华东师范大学学报（自然科学版）

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无线传感器网络隐私保护范围查询处理技术

张晓莹，董蕾，陈红

2015 (5): 1-13. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.001

摘要 ( 908 )

PDF(1875KB) ( 1703 )

对无线传感器网络隐私保护范围查询处理技术的研究现状与进展进行了综述. 首先介绍研究模型，包括网络模型、攻击模型和性能评价模型. 接着，按照桶技术、前缀成员验证技术、保序加密技术等隐私保护技术对现有研究成果进行分类，详细阐述代表性协议的核心技术. 对各协议性能的分析比较表明：现有技术均未较好地实现隐私性、完整性、高效性和精确性四者之间的均衡. 最后，对未来研究方向进行了展望. 

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基于位置隐私保护研究综述

秦波,唐秋楠,王美琪

2015 (5): 14-27. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.002

摘要 ( 1597 )

PDF(2400KB) ( 1078 )

近年来，随着无线通信技术和定位技术的发展，与基于位置服务（LocationBased Services，LBS）有关的应用受到越来越多人的使用和重视.一方面LBS为人们的生活带来了很大的便利，而另一方面用户的隐私泄露风险也成为最大的安全威胁.用户的隐私主要包括用户时空位置隐私、有关时间序列的轨迹隐私和用户身份隐私.国内外研究学者针对该问题的基于不同的隐私保护技术系统结构提出了诸多解决方法，可分为假名技术、假位置技术和隐匿时空技术，分别保护了用户的身份信息隐私、位置隐私和轨迹隐私.本文对比现有的隐私保护技术，分析了LBS面临的挑战，归纳了现有的研究工作，并指出了未来的研究方向.

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LBS的隐私保护：模型与进展

赵大鹏,梁磊,田秀霞,王晓玲

2015 (5): 28-45. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.003

摘要 ( 1314 )

PDF(2645KB) ( 981 )

近些年来，随着配备定位功能的移动终端数量迅速增加，基于位置服务（LBS）的应用呈现爆炸式的增长，例如查找最邻近的加油站、一公里范围内的所有餐厅等.在用户享受着这些LBS服务为工作、生活带来方便的同时，许多隐私安全问题也逐渐引起了人们的关注.全面了解基于位置服务中现有的隐私保护工作，有利于研究者把握该领域的研究现状、未来发展方向以及存在的挑战.本文对LBS 隐私保护领域中近些年的发展进行了研究总结，重点介绍了LBS隐私保护领域现有的攻击模型、隐私保护模型、度量模型以及数据集，并对现有攻击模型与隐私保护模型进行分类总结，根据其特点进行对比分析，最后探讨了LBS隐私保护目前存在的问题以及未来的发展方向.

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面向智能电表的隐私保护技术综述

田秀霞,李丽莎,孙超超,刘大明

2015 (5): 46-60. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.004

摘要 ( 1200 )

PDF(1844KB) ( 1089 )

随着智能电网和通信技术的发展，智能电表的普及应用受到越来越多的重视.一方面，智能电表为用户合理用电和电力公司有效供电、高效收费带来了便利，而另一方面细粒度的智能电表数据泄露用户用电行为等敏感信息，用户隐私泄露也成为最大的安全威胁.主要从智能电表端的身份隐私保护技术和数据隐私保护技术两个方面来综述国内外相关研究.对比分析了现有隐私保护技术的隐私保护强度、计算开销、传输开销等；提炼了智能电表仍然面临的安全与隐私挑战，并探讨了该领域未来的研究趋势与方向.

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轨迹数据压缩综述

江俊文,王晓玲

2015 (5): 61-76. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.00.005

摘要 ( 1773 )

PDF(2552KB) ( 1139 )

移动终端的普及和全球定位系统（Global Positioning System,GPS）的发展，产生了海量的移动轨迹数据.许多基于位置服务(LocationBased Services,LBS)利用这些轨迹数据为用户提供服务.但是轨迹数据的日益增多也带来了许多挑战：数据量巨大、查询延时增长、数据冗余.因此，轨迹压缩对于提供更好的服务是非常有必要的.轨迹压缩的目标是在满足压缩轨迹与原始轨迹之间的相似度条件下，尽可能减小轨迹数据量.本文回顾了已有的轨迹压缩工作，包括线段简化压缩方法、基于路网的压缩方法和语义压缩方法，并介绍了基于压缩轨迹的查询处理和轨迹管理系统.

