CN103428688A - 车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，本发明通过匿名区域服务设置匿名区域来代替车辆的真实位置，从而保护位置服务隐私；本发明所提出的匿名区域至少有l条道路和k辆车，符合道路分布均衡性、满足位置隐私需求，可以阻止连续位置服务中所存在的连续查询攻击、最大速度攻击和速度差值攻击；可以平衡查询精确度和匿名等级之间的矛盾；可以应用于车载自组织网络的连续位置服务查询业务中的特点。

Description

车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种匿名区域的设置更符合道路分布均衡性，增强了车辆的抗连续查询攻击能力、抗最大速度攻击能力及抗速度差值攻击能力的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法。

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network，VANET)是由车与车、车与路边单元(Roadside Units，RSUs)相互通信构成的一种结构开放的车辆间通信的智能交通***。位置服务(Location BasedServices，LBS)是由VANET和卫星定位***结合在一起所提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得车辆的位置信息，提供给车辆和位置服务器，实现各种与位置相关的业务。然而，位置服务被寄予最具有增值潜力业务的同时，也给人们带来极大的隐私威胁。攻击者可以在未经授权的情况下，通过窃听位置信息等方式跟踪用户的运动轨迹，访问到位置服务器中用户的原始位置数据，并计算推理得知他人与位置信息相关的隐私信息。如果这些隐私威胁得不到解决，那么LBS业务将直接受到影响，甚至根本不能被相关人员所接受并使用。因此，位置服务隐私保护成为影响LBS业务增长的基础性、关键性问题。

已有的位置服务隐私保护方法大部分采用k-匿名机制，其主要思想是借助于匿名服务器对该车辆位置和其它k-1个车辆位置匿名处理，从而隐藏车辆的真实位置。这些方法只考虑单个LBS业务下如何满足车辆的隐私需求，然而在连续LBS业务时，攻击者通过历史匿名区域可以推测出车辆的真实位置。Chow等人在查询消息的生命周期内让所有匿名区域包含相同的车辆，从而避免攻击者跟踪一系列查询消息而发起的连续查询攻击。尽管该方法能够保证匿名区域内的k个车辆发送查询消息的概率相同，但如果攻击者获得车辆在t_i时刻的匿名区域CR_i和最大限速值v，可以推测出车辆的位置。Xu、Pan等提出连续查询中位置隐私保护方法，阻止因已知最大速度而发起的最大速度攻击。但是上述方法不能直接用在车载自组织网络VANET中，其原因如下：在VANET中，车辆行驶轨迹受到道路限制，如果匿名区域内的k个车辆全行驶在同一条道路上，攻击者仍旧很容易获得车辆的位置隐私。

此外，一些学者针对道路受限特点提出单个LBS业务下的位置隐私保护方法。例如Wang、徐建等采用不同的匿名算法使得匿名区域尽可能包含多条道路。由前所述，单个LBS业务的位置隐私保护方法无法直接用在连续LBS业务。另外，尽管匿名区域能够保护车辆位置信息，但随着匿名区域增大，会导致查询位置的精确度降低，从而影响LBS的使用效果。

综上所述，上述所有的位置隐私保护方法存在如下问题：

(1)无法直接运用在VANET中。由于车辆行驶轨迹受道路限制，如果匿名区域内的k个车辆全行驶在同一条道路上，攻击者很容易获得车辆的位置隐私。

(2)没有考虑连续位置服务中的速度差值攻击。如果车辆发送一系列位置服务请求分组，攻击者根据上一个匿名区域、最大行驶速度和最小行驶速度可以推测出该车辆的行驶轨迹，我们定义为该攻击模式为速度差值攻击。

