无线传感器网络中位置隐私保护技术的研究

【摘要】在传感器技术、无线通信技术与嵌入式计算技术的迅速发展带动下，无线传感器网络的发展尤为迅速，无线传感器网络集功耗低、扩展性好、多功能等优点为一体，应用范围非常广泛，其中，一个新的分支是位置服务。位置服务是最近研究的一个热点。满足人们在何时何地利用何种设备查询任何信息的需求，然而，人们在查询信息的过程中很可能暴露自身的位置信息，导致个人隐私泄露，所以WSN中位置隐私安全问题非常突出。论文研究了WSN中位置服务隐私保护问题。本文主要研究工作和创新有以下几点：1、总结了无线传感器网络的体系结构、性能特点、安全问题、应用范围以及发展趋势等。概述了无线传感器网络中位置服务的系统模型、位置服务面临的安全威胁及WSN中位置服务安全研究进展。2、系统地总结了应用于位置服务的隐私保护技术、位置服务的架构、位置服务的特点、查询过程中的遇到的安全问题，并分析了现有的位置隐私保护的方法、策略，探究了影响隐私要求和查询服务质量两者之间的矛盾因素，建立了位置隐私保护安全评价标准的模型。3、位置信息的准确性与查询用户位置信息隐私保护安全度成反比关系，而与查询服务质量成正比关系，为了平衡位置信息的准确性对两者的影响，提出了一种基于圆形区域划分的k-匿名位置隐私保护方法。该方法要求，在满足用户隐私安全要求的同时根据区域划分公式形成合适的匿名区域，保证用户查询服务质量的优化。考虑到用户所处环境人口分布密度的不同，引入匿名参数，针对不同环境选择合适地值，更能有效地平衡隐私保护安全的要求和查询服务质量之间的矛盾关系。仿真结果表明，圆形划分区域方法得到的匿名区域比矩形区域划分方法和网格划分区域方法得到的匿名区域都小，相对匿名度有所提高。4、在稀疏环境下，满足查询用户的隐私要求的同时等到优化的查询服务质量相对要难，因为形成的匿名区域很可能非常大。基于信息熵的思想，利用抽样定理，初始化匿名服务器的数据库，填充区域查询用户个数。考虑到隐私保护要求的量化问题，提出了安全熵的概念，更加有比较性地指定多大的隐私要求是适合用户隐私安全的，衡量位置隐私保护的性能。仿真结果表明，感知方法比一般的k-匿名方法、dummy方法的保护性能更优，隐私要求较高时匿名区域增加的不明显，且匿名成功率可以达到100%。
【作者】胡慧东；
【导师】赵泽茂；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，信号与信息处理，2013，硕士
【关键词】无线传感器网络；位置服务；位置隐私保护；服务质量；安全熵；

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