第6章-物联网隐私安全第3次课

本节课程目标1.掌握位置隐私的含义2.位置服务相关知识3.位置隐私保护方法三、位置服务的威胁及保护方法二、定位技术一

、位置隐私的基本概念4生活中这样的例子很常见：张某利用自己带有GPS的手机提出了“寻找距离我（现在所在位置）最近的肿瘤医院”的查询。这是导航系统中一个普通的最近邻查询（即NN查询）。此查询被提交给服务提供商，比如GoogleMaps，再由服务提供商通过查询空间数据库返回给用户查询结果。此时涉及到的隐私问题包含两个方面：一是用户不想让人知道他此刻所在的位置,比如银行。二是用户不想让任何人知道自己提出了某方面的查询，如张某不想让人知道自己将去肿瘤医院。位置隐私新课导入6.3、位置隐私保护概念与结构1、位置指空间分布，所在或所占的地方，所处的方位。一、位置概念山东、山西的分界山是（）华山太行山祁连山嵩山ABCD提交单选题10分湖南、湖北的湖是指（）太湖鄱阳湖洞庭湖ABC提交单选题10分2、定位指确定方位，确定位置的所在地方或界限。1.概念（LBS）

简言之，就是基于地理位置数据而展开的服务。是指通过移动终端和无线通讯网络的相互配合，以空间数据库为基础，确定移动用户的实际地理位置或坐标，并将其与其他信息整合起来，为用户提供所需要的与位置相关的增值服务。LBS至少涉及两层意思:(1)通过确定移动设备或用户所在的地理位置;(2)提供与位置相关的各类信息服务。二、位置服务位置服务就是基于

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数据而展开的服务。作答填空题10分关于位置服务的定义有很多。1994年，美国学者Schilit首先提出了位置服务的三大目标:你在哪里(空间信息)、你和谁在一起(社会信息)、附近有什么资源(信息查询)。这也成为了LBS最基础的内容。GPSSENSORRFID紧急救援服务信息娱乐服务分发服务交通导航跟踪服务定位最近的救援者位置查找距离我百米内最近的万达商场向我餐馆500米范围内的用户发送电子优惠券查找到达目的地的最优路径2、位置服务用途位置服务（LBS）军事产业政府事务求助服务追踪监控定位导航休闲娱乐分发服务3、适用领域4、带来危险1、GPS定位全称是全球定位系统（GlobalPositioningSystem）24颗卫星(21+3)6个轨道平面55º轨道倾角20200km轨道高度(地面高度)11小时58分(恒星时)轨道周期5个多小时出现在地平线以上(每颗星)在全球各处能观测到高度角>15°的卫星4颗以上三、定位方式优点：精度较高。10m以内缺点：首次搜索时间较长，无法在室内或建筑密集的场所使用、使用GPS的电量损耗较高GlobalPositioningSystem是

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作答填空题10分注入站空间星座部分：提供星历和时间信息发射伪距和载波信号提供其它辅助信息地面控制部分：中心控制系统实现时间同步跟踪卫星进行定轨用户部分：接收卫星信号记录处理数据提供导航定位信息2、WiFi定位

WiFi是无线保真WirelessFidelity)的缩写，强调了“无线”和“保真”两个概念，指在无线环境下提供高质量的通信传输。

WiFi工作原理如下：每一个无线AP（路由器）都有一个全球唯一的MAC地址，并且一般来说无线AP在一段时间内不会移动；WirelessFidelity中文全称

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作答填空题10分设备在开启Wi-Fi的情况下,即可扫描并收集周围的AP信号，无论是否加密,是否已连接，甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中，都可以获取到AP广播出来的MAC地址；设备将这些能够标示AP的数据发送到位置服务器,服务器检索出每一个AP的地理位置,并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到用户设备；位置服务商要不断更新、补充自己的数据库，以保证数据的准确性。

然而WiFi并不是专门为定位而设计的，传统的基于时间和角度的定位方法并不适用于WiFi。近十年来，在室内WiFi场景下的定位中，位置指纹法被广泛研究和采用.“位置指纹”把实际环境中的位置和某种“指纹”联系起来，一个位置对应一个独特的指纹。这个指纹可以是单维或多维的，比如待定位设备在接收或者发送信息，那么指纹可以是这个信息或信号的一个特征或多个特征（最常见的是信号强度）。WiFi就是是专门为定位而设计的正确错误AB提交单选题10分四、位置隐私1、概念