(3)匿名等级与查询精确度存在矛盾，匿名等级越高，匿名区域也越大，从而导致LBS的查询精确度降低，随之也降低了LBS的服务质量。

中国专利授权公开号：CN101720059A，授权公开日2010年6月2日，公开了一种车载移动自组织网络路由的实现方法，包括以下步骤：每个交叉路口设置节点，源节点在转发数据包时，可以向自己所在路段一端距离目的节点较近的节点转发；节点在转发数据包时，首先判断邻居表中是否有距目的节点更近的节点，若有，则直接将数据包转发给对应的节点；否则按照路段选择算法选择相邻的不是刚刚接收数据包的路段，并且路段方向靠近目的节点的路段，然后指定所选路段上另一端节点为路段接收端节点；路由节点从不同路段接受到相同源节点发送来的同一个数据包时，选择一条接收数据包成功率较高，且延迟时间较短的最优路径，同时禁用那些非最优接收路径。不足之处是，该发明功能单一，没有连续位置服务隐私保护功能。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的连续位置服务的位置隐私保护过程中，没有考虑车辆行驶轨迹的受限特点、匿名等级与查询精确度之间的矛盾问题，无法直接应用于拓扑动态变化的车载自组织网络中的不足，提出了一种匿名区域的设置更符合道路分布均衡性，增强了车辆的抗连续查询攻击能力、抗最大速度攻击能力及抗速度差值攻击能力的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，汽车上的终端为车载自组织网络的移动节点，所述终端包括无线收发模块、微处理器和存储器；微处理器与设于汽车上的车速传感器和GPS定位仪电连接；所述移动节点与若干个匿名服务器无线连接，匿名服务器与位置服务器通过无线方式或有线方式相连接；所述的匿名服务器包括无线收发模块、微处理器和存储器。

匿名服务器是安全的，攻击者无法得到匿名服务器的信息；位置服务器的信息攻击者可能获得；

包括如下步骤：

(1-1)在匿名服务器内设定速度差值攻击模型，速度差值攻击模型为车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i发送位置服务请求分组，匿名服务器产生一个匿名区域CR_i；

匿名服务器设定车辆u_i的速度在

之内，其中

是平均速度，ε是行驶速度误差，ε由匿名服务器设定；

定义时刻t_i+1的扩展区域PAB_i+1是以匿名区域CR_i为中心，半径为

的内圆和半径为

的外圆之间的区域；

定义时刻t_i+1的匿名区域CR_i+1和PAB_i+1的重叠区域为OA_i+1；

当重叠区域OA_i+1内只有一辆车时，则设定所述辆车为车辆u_i，将车辆u_i的位置信息定义为攻击者得到的车辆位置信息；

在匿名服务器内设定最小计算开销算法，最小计算开销算法为：设定候选匿名区域Ф_i+1由车辆u₁，u₂，...，u_N组成，u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，N]，N为Ф_i+1内的车辆总数，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_N)，max(x₁，x₂...x_N)，min(y₁，y₂...y_N)，max(y₁，y₂...y_N)]；；

(1-2)在匿名服务器中设定位置隐私模型：设定匿名区域CR_i+1上至少有k辆车和l条道路；重叠区域OA_i+1上至少有k辆车和l′条道路；匿名区域CR_i+1的面积≤A_max，其中k，k′，l，l′，A_max由匿名服务器设定；

(1-3)车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i+1发送一个位置服务请求分组，所述分组包括车辆u_i的标识符、车辆u_i的位置信息、车辆u_i的查询内容；其中车辆u_i的标识符由车辆的微处理器设定，车辆u_i的位置信息由GPS定位***获得，车辆u_i的查询内容由车辆u_i的微处理器设定；

(1-4)匿名服务器根据位置隐私模型确定候选车辆集合Ω_i+1和候选道路集合Ψ_i+1；

(1-4-1)匿名服务器设定Ω_i+1和Ψ_i+1均为空集合；

(1-4-2)匿名服务器内存储有公路网信息，匿名服务器计算公路网上每条道路到车辆u_i的最短距离，将按照最短距离排序的所有道路存储到匿名服务器的存储器中，并将其中l条距离最短的道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中；

(1-4-3)匿名服务器记录落在候选道路集合Ψ_i+1内的所有道路的车辆标识符和车辆位置信息，并将车辆标识符和车辆位置信息存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-4-4)当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，转入步骤(1-4-5)；

(1-4-5)匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并将第l+1条道路上的车辆标识符和车辆位置存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-4-6)当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，使l值增加1，重复(1-4-5)；

