第6章-物聯(lián)網(wǎng)隱私安全第3次課

本節(jié)課程目標(biāo)1.掌握位置隱私的含義2.位置服務(wù)相關(guān)知識(shí)3.位置隱私保護(hù)方法三、位置服務(wù)的威脅及保護(hù)方法二、定位技術(shù)一

、位置隱私的基本概念4生活中這樣的例子很常見：張某利用自己帶有GPS的手機(jī)提出了“尋找距離我（現(xiàn)在所在位置）最近的腫瘤醫(yī)院”的查詢。這是導(dǎo)航系統(tǒng)中一個(gè)普通的最近鄰查詢（即NN查詢）。此查詢被提交給服務(wù)提供商，比如GoogleMaps，再由服務(wù)提供商通過查詢空間數(shù)據(jù)庫返回給用戶查詢結(jié)果。此時(shí)涉及到的隱私問題包含兩個(gè)方面：一是用戶不想讓人知道他此刻所在的位置,比如銀行。二是用戶不想讓任何人知道自己提出了某方面的查詢，如張某不想讓人知道自己將去腫瘤醫(yī)院。位置隱私新課導(dǎo)入6.3、位置隱私保護(hù)概念與結(jié)構(gòu)1、位置指空間分布，所在或所占的地方，所處的方位。一、位置概念山東、山西的分界山是（）華山太行山祁連山嵩山ABCD提交單選題10分湖南、湖北的湖是指（）太湖鄱陽湖洞庭湖ABC提交單選題10分2、定位指確定方位，確定位置的所在地方或界限。1.概念（LBS）

簡言之，就是基于地理位置數(shù)據(jù)而展開的服務(wù)。是指通過移動(dòng)終端和無線通訊網(wǎng)絡(luò)的相互配合，以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，確定移動(dòng)用戶的實(shí)際地理位置或坐標(biāo)，并將其與其他信息整合起來，為用戶提供所需要的與位置相關(guān)的增值服務(wù)。LBS至少涉及兩層意思:(1)通過確定移動(dòng)設(shè)備或用戶所在的地理位置;(2)提供與位置相關(guān)的各類信息服務(wù)。二、位置服務(wù)位置服務(wù)就是基于

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數(shù)據(jù)而展開的服務(wù)。作答填空題10分關(guān)于位置服務(wù)的定義有很多。1994年，美國學(xué)者Schilit首先提出了位置服務(wù)的三大目標(biāo):你在哪里(空間信息)、你和誰在一起(社會(huì)信息)、附近有什么資源(信息查詢)。這也成為了LBS最基礎(chǔ)的內(nèi)容。GPSSENSORRFID緊急救援服務(wù)信息娛樂服務(wù)分發(fā)服務(wù)交通導(dǎo)航跟蹤服務(wù)定位最近的救援者位置查找距離我百米內(nèi)最近的萬達(dá)商場向我餐館500米范圍內(nèi)的用戶發(fā)送電子優(yōu)惠券查找到達(dá)目的地的最優(yōu)路徑2、位置服務(wù)用途位置服務(wù)（LBS）軍事產(chǎn)業(yè)政府事務(wù)求助服務(wù)追蹤監(jiān)控定位導(dǎo)航休閑娛樂分發(fā)服務(wù)3、適用領(lǐng)域4、帶來危險(xiǎn)1、GPS定位全稱是全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）24顆衛(wèi)星(21+3)6個(gè)軌道平面55o軌道傾角20200km軌道高度(地面高度)11小時(shí)58分(恒星時(shí))軌道周期5個(gè)多小時(shí)出現(xiàn)在地平線以上(每顆星)在全球各處能觀測到高度角>15°的衛(wèi)星4顆以上三、定位方式優(yōu)點(diǎn)：精度較高。10m以內(nèi)缺點(diǎn)：首次搜索時(shí)間較長，無法在室內(nèi)或建筑密集的場所使用、使用GPS的電量損耗較高GlobalPositioningSystem是

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作答填空題10分注入站空間星座部分：提供星歷和時(shí)間信息發(fā)射偽距和載波信號(hào)提供其它輔助信息地面控制部分：中心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌用戶部分：接收衛(wèi)星信號(hào)記錄處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息2、WiFi定位

WiFi是無線保真WirelessFidelity)的縮寫，強(qiáng)調(diào)了“無線”和“保真”兩個(gè)概念，指在無線環(huán)境下提供高質(zhì)量的通信傳輸。

