本發(fā)明屬于云計(jì)算(Cloud Computing)技術(shù)領(lǐng)域和用戶位置隱私保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域；涉及云計(jì)算為用戶提供位置服務(wù)的一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)系統(tǒng)及方法；特別涉及針對(duì)快速提供公平會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)、用戶位置隱私保護(hù)的需要，設(shè)計(jì)的一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

移動(dòng)通信、傳感設(shè)備等位置感知技術(shù)的飛速發(fā)展和智能移動(dòng)設(shè)備的廣泛使用可以獲得使用者任意時(shí)刻準(zhǔn)確的位置信息。利用位置信息，可以為用戶的生活、商業(yè)運(yùn)作方法以及科學(xué)研究帶來巨大的便利和收益。一份來自Pyramid Research的調(diào)查報(bào)告顯示，2010年基于位置的服務(wù)就已具28億美元的市場(chǎng)。但同時(shí)也帶來了泄露個(gè)人隱私的危害。因?yàn)橥ㄟ^對(duì)位置信息的分析可以獲得用戶的生活習(xí)慣、健康狀況等敏感信息。因此，如何在利用位置信息給用戶提供服務(wù)的同時(shí)保護(hù)用戶隱私是一個(gè)重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了在保證用戶隱私不被泄露的情況下有效提高會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)的響應(yīng)速度，本發(fā)明提供了一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)系統(tǒng)，其特征在于：包括用戶User、虛擬位置云服務(wù)VLCS；所述用戶User是指手持智能移動(dòng)設(shè)備的用戶；所述虛擬位置云服務(wù)VLCS是用戶視圖中的位置云服務(wù)，它由位置計(jì)算云服務(wù)器LCCS和位置決策云服務(wù)器LDCS組成；所述位置計(jì)算云服務(wù)器LCCS是在決策公平會(huì)議地點(diǎn)過程中提供輔助計(jì)算功能的云服務(wù)器，它與用戶User直接進(jìn)行交互；所述位置決策云服務(wù)器LDCS根據(jù)LCCS提供的中間結(jié)果決策出最佳會(huì)面地點(diǎn)，它與LCCS進(jìn)行云間交互，不直接與用戶User進(jìn)行交互；所述最佳會(huì)面地點(diǎn)是指，其余地點(diǎn)到達(dá)該會(huì)面地點(diǎn)的歐幾里德距離之和最小。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)方法，其特征在于：根據(jù)n個(gè)用戶提供的各自期望的會(huì)議地點(diǎn)的位置信息，求出理想中心位置，然后計(jì)算會(huì)議地點(diǎn)與理想中心位置的歐幾里德距離，其中歐幾里德距離最小的會(huì)議地點(diǎn)被選為最佳會(huì)面地點(diǎn)。

本發(fā)明方法與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明確保用戶位置信息不被泄露的情況下實(shí)現(xiàn)了公平最佳會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)，具有很高的實(shí)用性。用戶User與位置決策云服務(wù)器LDCS之間有兩對(duì)基于不同密碼算法的會(huì)話密鑰。用戶User向虛擬位置云服務(wù)VLCS請(qǐng)求公平會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)時(shí)，利用LDCS的公鑰將自己的位置信息或期望的會(huì)議地點(diǎn)信息加密后發(fā)送給位置計(jì)算云服務(wù)器LCCS。LCCS通過擾亂位置密文與用戶之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方式使得LDCS在不知道任何指定用戶位置信息的情況下計(jì)算出理想位置信息。LCCS以密文的形式計(jì)算得到用戶位置與理想位置的歐幾里德距離的密文。LCCS通過擾亂歐幾里德距離的密文與用戶之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方式使得LDCS在不知道任何指定用戶位置信息的情況下找出具有最小歐幾里德距離的位置，并將其加密后由LCCS廣播給用戶。上述VLCS響應(yīng)用戶會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)請(qǐng)求的方式使得敵手通過監(jiān)聽通信信道、入侵LCCS和LDCS數(shù)據(jù)庫無法獲得任何指定用戶的位置信息，使得相互勾結(jié)的用戶也無法獲得其他用戶的位置信息。因此，本發(fā)明具有很高的隱私保護(hù)安全性。如果請(qǐng)求公平會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)的用戶組包括n個(gè)用戶，在本發(fā)明中LCCS只需要計(jì)算n個(gè)歐幾里德距離，因此，本發(fā)明具有輕量級(jí)的計(jì)算成本。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)架圖；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