(1-5)匿名服务器根据道路行驶上限速度得到车辆u_i的扩展区域PAB_i+1，根据位置隐私模型确定候选匿名区域Ф_i+1；

(1-5-1)将Ω_i+1上的车辆标识符和车辆位置和Ψ_i+1上的道路信息存储到候选匿名区域Ф_i+1中；

(1-5-2)当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，转入步骤(1-5-3)；

(1-5-3)匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并存储第l+1条道路的车辆标识符和车辆位置到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-5-4)当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，使l值增加1，重复(1-5-3)；

(1-6)当Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数≥k′并且Ψ_i+1内落在PAB_i+1中的道路数≥l′时，匿名服务器根据候选匿名区域Ф_i+1采用最小计算开销算法构建最终的匿名区域CR_i+1；

(1-7)匿名服务器把匿名区域CR_i+1、车辆u_i的查询内容发送到位置服务器；

(1-8)位置服务器根据匿名区域CR_i+1，把对应于车辆u_i的查询内容的位置信息发送给匿名服务器；

(1-9)匿名服务器根据位置服务器发送的信息，把对车辆u_i的查询内容相关的信息发送给车辆u_i。

本发明的速度差值攻击模型，可以从道路攻击和位置攻击来衡量速度差值攻击程度；

(1)道路攻击：

攻击者获得位置服务请求分组之后，把匿名区域CR_i、相对应的收到位置服务请求分组时间记录在链表中；攻击者的目标是尽可能的找到车辆u_i所在的道路，即max(Pr(u_i：e_l→e_j))，e_l，e_j∈CR_i，其中Pr(u_i：e_l→e_j)表示车辆u_i从道路e_l行驶到道路e_j的概率；当攻击者获得下一个位置服务请求分组之后，根据链表中记录的CR_i和CR_i+1，可以推算出车辆u_i落在道路e_j的概率为 $\mathrm{Pr}(e_l\→e_j)=\frac{1}{l^{\′}}\max \left(\mathrm{Pr}(u_i:e_l\→e_j)\right);$

(2)位置攻击：

假设匿名区域CR_i上有车辆u₁，u₂，...，u_N，车辆u_m位置坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，N]，N为匿名区域CR_i的车辆总数，定义匿名区域CR_i的中心点坐标为(x_o，y_o)，定义时刻t_i+1的位置概率密度函数为f_u(r)，其中r为其他车辆到中心点的距离；匿名区域CR_i的车辆u_m到中心点的距离为

攻击者能够推测出车辆u_i在时刻t_i+1落在车辆u_m位置的概率为

位置隐私模型中参数A_max的引入，其目的是平衡查询精确度和匿名等级之间的平衡。

与Wang、徐建等人所提出的位置服务隐私保护方法相比，本发明中，重叠区域OA_i+1上至少有k辆车和l′条分路，从而能够阻止连续查询攻击、最大速度攻击和速度差值攻击。

与Xu、Pan等提出连续查询中位置隐私保护方法相比，本发明通过匿名区域包含多条道路来提高抗速度差值攻击，从而保护连续位置服务查询的隐私。

本发明具有所设定的匿名区域满足位置隐私需求，可以阻止连续查询攻击、最大速度攻击和速度差值攻击；可以平衡查询精确度和匿名等级之间的矛盾；可以应用于车载自组织网络的连续位置服务查询业务中。

作为优选，匿名服务器内还设有最小通信开销算法：

设定候选匿名区域Ф_i+1由与车辆u_i的距离最短的k辆车组成，车辆u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，k]，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_k)，max(x₁，x₂...x_k)，min(y₁，y₂...y_k)，max(y₁，y₂...y_k)]组成；

所述步骤(1-6)中，当Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数≥k′并且Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数≥l′时，匿名服务器根据候选匿名区域Ф_i+1采用最小计算开销算法或最小通信开销算法构建最终的匿名区域CR_i+1。

