(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201611013779.6
(22)申请日 2016.11.17
(71)申请人 广东工业大学
地址 510062 广东省广州市越秀区东风东
路729号
(72)发明人 程良伦 郭慧 徐金雄
(74)专利代理机构 广东广信君达律师事务所
44329
代理人 杨晓松
(51)Int.Cl.
H04W 4/02(2009.01)
H04L 29/06(2006.01)
H04L 9/30(2006.01)
H04L 9/08(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
移动互联网技术在飞速发展，成为了现代人
们日常生活中的核心通信设备，随着设备数量的
增多及相关技术的日渐成熟，涌现出一大批基于
位置服务的应用程序(L o c a t i o n B a s e d
Service)，服务提供者需要知道用户的位置，才
能根据位置为其提供相应的服务，但用户提供的
求服务属性等隐私信息，但是LBS服务器一般是
不可信的，所以用户把这些信息发给LBS服务器，
就可能面临隐私信息泄露的危险。本发明针对上
述问题，提出一种LBS用户位置及身份隐私保护
方法，该方法通过对用户的位置及身份隐私加
密，有效阻止该用户请求信息上传到LBS服务器
途中，被恶意攻击者截获。且也对LBS服务器响应
消息加密，
防止攻击者的推演攻击。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 106792501 A 2017.05.31
C N 106792501
A
1.一种LBS用户位置及身份隐私保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：CA针对每个在线用户生成一对属于用户的密钥对<U private,U public>，且所有用户的公钥U public都在一个公开的公钥库中可以到；
S2：LBS服务器针对每种可能查询的属性生成一对RSA秘钥对<A private,A public>，将查询属性及生成的密钥对中的公钥发送到在线的用户终端中；
S3：用户终端发送查询请求信息之前，根据所请求服务的属性，用对应的公钥对信息进行加密；其中加密包括加密用户的身份信息及位置信息；
S4：LBS服务器在收到该加密请求之后，利用对应的私钥进行解密；
S5：针对用户位置及查询请求，查相关的数据库，挑选合适的响应消息，并从公钥库到用户对应的公钥，加密响应消息之后发送；
S6：用户收到消息之后，利用私钥解密得到该服务。
2.根据权利要求1所述的用户位置及身份隐私保护方法，所述的步骤S3，用对应的公钥对信息进行加密，具体包括如下步骤：
3.1首先将用户属性信息编码，建立属性值与数字字符串之间的映射，其中属性值包括用户的id及位置信息，具体格式如下所示：
上述格式是一个映射过程，用户id为其11位手机号码，因此映射之后的phoneNum为11位。location为经纬度表示，其中经度范围0-180，东经为E，西经为W；纬度范围0-90，北纬为N，南纬为S，因此后面的longitude为4位表示，(E,W)表示其中的一个，西经或东经；latitude为3位表示，(N,S)为南纬或北纬的一个
3.2将上述格式的数字字符串按两个一组，进行分组，假设字符串为k1k2k3…k11(h1h2h3
(E)g1g2(S))，其中g，h，k都表示阿拉伯数字0到9的一个，则分组之后格式如下：
k1k2k3k4k5k6k7k8k9k10k11(h1h2h3Eg1g2S)
3.3利用该用户查询属性值对应的公钥A public将得到的分组数据进行加密，之后按分组顺序组合，添加
一些必要信息之后发送给LBS服务器；具体加密过程如下：
3.3.1假设A public公钥为(m,n)，利用公式XX m modn＝YY，XX/n＝Q将3.2得到的分组数据进行计算，XX表示任意的两位数字分组，YY表示得到的加密数据；分组之后单独的一个数字X，则利用公式X m modn＝YY进行计算；n是两个保密素数p,q的乘积。
