法，包括以下步骤：

步骤1、私有云服务器为数据集D生成加密密钥；

步骤2、采用训练好的LDA主题模型对数据集D0集进行主题训练，得到每条记录对应商店的主题偏向向量，将数据集D0中的商家描述转换成主题偏向向量，得到标准数据集D；

步骤3、私有云服务器为标准数据集D建立加密的位置索引结构，同时对数据集D加密，并将加密索引结构和密文数据集发送给公有云服务器；

步骤4、车辆采用LDA主题模型对合法的车辆用户给定查询关键字集合w进行主体训练得到查询主题向量，车辆利用加密密钥和查询信息生成位置查找令牌和主题概率查找令牌；