作为优选，所述匿名区域CR_i内的车辆为2至12个。

作为优选，所述k为2至12，k′为2至12。

作为优选，所述l为1至6，l′为1至6。

作为优选，查询内容包括餐馆、医院、加油站、车站、旅馆、学校。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)本发明所涉及到的匿名区域满足位置隐私需求，可以阻止连续查询攻击、最大速度攻击和速度差值攻击；(2)本发明可以平衡查询精确度和匿名等级之间的矛盾；(3)本发明可以应用于车载自组织网络的连续位置服务查询业务中。

附图说明

图1是本发明的车辆u_i的重叠区域OA_i+1的一种示意图；

图2是本发明的公路网的一种结构示意图；

图3是本发明的一种流程图；

图4是本发明的匿名区域CR_i+1与A_max的比例与k之间的一种关系图；

图5是本发明的匿名区域CR_i+1与A_max的比例与l之间的一种关系图；

图6是本发明的匿名区域CR_i+1的一种累积分布函数；

图7是本发明的道路攻击与k值之间的一种关系图；

图8是本发明的位置攻击与k值之间的一种关系图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图3所示的实施例是一种车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，汽车上的终端为车载自组织网络的移动节点，终端包括无线收发模块、微处理器和存储器；微处理器与设于汽车上的车速传感器和GPS定位仪电连接；移动节点与匿名服务器无线连接，匿名服务器与位置服务器通过无线方式相连接；匿名服务器包括无线收发模块、微处理器和存储器；包括如下步骤：

步骤100，在匿名服务器内设定速度差值攻击模型，速度差值攻击模型为车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i发送位置服务请求分组，匿名服务器产生一个如图1所示的匿名区域CR_i；

匿名服务器设定车辆u_i的速度在

之内，其中

是平均速度，ε是行驶速度误差，ε由匿名服务器设定；

定义时刻t_i+1的扩展区域PAB_i+1是以匿名区域CR_i为中心，半径为

的内圆和半径为

的外圆之间的区域；

定义时刻t_i+1的匿名区域CR_i+1和PAB_i+1的重叠区域为OA_i+1；

当重叠区域OA_i+1内只有一辆车时，则设定所述辆车为车辆u_i，将车辆u_i的位置信息定义为攻击者得到的车辆位置信息；

在匿名服务器内设定最小计算开销算法，最小计算开销算法为：设定候选匿名区域Ф_i+1由车辆u₁，u₂，...，u_N组成，u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，N]，N为Ф_i+1内的车辆总数，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_N)，max(x₁，x₂...x_N)，min(y₁，y₂...y_N)，max(y₁，y₂...y_N)]；

匿名服务器内还设有最小通信开销算法，最小通信开销算法为设定候选匿名区域Ф_i+1由与车辆u_i的距离最短的k辆车组成，车辆u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，k]，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_k)，max(x₁，x₂...x_k)，min(y₁，y₂...y_k)，max(y₁，y₂...y_k)]组成；

步骤200，在匿名服务器中设定位置隐私模型：设定匿名区域CR_i+1上至少有k辆车和l条道路；重叠区域OA_i+1上至少有k辆车和l′条道路；匿名区域CR_i+1的面积≤A_max，其中k，k′，l，l′，A_max由匿名服务器设定；

步骤300，车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i+1发送一个位置服务请求分组，所述分组包括车辆u_i的标识符、车辆u_i的位置信息、车辆u_i的查询内容；其中车辆u_i的标识符由车辆的微处理器设定，车辆u_i的位置信息由GPS定位***获得，车辆u_i的查询内容由车辆u_i的微处理器设定；

步骤400，匿名服务器根据位置隐私模型确定候选车辆集合Ω_i+1和候选道路集合Ψ_i+1；

步骤401，匿名服务器设定Ω_i+1和Ψ_i+1均为空集合；

步骤402，匿名服务器内存储有公路网信息，匿名服务器计算公路网上每条道路到车辆u_i的最短距离，将按照最短距离排序的所有道路存储到匿名服务器的存储器中，并将其中l条距离最短的道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中；

步骤403，匿名服务器记录落在候选道路集合Ψ_i+1内的所有道路的车辆标识符和车辆位置信息，并将车辆标识符和车辆位置信息存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