3.3.2计算完后，对得到的数据进行整理，得到最终的发送密文消息，其中包括对每个XX对应的Q值判断，如果Q＝0，则密文消息直接为YY；否则，密文消息为YY(Q)，格式如下：k1’k2’k3’k4’k5’k6’(Q1)k7’k8’k9’k10’(Q2)k11’(h1’h2’h3’Eg1’g2’S)
3.3.3将上述密文消息与查询属性service一起发送给LBS服务器。
3.根据权利要求2所述的用户位置及身份隐私保护方法，所述的步骤S4中，LBS服务器在收到该加密请求之后，利用对应的私钥进行解密，具体包括如下步骤：
4.1LBS服务器接收用户上传的请求信息，并根据请求信息中的请求服务属性调取与之对应的RSA私钥A private；
4.2LBS服务器利用获取的RSA私钥A private解密用户上传的请求消息，以获得用户的身份及用户所处的位置，具体包括如下步骤：
4.2.1假设到的对应私钥为A private为(w,n)，先将得到的密文消息进行两两分组；
4.2.2利用公式YY w modn＝ZZ，并判断该YY之后是否有Q，如果有，则ZZ＝ZZ+Q*n，ZZ为解密得到的明文分组；
4.2.3整理ZZ得到明文消息k1k2k3…k100k11(0h1h2h3Eg1g2S)，注意此处得到的电话号码为12位数字，其中第11位为0，去掉；位置坐标经度中的首个数字为0去掉，剩余的0保留，即为用户发送的明文消息；
4.3根据用户位置及请求属性，查相对应的数据库，提取满足要求的响应列表。
一种LBS用户位置及身份隐私保护方法
技术领域
[0001]本发明涉及移动互联网安全领域，更具体地，一种LBS用户位置及身份隐私保护方法。
背景技术
[0002]现如今，移动互联网技术在飞速发展，移动设备数量也与日俱增，成为了现代人们日常生活中的
核心通信设备，随着设备数量的增多及相关技术的日渐成熟，涌现出一大批基于位置服务的应用程序(Location Based Service)，服务提供者需要知道用户的位置，才能根据位置为其提供相应的服务，但用户提供的信息中不单只包括位置信息，还可能包含id，请求服务属性等隐私信息，但是LBS服务器一般是不可信的，所以用户把这些信息发给LBS服务器，就可能面临隐私信息泄露的危险。例如，如果一个用户想要附近的餐厅，则需要提交附近餐厅的请求。其中这些上传的数据中，就包含用户的敏感信息，包括用户身份、所在位置、请求服务属性。一旦这些信息被攻击者截获，就可能对用户的隐私造成威胁，甚至严重者可能造成严重伤害。
[0003]针对LBS中用户位置隐私保护问题，国内外研究者们进行了大量研究工作，其思想主要是通过对用户位置采用泛化、模糊或掩盖等技术方式，降低攻击者识别用户位置的能力。Gruteser等人最先把关系数据库的K匿名引入到LBS隐私保护领域，提出K匿名度量指标；随机化技术也被用于保护隐私，如DUMMY-Q方法，其通过产生哑元来迷惑攻击者，增加了攻击者识别真实位置的不确定性，但是该方法疏于考虑上下文及用户的运动模型，导致产生的哑元与实际的查询差别较大，从而攻击者很容易就能识别真实的哑元，起不到保护查询隐私的作用。
[0004]因此，本发明针对上述问题，提出一种LBS用户位置及身份隐私保护方法，该方法通过对用户的位置及身份隐私加密，有效阻止该用户请求信息上传到LBS服务器途中，被恶意攻击者截获。且也对LBS服务器响应消息加密，防止攻击者的推演攻击。
发明内容
[0005]本发明为了解决移动互联网中LBS用户位置及身份隐私安全问题，保护用户在得到服务的同时，其敏感信息不会被攻击者识别，提出一种LBS用户位置及身份隐私保护方法。最终达到双重加密的目的，对发送消息加密，有效抵抗了截获攻击；且对响应消息加密，有效的阻止了推演攻击。
[0006]为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
[0007]一种LBS用户位置及身份隐私保护方法方法，包括以下几个步骤：