是一种特殊的信息隐私，是防止其他人以任何方式获知对象的过去、现在的位置。2、位置隐私泄露43、三种途径：观察泄露攻击者从位置设备或者位置服务器中直接获取用户的位置信息。（如利用手机内置GPS定位导致的位置信息泄露）直接泄露攻击者通过“位置”连接外部的数据源（或者背景知识）从而确定在该位置或者发送该消息的用户。（如查询信息A是从别墅B发出的，当攻击者知道别墅B的主人是C这一背景时，那么就能确定A是由C发出的）攻击者通过观察被攻击者的行为直接获取位置信息。（如攻击者跟踪被攻击者）间接泄露位置隐私泄露的途径有（）直接泄露观察泄露间接泄露ABC提交多选题10分移动终端：移动设备被劫获无线传输时：受到窃听或攻击LBS提供商：恶意攻击者4、位置服务体系结构中隐私泄露5、

位置服务体系结构移动设备用户使用移动设备向服务器发送查询。定位系统通过定位系统获得查询位置网络查询和结果通过网络传输LBS服务器提供基于位置的服务位置服务体系结构有（）移动设备网络服务器定位系统ABCD提交多选题10分五、位置服务隐私保护我们似乎正面临一个两难的抉择。一方面，定位技术的发展让我们可以随时随地获得基于位置的服务;而另一方面，位置服务又将泄露我们的隐私……当然，你可以放弃隐私，获得精确的位置，享受完美的服务;或者，你可以关掉定位设备，为了保护隐私而放弃任何位置服务。4位置服务VS隐私保护鱼与熊掌可否兼得？位置服务隐私保护提供精确位置隐藏用户位置不能兼得！！只能寻找平衡点！在最少的位置暴露下获得最好的服务，使隐私暴露处于“可控状态”！假位置空间匿名时空匿名DummySpatialCloakingSpatio-TemporalCloaking1.隐私保护技术（1）假位置位置匿名查询处理不公开真实服务请求的位置，而是公布假位置，即哑元(Dummy)。用户发送多个不同的位置信息给服务器，而这些位置信息中只有一个是该用户的真实准确位置，其他的都是错误的或假的位置信息。这样即使恶意的攻击者获取了某个用户的位置信息，也不能推测出该用户的准确位置。基于假位置的匿名查询，位置数据库中的查询处理器无需作任何修改，因为发送给位置数据库服务器的仍是一些明确的位置点，可以直接利用已有的数据库查询处理技术完成各种查询，。只是返回的结果不一定是真实结果，存在一定的误差。（2）空间匿名降低对象的空间粒度，用一个空间区域来表示用户的真实精确位置，区域的形状不限，普遍使用圆和矩形。同时结合

k-匿名的思想来构造，即用户提供给服务器的位置区域不仅需要包含该用户的准确位置，并且还需要包含其他k-1个移动用户。这样用区域表示位置之后，用户在此区域内每一个位置上出现的概率相同。攻击者仅能知道用户在这个空间区域内，却无法确定具体的位置。（3）时空匿名时空匿名就是在空间匿名的基础上，增加一个时间轴。在扩大位置区域的同时，延迟响应时间，可以在这段时间中出现更多的用户、提出更多的查询，隐私匿名度更高。2、

位置隐私保护对象（1）身份标志符：用来唯一标志用户信息的凭证。即使用户在发布查询的过程中隐藏了身份标志符信息，攻击者仍然可以通过发布的位置信息或提交的特定查询等上下文信息推测出用户的身份。（2）空间信息：在LBS中指用户提交的位置信息，在定位服务中指用户所提交的用于定位的相关信息，包括Wi-Fi指纹信息等。用户的空间信息泄露会直接或间接地导致攻击者知道用户的当前位置，进而可根据用户的当前位置，合理地判断用户的工作场所、生活习惯等。例如，攻击者可以根据用户在工作日经常提交的位置信息推测出用户的工作地点。用户可能希望提供不同的位置精度，例如，告诉朋友们准确的位置，而为天气服务提供粗略的位置。此外，位置信息不只是具体的经纬度信息，例如，用户不希望发布其在医院的信息，这里需要保护的空间信息代表一个位置场所。（3）轨迹：时间信息和空间信息一起定义了在一段时间内用户的位置移动顺序，即轨迹。相对于位置信息，轨迹信息更容易导致用户的生活习惯泄露，例如，攻击者可以推测出用户的上下班线路。六、位置隐私保护结构根据用户的位置是否连续，位置隐私保护技术可以分为单点位置的隐私保护技术和连续轨迹的隐私保护技术。单点位置的隐私是指谁在某个时刻到过什么地方，而连续轨迹的隐私是指谁在什么时间段内到过哪些地方。这里所指的位置隐私是单点位置隐私。位置隐私保护的目标有3种：①身份保护，隐藏用户身份，SP只能知道位置但不知道是谁在请求服