步骤404，当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，转入步骤405；

步骤405，匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并将第l+1条道路上的车辆标识符和车辆位置存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

步骤406，当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，使l值增加1，重复步骤405；

步骤500，匿名服务器根据道路行驶上限速度得到车辆u_i的扩展区域PAB_i+1，根据位置隐私模型确定候选匿名区域Ф_i+1；

步骤501，将Ω_i+1上的车辆标识符和车辆位置和Ψ_i+1上的道路信息存储到候选匿名区域Ф_i+1中；

步骤502，当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，转入步骤503；

步骤503，匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并存储第l+1条道路的车辆标识符和车辆位置到候选车辆集合Ω_i+1中；

步骤504，当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，使l值增加1，重复步骤503；

步骤600，当Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数≥k′并且Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数≥l′时，匿名服务器根据候选匿名区域Ф_i+1采用最小计算开销算法或最小通信开销算法构建最终的匿名区域CR_i+1；

步骤700，匿名服务器把匿名区域CR_i+1、车辆u_i的查询内容发送到位置服务器；

步骤800，位置服务器根据匿名区域CR_i+1，把对应于车辆u_i的查询内容的位置信息发送给匿名服务器；

步骤900，匿名服务器根据位置服务器发送的信息，把对车辆u_i的查询内容相关的信息发送给车辆u_i。

例如：如图2所述的公路网上的道路信息和车辆信息，其中n_i(2.5，6)表示道路的交叉口n_i的位置是(2.5，6)，道路n₁₅n₁₂上有车辆u_p和车辆u_n，车辆u_i到道路

分别为

0、0.5、

设定l＝3，目标车辆u_i的位置(6，4.5)，匿名服务器所确定的Ψ_i+1包括

Ω_i+1上有车辆u_i、u_q、u_m、u_l；设定k＝6，匿名服务器需要添加道路

到Ψ_i+1，Ω_i+1内的车辆更新为u_i、u_q、u_m、u_l、u_n、u_p；

以下为仿真实验结果：

仿真实验参数配置如下：实验中所涉及的公路为美国的一个城市Oldenburg，该城市道路总数为7035条，交叉路口总数为6105，根据T.Brinkhoff所提出的基于网络的交通流量模型产生车辆和它们的行驶轨迹。车辆每隔60秒发送一个位置服务请求分组，匿名区域处理时间小于查询请求间隔60秒。实验中，分别对本发明、Xstart方法、K-anonymity方法进行性能比较。其中本发明包括含有最小计算开销算法和最小通信开销算法，将最小计算开销算法称为Directcloaking方法，将最小通信开销算法称为Mincloaking方法，Xstart是Wang等人所提出的单个LBS业务的路网隐私保护方法，K-anonymity方法是指连续LBS业务下匿名区域CR_i至少包括k辆车和重叠区域OA_i+1包括k′辆车的位置隐私保护方法。

图4给出了匿名区域CR_i+1与A_max的比例随k值之间的变化。实验参数为k′＝2、l＝3、l′＝3。

由图4可知：匿名区域CR_i+1与A_max的比例随着k值增加而增大，其原因在于随着k值增加，需要更多的车辆被包含在匿名区域中。此外当k值较小时，K-anonymity方法中匿名区域最小，其原因在于K-anonymity方法中匿名区域只需满足k辆车。随着k值增加，本发明的Mincloaking方法、XStart方法、K-anonymity方法的匿名区域大小非常接近，其原因在于随着k值增加，所需的匿名区域增大，从而匿名区域上包含多条道路的概率也随之提高。当k值大于6时，本发明的Mincloaking方法更加适合车载自组织网络的连续位置查询服务。

图5给出了匿名区域CR_i+1与A_max的比例随l值之间的变化。实验参数为k＝6、k′＝2。本发明的Directcloaking方法、本发明的Mincloaking方法和XStart方法中，匿名区域与A_max的比例随着l值增加而增大，而K-anonymity方法却保持不变。这主要由于K-anonymity方法中不考虑l条道路。

