论文总字数：29545字

摘 要

近来，随着移动设备和无线通信的发展，随时获取个人设备的精确位置变成了很容易的事。因而，位置服务这类新的应用程序逐渐产生和发展起来。然而，当人们在体验基于位置的服务带来的便捷的时候，个人隐私泄露成为了众多学者关注的问题之一。

本文首先深入分析连续查询隐私保护和空间匿名隐私保护的设计思路和典型方案，在此基础上改进圆形区域匿名隐私保护方案的系统模型并分析影响隐私保护效果的关键因素。本文还提出面向连续查询的区域匿名保护策略，在圆形区域匿名隐私保护模型的基础上，考虑到追踪分析攻击，保护连续查询隐私。另外，本文在MaskIt基础上改进两种隐私检查方法，并提出应用缓存队列的优化策略。本文提出的匿名策略也使得用户可以个性化定制隐私保护级别，从而更符合用户个人的习惯和心理，以推进LBS应用的市场繁荣发展。

关键词：基于位置服务；隐私保护；连续查询；空间匿名

Research on the Privacy Preserving of Spatial Cloaking for Continuous Queries

Abstract

Recently, with the development of mobile devices and wireless communication, precise location can be fetched for personal equipment at any time as a quite easy thing. Therefore, new applications in location-based services appear and develop gradually. When people experience the convenience of location based services, personal privacy has become one of the issues scholars are concentrating on.

In this paper, we first analyze the ideas and typical schemes of continuous query privacy protection and spatial cloaking privacy protection. Then we improve the circular area cloaking model and analyze the key factors of privacy protection. This paper also presents a continuous query based region anonymity protecting strategy based on the previous cloaking model, taking the tracking analysis attacks into account. In addition, we apply two privacy checking methods of MaskIt into our model, and put forward an optimization strategy with a cache queue. The anonymous strategy enables users to customize the protecting level of privacy, according to users' personal habits and psychology, in order to promote the prosperity of LBS market.

Key words: Location-Based Services, Privacy Protection, Continuous Query, Spatial Cloaking

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2基本概念 2

1.1.3研究现状 3

1.1.4研究挑战 5

1.1.5研究意义 6

1.2本文目标和主要研究内容 7

1.3论文组织结构 7

第二章 相关工作 9

2.1 引言 9

2.2 连续查询隐私保护方案 10

2.2.1设计思路 10

2.2.2典型方案 11

2.3 空间匿名隐私保护方案 13

2.3.1设计思路 13

2.3.2典型方案 14

2.4 小结 17

第三章 圆形区域匿名隐私保护模型 19

3.1 引言 19

3.2 模型建立 19

3.2.1系统模型 19

3.2.2隐私度量 21

3.2.3效果分析 23

3.3 仿真实验与性能分析 25

3.3.1仿真环境与参数设置 25

3.3.2性能分析与评价 26

3.4 小结 29

第四章 面向连续查询的区域匿名保护策略 30

4.1 引言 30

4.2 模型建立 30

4.3 策略制定 30

4.3.1过滤隐私检查 30

4.3.1应用缓存队列机制优化 32

4.3.2可个性化定制级别保护 34

4.4 仿真实验与性能分析 34

4.4 小结 35

第五章 总结与展望 36

5.1 本文主要贡献 36

5.2 下一步展望 37

参考文献 38

本科期间获得奖项 41

致谢 42

第一章 绪论

1.1选题背景和意义

1.1.1研究背景

近年来，移动设备和无线通信迅速发展起来。移动设备配备了陀螺仪、GPS、重力感应器、加速度传感器等元件来提供个性化服务，随时获取个人移动设备的精确位置坐标变成了很容易的事。由于不管走到哪里，个人设备的个人属性都很强，而用户的位置便成了可知信息。因此，位置服务（Location Based Services，LBS）这类新的应用程序逐渐产生和发展起来。基于位置的应用越来越多，如微信、QQ可以分享给好友地图位置信息；百度糯米可以根据用户所处位置信息进行检索，查找在附近的优惠团购消息；百度地图可以查询路线、规划路线并进行导航；很多应用程序还可以获取当地的天气预报或紧急医疗服务等。网易也推出了“网易八方”LBS签到服务，早前的“街旁”也是使用比较广泛的LBS服务。新浪以推出新浪“微领地”标志着正式加入LBS大战，通过微领地与微博的结合为新浪微博业务带来更多盈利可能。

然而，许多的应用程序可能会收集本身运行需求之外的设备信息，或者与广告服务商合作，将用户的位置信息发送给广告商。所以，当人们在体验基于位置的服务带来的便捷的时候，已经意识到分享位置信息的风险已经超过了其便捷性。用户可以选择不安装或者不释放任何个人传感器数据给应用程序（例如在设备的设置中关闭某应用对传感器的访问权限^[1]），但那样就无法享用便捷的智能生活服务。无论是用户想要继续享受智能生活的便捷性，还是LBS服务提供商想要获取更多的盈利，其前提条件都是LBS行业能够蓬勃发展，这就离不开用户对应用程序的信任以及LBS提供商对道德和法律的遵守。所以，个人隐私泄露及保护成为了众多学者关注的问题之一。

1.1.2基本概念

基于位置的服务LBS是通过电信移动等运营商的无线电通讯网络（如GSM网、CDMA网、4G网）^[1]或者外部定位方式(如美国全球定位系统GPS、中国北斗卫星导航系统BDS)获取移动终端用户的位置信息（经纬度，或相对地理位置），利用地理信息系统平台的服务，为用户提供相应需求功能的一种增值业务。图1-1描述了典型LBS的架构。

图1-1 典型LBS架构

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