[0008]S1：CA针对每个在线用户生成一对属于用户的密钥对<U private,U public>，其中U private 表示用户私钥，用来对自身接收到的加密消息解密；U public表示用户公钥，且所有用户的公钥U public都在一个公开的公钥库中可以到，便于其他参与者查，并利用该公钥加密发送给其的消息；
[0009]S2：LBS服务器针对每种可能查询的属性Service生成一对RSA秘钥对<A private, A public>，其中A private表示服务私钥，LBS服务器用其来对接收到的对应加密消息解密；A public 表示LBS服务器发送给用户终端的公钥，用户发送查询请求前，会用对应的公钥加密并发送；
[0010]S3：用户终端发送查询请求信息之前，根据所请求服务的属性，用对应的公钥对信息进行加密；其中加密包括加密用户的身份信息及位置信息。
[0011]S4：LBS服务器在收到该加密请求之后，利用对应的私钥进行解密；
[0012]S5：针对用户位置及查询请求，查相关的数据库，从中挑选合适的响应消息，并从公钥库到用户对应的公钥，加密响应消息之后发送；
[0013]S6：用户收到消息之后，利用私钥解密得到该服务。
[0014]在步骤3中，用户对发送的信息进行加密，具体包括如下步骤：
[0015] 3.1首先将用户属性信息编码，建立属性值与数字字符串之间的映射，其中属性值包括用户的id及位置信息(经纬度坐标)，其具体格式如下所示：
[0016]
[0017]上述格式是一个映射过程，用户id为其11位手机号码，因此映射之后的phoneNum 为11位。location为经纬度表示，其中经度范围0-180(东经为E，西经为W)；纬度范围0-90 (北纬为N，南纬为S)，因此后面的longitude为4位表示，(E,W)表示其中的一个，西经或东经；latitude为3位表示，(N,S)为南纬或北纬的一个。
[0018] 3.2将上述数字字符串按两个一组，进行分组，假设字符串为k1k2k3…k11(h1h2h3(E) g1g2(S))，其中g，h，k都表示阿拉伯数字0到9的一个，则分组之后格式如下：
[0019]k1k2 k3k4 k5k6 k7k8 k9k10 k11(h1h2h3Eg1g2S)
[0020] 3.3利用该用户查询属性值对应的公钥A public将得到的分组数据进行加密，之后按分组顺序组合，添加一些必要信息之后发送给LBS服务器；具体加密过程如下：
[0021] 3.3.1假设A public公钥为(m,n)，利用公式XX m modn＝YY，XX/n＝Q将3.2得到的分组数据进行计算，XX表示任意的两位数字分组，YY表示得到的加密数据。注意其中比较特殊的情况，有分组之后单独的一个数字X，则利用公式X m modn＝YY进行计算；
[0022] 3.3.2都计算之后，对得到的数据进行整理，得到最终的发送密文消息，其中包括对每个XX对应的Q值判断，如果Q＝0，则密文消息直接为YY；否则，密文消息为YY(Q)，格式如下：
[0023]k1’k2’k3’k4’k5’k6’(Q1)k7’k8’k9’k10’(Q2)k11’(h1’h2’h3’Eg1’g2’S)
[0024] 3.3.3将上述密文消息与查询属性service一起发送给LBS服务器。
[0025]在该身份及位置信息隐私保护方法中，每个查询属性对应的公钥，生成n的两个素数都是由服务器根据要求随机生成；
[0026]步骤4中，LBS服务器利用查询属性的私钥解密接收到的用户请求，并查响应，具体包括如下步骤：
[0027] 4.1LBS服务器接收用户上传的请求信息，并根据请求信息中的请求服务属性调取与之对应的RSA私钥A private；
[0028] 4.2LBS服务器利用获取的RSA私钥A private解密用户上传的请求消息，以获得用户的身份及用户所处的位置，具体包括如下步骤：
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