图6给出了匿名区域CR_i+1的累积分布函数。在本发明的Mincloaking方法中，当k＝5、l＝3时，超过80％的匿名区域面积小于1.5km²；当k＝9、l＝3时，超过80％的匿名区域面积小于2km²。在本发明的Directcloaking方法中，当k＝5、l＝3时，超过80％的匿名区域面积小于5km²；当k＝9、l＝3时，超过80％的匿名区域面积小于6km²。由此可见，本发明所提出的两种方法所产生的位置服务器处理开销可以被车载自组织网络的LBS业务所接受。

图7给出了各种算法在道路攻击下攻击者得到目标车辆所在道路的概率。实验参数为k′＝2，l′＝3，l＝3，与K-anonymity方法和XStart方法相比，本发明的Directcloaking方法和Mincloaking方法的目标车辆所在道路被攻击者推测出的概率最低。其原因是：在本发明中，匿名区域CR_i+1上至少有k辆车和l条分路；重叠区域OA_i+1上至少有k辆车和l′条分路。由此可知：本发明能够增强抗速度差值攻击能力，提高车载自组织网络的位置服务隐私安全。

图8给出了各种算法在位置攻击下攻击者得到目标车辆位置的概率。实验参数为k′＝2、l′＝3、l＝3。由图可知，由于本发明的Directcloaking方法的匿名区域最大，使得攻击者得到目标车辆位置的概率最低。K-anonymity方法中，随着k值增加，攻击者得到目标车辆位置的概率先急速下降后缓慢减少。而对于本发明的Mincloaking方法和XStart方法中，攻击者得到目标车辆位置的概率随着k值增加而缓慢减少。

综上所述，本发明有如下特点：

(1)与XStart方法相比，本发明所建立的匿名区域至少包含k辆车和l条道路、重叠区域至少包含k′辆车和l′条道路，可以阻止连续查询攻击、最大速度攻击和速度差值攻击等，可以应用于车载自组织网络的连续位置服务查询业务中；

(2)与Xu、Pan等提出连续查询中位置隐私保护方法相比，本发明通过匿名区域包含多条道路来提高抗速度差值攻击，从而保护车载自组织网络中连续位置服务查询隐私；

(3)由6可知：本发明所产生的匿名区域对位置服务器查询处理开销所造成的影响不大，可以被车载自组织网络的位置服务应用所接受；

(4)由图7和图8可知，本发明能够增强抗速度差值攻击能力、抗连续查询攻击能力、抗最大速度攻击能力，提高车载自组织网络的位置服务隐私安全。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，汽车上的终端为车载自组织网络的移动节点，所述终端包括无线收发模块、微处理器和存储器；微处理器与设于汽车上的车速传感器和GPS定位仪电连接；所述移动节点与若干个匿名服务器无线连接，匿名服务器与位置服务器通过无线方式或有线方式相连接；所述的匿名服务器包括无线收发模块、微处理器和存储器；其特征是，包括如下步骤：

(1-1)在匿名服务器内设定速度差值攻击模型，速度差值攻击模型为车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i发送位置服务请求分组，匿名服务器产生一个匿名区域CR_i；

匿名服务器设定车辆u_i的速度在

之内，其中

是平均速度，ε是行驶速度误差，ε由匿名服务器设定；

定义时刻t_i+1的扩展区域PAB_i+1是以匿名区域CR_i为中心，半径为

的内圆和半径为的外圆之间的区域；

定义时刻t_i+1的匿名区域CR_i+1和PAB_i+1的重叠区域为OA_i+1；

当重叠区域OA_i+1内只有一辆车时，则设定所述车为车辆u_i，将车辆u_i的位置信息定义为攻击者得到的车辆位置信息；

在匿名服务器内设定最小计算开销算法，最小计算开销算法为：设定候选匿名区域Ф_i+1由车辆u₁，u₂，...，u_N组成，u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，N]，N为Ф_i+1内的车辆总数，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_N)，max(x₁，x₂...x_N)，min(y₁，y₂...y_N)，max(y₁，y₂...y_N)]；