會(huì)議地點(diǎn)確定是一種基于位置的服務(wù)。需要會(huì)面的參與者希望云服務(wù)在不知道他們位置信息的情況下，幫助確定一個(gè)合適的地點(diǎn)作為會(huì)議地點(diǎn)，使得大家到達(dá)該會(huì)議地點(diǎn)都不至于距離太遠(yuǎn)。因此，提供安全公平的會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。

假設(shè)有n個(gè)用戶之間需要確定一個(gè)安全公平的會(huì)議地點(diǎn)，他們將各自加密后的地點(diǎn)或者期望的會(huì)議地點(diǎn)(E(L₁),E(L₂),…,E(L_n))發(fā)送給云服務(wù)，云服務(wù)計(jì)算得到E(L_fair)＝f(E(L₁),E(L₂),…,E(L_n))。目前提出的安全會(huì)議地點(diǎn)確定方案通常是基于兩種同態(tài)密碼方案，云服務(wù)以密文的形式計(jì)算每對(duì)位置地點(diǎn)間的歐幾里德距離，然后根據(jù)n(n-1)個(gè)歐幾里德距離確定最佳的會(huì)議地點(diǎn)。

基于同態(tài)加密算法求解歐幾里德距離通常會(huì)用到雙線性對(duì)運(yùn)算，雙線性對(duì)運(yùn)算的計(jì)算代價(jià)較大，為了縮短服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間，有效降低雙線性對(duì)運(yùn)算的次數(shù)是一種有效途徑。

請(qǐng)見圖1，本發(fā)明提供的一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)系統(tǒng)，具體包括用戶(User)、虛擬位置云服務(wù)(Virtual Location Cloud Serve,VLCS)；VLCS由位置計(jì)算云服務(wù)器(Location Compute Cloud Server,LCCS)和位置決策云服務(wù)器(Location Decision Cloud Server,LDCS)。

假設(shè)有n個(gè)User；User利用手持智能移動(dòng)設(shè)備向VLCS提出公平會(huì)議地點(diǎn)確定服務(wù)，LCCS和LDCS在不知道任何特定用戶位置信息的情況下生成響應(yīng)(即確定出公平的會(huì)議地點(diǎn))，VLCS將服務(wù)響應(yīng)廣播給n個(gè)用戶。LCCS是VLCS與User之間的接口，LCCS與User進(jìn)行交互；LDCS只與LCCS交互，不與User交互。

請(qǐng)見圖2，本發(fā)明提供的一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)決策服務(wù)方法，根據(jù)n個(gè)用戶提供的各自期望的會(huì)議地點(diǎn)的位置信息，求出理想中心位置，然后計(jì)算會(huì)議地點(diǎn)與理想中心位置的歐幾里德距離，其中歐幾里德距離最小的會(huì)議地點(diǎn)被選為最佳會(huì)面地點(diǎn)。具體實(shí)現(xiàn)包括四個(gè)步驟：系統(tǒng)初始化、服務(wù)請(qǐng)求、服務(wù)響應(yīng)、響應(yīng)接收。

步驟1：系統(tǒng)初始化；

服務(wù)請(qǐng)求涉及圖2中的步驟1。

步驟1.1：根據(jù)安全參數(shù)生成系統(tǒng)參數(shù)、用戶User_i(i＝1,2,…,n)與位置決策云服務(wù)器LDCS之間的兩對(duì)會(huì)話密鑰(PK₁,SK₁)和(PK₂,SK₂)。(PK₁,SK₁)是基于BGN Cryptosystem的公私鑰對(duì)；其中N＝pq，p、q是兩個(gè)大素?cái)?shù)，g是的一個(gè)生成元，h＝g^q，e是雙線性對(duì)SK₁＝p由LDCS秘密保存；(PK₂,SK₂)是基于RSA Cryptosystem的公私鑰對(duì)，PK₂＝(N’,t)，SK₂＝(N’,s)由User_i秘密保存，其中N′＝p′q′，p′、q′是兩個(gè)大素?cái)?shù)，

步驟1.2：公布PK₁和PK₂。

服務(wù)請(qǐng)求涉及圖2中的步驟2。

步驟2：服務(wù)請(qǐng)求的生成；

步驟2.1：用戶User_i利用手持智能設(shè)備和GPS定位服務(wù)獲得自己的位置信息或者提供期望的會(huì)議地點(diǎn)(x_i,y_i)，其中1≤x_i<<T<<N’,1≤y_i<<T<<N’；隨機(jī)選擇r_i,1,r_i,2,r_i,3,然后對(duì)(x_i,y_i)實(shí)施BGN加密：