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移动对象运动方式隐私保护

许建秋，黄火荣

2015 (5): 77-87. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.006

摘要 ( 982 )

PDF(2775KB) ( 851 )

现有的基于位置隐私保护研究主要提供对用户位置的保护，没有涉及运动方式，例如公交车、步行、驾车等.作为移动对象的重要属性之一，运动方式反映移动特点，对用户行为分析起到了重要的作用.针对包含多种运动方式的移动对象，提出了一种数据隐私保护方法.该方法针对范围查询，包含两种措施：①位置模糊；②查询重设，可有效地将精确运动方式隐藏，避免将真实数据返回给非法查询用户.对两种保护措施进行了分析比较，给出了如何将此方法融合到已有系统中.此外，在位置模糊和查询重设基础上，提出了不同保护粒度的措施使得数据保护度具有可调性以适应不同的应用需求.

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基于轨迹方向的轨迹隐私保护算法

邱明,皮德常

2015 (5): 88-95. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.007

摘要 ( 1139 )

PDF(2121KB) ( 900 )

给出了一种基于轨迹运行方向的轨迹隐私保护算法.在隐私保护中，假轨迹法是位置服务中一种广泛使用的有效方法，但在用户的连续运动中，用户发出服务请求的位置可能出现在轨迹中的任何一点，如何让生成的假轨迹更加逼真是一个不小的挑战.针对此问题，本文提出了基于轨迹方向的轨迹隐私保护算法TPPATD.采用此算法，中间服务器可以根据用户不同的隐私需求，形成不同相似度的假轨迹，从而降低用户轨迹被攻击者发现的概率.实验结果表明，与传统的随机生成法相比，TPPATD在用户的隐私要求较高时能够生成更多的假轨迹，而且生成的假轨迹与用户的真实轨迹更加逼真.

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保持数据可用性的细粒度轨迹隐私保护方案

熊胜超，吴瑕，彭智勇

2015 (5): 96-103. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.008

摘要 ( 800 )

PDF(1667KB) ( 970 )

轨迹数据的隐私保护近年来越来越受到重视，现有的工作很少考虑不同的隐私敏感位置之间的区别，也较少考虑不同的轨迹应用之间的区别（例如保险推销和紧急救助）. 鉴于轨迹数据用途的多样性以及用户个性化的隐私需求，本文提出了一种细粒度的基于标签的轨迹数据隐私保护方案，此方案能让用户够灵活自主地控制不同隐私敏感的轨迹片段对不同轨迹应用的访问授权. 此外，考虑到大部分的隐私敏感位置都与轨迹停留相关，为了合理地隐藏轨迹中不可见的采样点，本文提出了一种将不可见的隐私敏感轨迹片段中的位置采样点，合理散布到周围频繁访问的多个位置中的方法. 实验结果表明，本文提出的方法能够在有效保护轨迹隐私的同时只引入较小的额外计算负担. 

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基于位置服务中针对动态轨迹的匿名化

魏燊,孙广中,谢幸

2015 (5): 104-115. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.009

摘要 ( 1029 )

PDF(3015KB) ( 863 )

用户的移动设备中基于位置的服务会不断地向服务器发送用户当前的地理信息，通过地理位置查询出相应的结果并返回给用户.如何同时保证服务质量和地理信息不被泄露是一个重要的问题.为了保护用户的真实地点，提出一种基于虚假地点的方法，设备每次将发送多个地点给服务器来保护用户的真实地点.对于用户可能到达的地点，提出一种启发式算法划分需要发送的地点集合，并使用δ隐私来保证攻击者根据轨迹中的前后地点也无法获得更多有关敏感地点的信息.最后，在一个无线网接入数据上进行实验，实验结果表明在该数据集上平均需要发送5到6个地点.

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路网环境下基于位置服务的隐私保护方法

郑淼，王斌，杨晓春

2015 (5): 116-127. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.010

摘要 ( 874 )

PDF(2704KB) ( 1202 )

保护用户位置隐私的目的是防止其他人以任何方式获知移动用户过去、现在的位置，同时向用户提供高质量的服务.保护用户的查询隐私的目的是防止其他人以任何方式获知用户发送的查询请求.公路网络环境下，隐私保护有着独特的结构特点.结合公路网络的特点，基于网络扩张的方法，形成一个内部含有环的无向图,作为用户发送查询请求的匿名空间，即在路网图中取带环的小图，该图结合了环和树的结构特点，有效地防止了匿名空间的单一路径化，对用户的位置隐私起到了保护作用.同时，首次提出对匿名空间的精炼.通过对匿名空间的精炼,可以测定同一匿名集内的用户构造的匿名集是否完全相同或者两个匿名集去掉交集之后是否为单一路径，可以有效防止匿名集由于不具有相互性所带来的查询隐私泄露.

