[发明专利]一种空间众包中的差分隐私空间数据发布方法

摘要

本发明公开了一种空间众包中的差分隐私空间数据发布方法，属于网络与信息安全领域。本发明通过对空间众包工作者的真实位置添加符合差分隐私机制的噪声，解决了现有技术中对空间众包中工作者的位置隐私保护无法抗背景知识攻击的问题，同时充分考虑了邻近划分区域数据分布较为相似的情况下噪声容易产生叠加的情况，并采用KD‑树划分对网格划分结果进行调整，从而降低了工作者位置隐私泄漏的风险，提高了数据发布的可用性以及工作者的参与积极性。

主权项

1.一种空间众包中的差分隐私空间数据发布方法，包括下列步骤：步骤1：移动服务提供商实时获取空间众包工作者真实的位置数据，并保存到移动服务提供商的数据服务器中，以保证向空间众包平台服务器提供实时的空间众包工作者的位置数据，响应该平台的查询请求；步骤2：当空间众包平台上的任务请求者向空间众包平台发起任务请求时，空间众包平台向移动服务提供商发起空间众包工作者位置数据查询请求；步骤3：移动服务提供商根据空间众包平台发起的空间众包工作者位置数据查询请求处理实时获取的空间众包工作者的位置数据，并构建一个关于空间众包工作者真实位置数据的差分隐私空间分解快照并返回给对应空间众包平台；其中构建差分隐私空间分解快照的具体过程为：步骤S31：针对多个空间众包工作者的真实位置数据D，采用满足差分隐私的伯努利随机采样处理，在原始的二维空间数据上抽取二维空间数据样本步骤S32：根据伯努利随机抽样的抽样概率η以及预设的隐私预算ε计算出整个待划分的二维空间数据域分割所需要的隐私代价εη，其中εη＝ln(eε‑1+η)‑lnη；并根据隐私预算分割比例λ分配两次划分时的隐私预算ε1和ε2，其中ε1＝λεη，ε2＝(1‑λ)εη；以及记录位于空间数据样本中的空间众包工作者的总数量N；步骤S33：基于隐私预算ε₁计算循环周期内部的第一次空间众包工作者位置空间划分粒度：将空间众包工作者的位置空间以粒度mi进行初始划分，得到当前划分层中的每个第一初始划分单元，将当前第一初始划分所得到的粒度为mi×mi的网格结构记为G1；向每个第一初始划分单元中添加满足尺度参数为的拉普拉斯分布的噪声得到处理后的空间众包工作者的二维空间数据集D₁′，并计算每个第一初始划分单元的数据点总值，其中L表示预设的划分层数上限；步骤S34：对网格结构G1进行划分调整处理：计算待划分调整处理的网格结构的平方和误差并判断与预设网络结构阈值的大小关系，若小于或等于，则将当前网格结构作为调整后的第一划分单元；若大于，则对前网格结构进行二分分割处理：枚举待分割的网格结构中的非边界线的每一条网格线，选择使得分割后的两个子网格结构的平方和误差之和最小的网格线作为当前待分割的网络结构的分割线；并对平方和误差大于网络结构阈值的子网格结构继续进行二分分割处理，直到分割后的子网格结构的平方和误差小于或等于网络结构阈值；将平方和误差小于或等于网络结构阈值的子网格结构作为调整后的第一划分单元；记任意网格结构的平方和误差为V，其计算公式为：其中noise_k表示当前网格结构的第k个第一初始划分单元的噪声值，K表示当前网格结构的第一初始划分单元数，noise表示当前网格结构的第一初始划分单元的噪声平均值；步骤S35：计算调整后的每个第一划分单元的单元工作者密度，若每个第一划分单元的单元工作者密度不超过预设密度阈值且当前划分层数不超过划分层数上限L时，则继续执行步骤S36；否则，进入步骤S39；其中，每个单元工作者密度为当前单元内单位平方千米面积下的工作者数量；步骤S36：基于隐私预算ε₂计算循环周期内部的第二次空间众包工作者位置空间划分粒度：其中N′_i表示网格结构G₁的所有第一初始划分单元的数据点总值的累积值；并将空间众包工作者的位置空间以粒度mj进行划分，得到当前划分层中工作者空间数据区域的每个第二初始划分单元，将当前第二初始划分所得到的粒度为mj×mj的网格结构记为G2；向每个第二初始划分单元添加满足尺度参数为的拉普拉斯分布的噪声得到处理后的空间众包工作者的二维空间数据集D₂′；步骤S37：对网格结构G2进行划分调整处理，得到调整后的第二划分单元；步骤S38：计算调整后的每个第二划分单元的单元工作者密度，若每个第二划分单元的单元工作者密度不超过预设密度阈值且当前划分层数不超过划分层数上限L时，则跳转到步骤S32进行循环划分；否则，进入步骤S39；步骤S39：基于当前划分结果得到空间众包工作者的差分隐私空间分解快照。