WiFi工作原理如下：每一個(gè)無線AP（路由器）都有一個(gè)全球唯一的MAC地址，并且一般來說無線AP在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)移動(dòng)；WirelessFidelity中文全稱

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作答填空題10分設(shè)備在開啟Wi-Fi的情況下,即可掃描并收集周圍的AP信號(hào)，無論是否加密,是否已連接，甚至信號(hào)強(qiáng)度不足以顯示在無線信號(hào)列表中，都可以獲取到AP廣播出來的MAC地址；設(shè)備將這些能夠標(biāo)示AP的數(shù)據(jù)發(fā)送到位置服務(wù)器,服務(wù)器檢索出每一個(gè)AP的地理位置,并結(jié)合每個(gè)信號(hào)的強(qiáng)弱程度,計(jì)算出設(shè)備的地理位置并返回到用戶設(shè)備；位置服務(wù)商要不斷更新、補(bǔ)充自己的數(shù)據(jù)庫，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

然而WiFi并不是專門為定位而設(shè)計(jì)的，傳統(tǒng)的基于時(shí)間和角度的定位方法并不適用于WiFi。近十年來，在室內(nèi)WiFi場景下的定位中，位置指紋法被廣泛研究和采用.“位置指紋”把實(shí)際環(huán)境中的位置和某種“指紋”聯(lián)系起來，一個(gè)位置對應(yīng)一個(gè)獨(dú)特的指紋。這個(gè)指紋可以是單維或多維的，比如待定位設(shè)備在接收或者發(fā)送信息，那么指紋可以是這個(gè)信息或信號(hào)的一個(gè)特征或多個(gè)特征（最常見的是信號(hào)強(qiáng)度）。WiFi就是是專門為定位而設(shè)計(jì)的正確錯(cuò)誤AB提交單選題10分四、位置隱私1、概念

是一種特殊的信息隱私，是防止其他人以任何方式獲知對象的過去、現(xiàn)在的位置。2、位置隱私泄露43、三種途徑：觀察泄露攻擊者從位置設(shè)備或者位置服務(wù)器中直接獲取用戶的位置信息。（如利用手機(jī)內(nèi)置GPS定位導(dǎo)致的位置信息泄露）直接泄露攻擊者通過“位置”連接外部的數(shù)據(jù)源（或者背景知識(shí)）從而確定在該位置或者發(fā)送該消息的用戶。（如查詢信息A是從別墅B發(fā)出的，當(dāng)攻擊者知道別墅B的主人是C這一背景時(shí)，那么就能確定A是由C發(fā)出的）攻擊者通過觀察被攻擊者的行為直接獲取位置信息。（如攻擊者跟蹤被攻擊者）間接泄露位置隱私泄露的途徑有（）直接泄露觀察泄露間接泄露ABC提交多選題10分移動(dòng)終端：移動(dòng)設(shè)備被劫獲無線傳輸時(shí)：受到竊聽或攻擊LBS提供商：惡意攻擊者4、位置服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中隱私泄露5、

位置服務(wù)體系結(jié)構(gòu)移動(dòng)設(shè)備用戶使用移動(dòng)設(shè)備向服務(wù)器發(fā)送查詢。定位系統(tǒng)通過定位系統(tǒng)獲得查詢位置網(wǎng)絡(luò)查詢和結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸LBS服務(wù)器提供基于位置的服務(wù)位置服務(wù)體系結(jié)構(gòu)有（）移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器定位系統(tǒng)ABCD提交多選題10分五、位置服務(wù)隱私保護(hù)我們似乎正面臨一個(gè)兩難的抉擇。一方面，定位技術(shù)的發(fā)展讓我們可以隨時(shí)隨地獲得基于位置的服務(wù);而另一方面，位置服務(wù)又將泄露我們的隱私……當(dāng)然，你可以放棄隱私，獲得精確的位置，享受完美的服務(wù);或者，你可以關(guān)掉定位設(shè)備，為了保護(hù)隱私而放棄任何位置服務(wù)。4位置服務(wù)VS隱私保護(hù)魚與熊掌可否兼得？位置服務(wù)隱私保護(hù)提供精確位置隱藏用戶位置不能兼得?。≈荒軐ふ移胶恻c(diǎn)！在最少的位置暴露下獲得最好的服務(wù)，使隱私暴露處于“可控狀態(tài)”！假位置空間匿名時(shí)空匿名DummySpatialCloakingSpatio-TemporalCloaking1.隱私保護(hù)技術(shù)（1）假位置位置匿名查詢處理不公開真實(shí)服務(wù)請求的位置，而是公布假位置，即啞元(Dummy)。用戶發(fā)送多個(gè)不同的位置信息給服務(wù)器，而這些位置信息中只有一個(gè)是該用戶的真實(shí)準(zhǔn)確位置，其他的都是錯(cuò)誤的或假的位置信息。這樣即使惡意的攻擊者獲取了某個(gè)用戶的位置信息，也不能推測出該用戶的準(zhǔn)確位置?；诩傥恢玫哪涿樵?，位置數(shù)據(jù)庫中的查詢處理器無需作任何修改，因?yàn)榘l(fā)送給位置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的仍是一些明確的位置點(diǎn)，可以直接利用已有的數(shù)據(jù)庫查詢處理技術(shù)完成各種查詢，。只是返回的結(jié)果不一定是真實(shí)結(jié)果，存在一定的誤差。（2）空間匿名降低對象的空間粒度，用一個(gè)空間區(qū)域來表示用戶的真實(shí)精確位置，區(qū)域的形狀不限，普遍使用圓和矩形。同時(shí)結(jié)合