(1-2)在匿名服务器中设定位置隐私模型：设定匿名区域CR_i+1上至少有k辆车和l条道路；重叠区域OA_i+1上至少有k辆车和l′条道路；匿名区域CR_i+1的面积≤A_max，其中k，k′，l，l′，A_max由匿名服务器设定；

(1-3)车辆u_i的无线收发模块在时刻t_i+1发送一个位置服务请求分组，所述分组包括车辆u_i的标识符、车辆u_i的位置信息、车辆u_i的查询内容；其中车辆u_i的标识符由车辆的微处理器设定，车辆u_i的位置信息由GPS定位***获得，车辆u_i的查询内容由车辆u_i的微处理器设定；

(1-4)匿名服务器根据位置隐私模型确定候选车辆集合Ω_i+1和候选道路集合Ψ_i+1；

(1-4-1)匿名服务器设定Ω_i+1和Ψ_i+1均为空集合；

(1-4-2)匿名服务器内存储有公路网信息，匿名服务器计算公路网上每条道路到车辆u_i的最短距离，将按照最短距离排序的所有道路存储到匿名服务器的存储器中，并将其中l条距离最短的道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中；

(1-4-3)匿名服务器记录落在候选道路集合Ψ_i+1内的所有道路的车辆标识符和车辆位置信息，并将车辆标识符和车辆位置信息存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-4-4)当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，转入步骤(1-4-5)；

(1-4-5)匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并将第l+1条道路上的车辆标识符和车辆位置存储到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-4-6)当Ω_i+1内的车辆总数＜k时，使l值增加1，重复(1-4-5)；

(1-5)匿名服务器根据道路行驶上限速度得到车辆u_i的扩展区域PAB_i+1，根据位置隐私模型确定候选匿名区域Ф_i+1；

(1-5-1)将Ω_i+1上的车辆标识符和车辆位置和Ψ_i+1上的道路信息存储到候选匿名区域Ф_i+1中；

(1-5-2)当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，转入步骤(1-5-3)；

(1-5-3)匿名服务器将第l+1条道路存储到候选道路集合Ψ_i+1中，并存储第l+1条道路的车辆标识符和车辆位置到候选车辆集合Ω_i+1中；

(1-5-4)当Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数＜l′或者Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数＜k′时，使l值增加1，重复(1-5-3)；

(1-6)当Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数≥k′并且Ψ_i+1内落在PAB_i+1中的道路数≥l′时，匿名服务器根据候选匿名区域Ф_i+1采用最小计算开销算法构建最终的匿名区域CR_i+1；

(1-7)匿名服务器把匿名区域CR_i+1、车辆u_i的查询内容发送到位置服务器；

(1-8)位置服务器根据匿名区域CR_i+1，把对应于车辆u_i的查询内容的位置信息发送给匿名服务器；

(1-9)匿名服务器根据位置服务器发送的信息，把对车辆u_i的查询内容相关的信息发送给车辆u_i。

2.根据权利要求1所述的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，其特征是，匿名服务器内还设有最小通信开销算法：

设定候选匿名区域Ф_i+1由与车辆u_i的距离最短的k辆车组成，车辆u_m的坐标为(x_m，y_m)，m∈[1，k]，则匿名区域CR_i+1的坐标为[min(x₁，x₂...x_k)，max(x₁，x₂...x_k)，min(y₁，y₂...y_k)，max(y₁，y₂...y_k)]组成；

所述步骤(1-6)中，当Ω_i+1内落在PAB_i+1中车辆数≥k′并且Ψ_i+1内落在PAB_i+1中道路数≥l′时，匿名服务器根据候选匿名区域Ф_i+1采用最小计算开销算法或最小通信开销算法构建最终的匿名区域CR_i+1。

3.根据权利要求1所述的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，其特征是，所述匿名区域CR_i内的车辆为2至12个。

4.根据权利要求1所述的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，其特征是，所述k为2至12，k′为2至12。

5.根据权利要求1所述的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，其特征是，所述l为1至6，l′为1至6。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的车载自组织网络的连续位置服务隐私保护方法，其特征是，查询内容包括餐馆、医院、加油站、车站、旅馆、学校。

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