步驟2.2：將(C_i,1,C_i,2,C_i,3,C_i,4)發(fā)送給(VLCS中的)LCCS。

具有隱私保護(hù)的服務(wù)響應(yīng)涉及圖2中的步驟3。

步驟3：服務(wù)響應(yīng)的生成；

步驟3.1：LCCS從序列{1,2,…,n}的n！種排列中任意選擇兩個(gè)不同的排列{px₁,px₂,…,px_n}和{py₁,py₂,…,py_n}；根據(jù){px₁,px₂,…,px_n}對(duì)(C_1,2,C_2,2,...,C_n,2)進(jìn)行重排，根據(jù){py₁,py₂,…,py_n}對(duì)(C_1,4,C_2,4,...,C_n,4)進(jìn)行重排；將重排后的結(jié)果和發(fā)送給LDCS。

步驟3.2：LDCS收到和后，對(duì)它們進(jìn)行解密：

通過計(jì)算和以g^p為基的離散對(duì)數(shù)可以得到和

計(jì)算理想位置：

然后隨機(jī)選擇r₁,r₂,r₃,對(duì)(x_ideal,y_ideal)實(shí)施BGN加密：

LDCS將(C_ideal,1,C_ideal,2,C_ideal,3,C_ideal,4)發(fā)送給LCCS。

步驟3.3：LCCS基于(C_i,1,C_i,2,C_i,3,C_i,4)(i＝1,2,…,n)和(C_ideal,1,C_ideal,2,C_ideal,3,C_ideal,4)以密文的形式計(jì)算(x_i,y_i)與(x_ideal,y_ideal)之間的歐幾里德距離。為了計(jì)算的方便，這里實(shí)際計(jì)算的是位置之間的歐幾里德距離的平方：

其中r_i′_{_ideal_x}＝x_i·r₂+(T-2x_ideal)·r_i,2+q·r_i,2·r₂，r′_{i_ideal_y}＝y(tǒng)_i·r₄+(T-2y_ideal)·r_i,4+q·r_i,4·r₄。

其中d_i,ideal表示位置(x_i,y_i)與理想位置(x_ideal,y_ideal)之間的歐幾里德距離。

步驟3.4：LCCS從序列{1,2,…,n}的n！種排列中任意選擇一個(gè)排列{pd₁,pd₂,…,pd_n}；根據(jù){pd₁,pd₂,…,pd_n}對(duì)進(jìn)行重排，將重排后的發(fā)送給LDCS。

步驟3.5：LDCS收到后，對(duì)它們進(jìn)行解密：

通過計(jì)算以為基的離散對(duì)數(shù)可以得到所以可以得到：

找出其中的最小歐幾里德距離其中pd^*∈{pd₁,pd₂,…,pd_n}，將pd^*發(fā)送給LCCS。

步驟3.6：LCCS根據(jù){1,2,…,n}與{pd₁,pd₂,…,pd_n}的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找出pd^*對(duì)應(yīng)的位置序號(hào)i^*，將發(fā)送給LDCS。

步驟3.7：LDCS對(duì)進(jìn)行解密得到用PK₂對(duì)其進(jìn)行加密：

C＝m^t(modN′)

將C發(fā)送給LCCS。

步驟3.8：LCCS將C廣播給User_i(i＝1,2,…,n)。

響應(yīng)接收涉及圖2中的步驟4。

步驟4：服務(wù)響應(yīng)的接收；

步驟4.1：User_i(i＝1,2,…,n)收到C后對(duì)其進(jìn)行解密：

m＝C^s(modN′)

步驟4.2：對(duì)m進(jìn)行解析：

獲得最佳會(huì)議地點(diǎn)

本發(fā)明提出一種具有隱私保護(hù)的輕量級(jí)公平會(huì)議地點(diǎn)確定方案，基于BGN同態(tài)加密算法和RSA非對(duì)稱加密算法在云計(jì)算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了該方案。該方案不僅能夠在不泄露用戶位置的情況下為用戶確定最佳的會(huì)議地點(diǎn)，而且還能有效減少計(jì)算量縮短服務(wù)響應(yīng)的時(shí)間。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。