k-匿名的思想來構(gòu)造，即用戶提供給服務(wù)器的位置區(qū)域不僅需要包含該用戶的準(zhǔn)確位置，并且還需要包含其他k-1個(gè)移動(dòng)用戶。這樣用區(qū)域表示位置之后，用戶在此區(qū)域內(nèi)每一個(gè)位置上出現(xiàn)的概率相同。攻擊者僅能知道用戶在這個(gè)空間區(qū)域內(nèi)，卻無法確定具體的位置。（3）時(shí)空匿名時(shí)空匿名就是在空間匿名的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)時(shí)間軸。在擴(kuò)大位置區(qū)域的同時(shí)，延遲響應(yīng)時(shí)間，可以在這段時(shí)間中出現(xiàn)更多的用戶、提出更多的查詢，隱私匿名度更高。2、

位置隱私保護(hù)對象（1）身份標(biāo)志符：用來唯一標(biāo)志用戶信息的憑證。即使用戶在發(fā)布查詢的過程中隱藏了身份標(biāo)志符信息，攻擊者仍然可以通過發(fā)布的位置信息或提交的特定查詢等上下文信息推測出用戶的身份。（2）空間信息：在LBS中指用戶提交的位置信息，在定位服務(wù)中指用戶所提交的用于定位的相關(guān)信息，包括Wi-Fi指紋信息等。用戶的空間信息泄露會(huì)直接或間接地導(dǎo)致攻擊者知道用戶的當(dāng)前位置，進(jìn)而可根據(jù)用戶的當(dāng)前位置，合理地判斷用戶的工作場所、生活習(xí)慣等。例如，攻擊者可以根據(jù)用戶在工作日經(jīng)常提交的位置信息推測出用戶的工作地點(diǎn)。用戶可能希望提供不同的位置精度，例如，告訴朋友們準(zhǔn)確的位置，而為天氣服務(wù)提供粗略的位置。此外，位置信息不只是具體的經(jīng)緯度信息，例如，用戶不希望發(fā)布其在醫(yī)院的信息，這里需要保護(hù)的空間信息代表一個(gè)位置場所。（3）軌跡：時(shí)間信息和空間信息一起定義了在一段時(shí)間內(nèi)用戶的位置移動(dòng)順序，即軌跡。相對于位置信息，軌跡信息更容易導(dǎo)致用戶的生活習(xí)慣泄露，例如，攻擊者可以推測出用戶的上下班線路。六、位置隱私保護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)用戶的位置是否連續(xù)，位置隱私保護(hù)技術(shù)可以分為單點(diǎn)位置的隱私保護(hù)技術(shù)和連續(xù)軌跡的隱私保護(hù)技術(shù)。單點(diǎn)位置的隱私是指誰在某個(gè)時(shí)刻到過什么地方，而連續(xù)軌跡的隱私是指誰在什么時(shí)間段內(nèi)到過哪些地方。這里所指的位置隱私是單點(diǎn)位置隱私。位置隱私保護(hù)的目標(biāo)有3種：①身份保護(hù)，隱藏用戶身份，SP只能知道位置但不知道是誰在請求服