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基于伪随机数加密的保护位置隐私近邻查询方法

张峰,倪巍伟

2015 (5): 128-142. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.011

摘要 ( 1044 )

PDF(1637KB) ( 1622 )

空间定位与移动通信的快速发展促进了基于位置服务的普及,近邻查询作为位置服务的基本操作得到了广泛的应用.位置服务在给人们带来方便的同时也带来位置隐私保护问题,随着人们对个体隐私的日益关注,保护位置隐私近邻查询成为数据库领域研究热点之一.近年来,隐私信息检索以其能提供高强度隐私保护、无需可信第三方等优点得到了研究者的持续关注.针对已有的基于隐私信息检索的保护位置隐私近邻查询方法普遍存在预处理时间长、查询效率较低的不足,提出基于隐私信息检索的近邻查询方法PRN_〖WTBX〗k〖WTBZ〗NN,通过空间加密使用户可以在本地快速查询〖WTBX〗k〖WTBZ〗近邻候选集;同时,引入伪随机数加密规则替代查询计划,抵御模式攻击的同时减少预处理时间;在数据组织方面,采用连续储存POI实体的策略避免部分块存储大量假实体的情况,实现对查询效率的提升.理论分析和实验结果验证了所提方法的有效性.

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基于多边形隐匿区域的LBS系统

曹伍，徐葎，刘玉葆，印鉴

2015 (5): 143-153. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.012

摘要 ( 1068 )

PDF(4782KB) ( 1067 )

随着位置探测设备\[例如便携式电话、全球定位系统(Global Positioning System,GPS）、无线射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）等\]的广泛使用，使得基于位置服务(LocationBased Services，LBS)日益受到人们的关注. LBS在给移动用户带来方便的同时，也带来了位置隐私泄漏的风险. 已有的隐私保护策略通过位置泛化，把用户所在的位置坐标泛化为一个圆形或者矩形的隐匿区域，使得用户的位置很好地隐藏在这个区域中. 但实际应用中，用户需要的隐匿区域往往是和实际地形相关的，并不一定是矩形或者圆形；相反使用圆形或矩形作为隐匿区域会增加无效区域的比例，降低位置信息的精度. 基于已有系统的不足，本文设计实现了一个基于多边形隐匿区域的LBS系统. 该系统允许用户自定义多边形隐匿区域，并基于LBS中心服务器，对用户的位置隐私进行双重保护.最后的性能测试说明了该系统的有效性.

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一种高效的保护隐私的轨迹相似度计算框架

刘曙曙，刘安，刘冠峰，李直旭，赵雷，郑凯

2015 (5): 154-161. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.013

摘要 ( 1140 )

PDF(2779KB) ( 908 )

提出了一种高效的保护隐私的轨迹相似度计算框架. 基于安全的同态加密系统和Yao协议，该框架能够确保持有轨迹的两方不能得到除了轨迹相似度以外的其他任何信息，从而同时保护了两方的轨迹数据隐私. 该框架针对轨迹相似度计算过程中的不同步骤具有不同的计算特点，交替使用同态加密系统和Yao协议，从而有效地提高了性能. 实验结果表明本框架与已有的方法相比显著减少了计算开销.

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基于手机大数据的城市人口流动分析系统

包婷，章志刚，金澈清

2015 (5): 162-171. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.014

摘要 ( 1224 )

PDF(2567KB) ( 2220 )

分析城市人口流动行为有助于合理分配社会资源，有效应对交通压力、维护社会公共治安等.传统的人工分析方法，如问卷调查、座谈访问等，成本高昂且低效率.智能手机的不断发展与普及在为人们日常生活带来极大便利的同时，所产生的用户移动轨迹数据为有效分析城市人口流动行为提供了可能.然而，海量、低质的轨迹数据给查询分析工作带来了诸多挑战.文中提出了一个分布式人口流动分析框架，采用多节点处理任务，从而提升了算法的执行能力和可扩展性.利用手机运营商提供的手机轨迹数据，分析城市人口流动情况，建立了多个模型，包括进出城市的人口流动行为分析模型、市内各区县间的人口流动行为分析模型、居民工作地/居住地人口分析模型.与传统方法相比，本方案的成本更低，效率更高，覆盖人群更广.

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基于Raft一致性协议的高可用性实现

张晨东，郭进伟，刘柏众，储佳佳，周敏奇，钱卫宁

2015 (5): 172. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2015.05.015

摘要 ( 1781 )

PDF(3704KB) ( 1374 )

随着互联网的快速发展和大数据时代的来临，传统数据库的局限性开始逐渐显现，而支持海量数据存储和高并发访问的分布式数据库系统越来越流行.在此背景下阿里巴巴集团研发了一款适用于海量数据存储的分布式数据库系统(OceanBase)，并提供单集群和多集群两种部署模式.但多集群部署模式下的可用性较低，无法满足关键性应用的需求，包括：发生故障时不支持主备集群的自动切换；主备集群之间无法保证日志的强同步.针对上述问题，本文分析了传统数据库的高可用方案，针对OceanBase架构的特点，结合了Raft算法的思想，设计并实现了基于时间戳的分布式选举模块、自动化的集群切换模块和基于QUORUM策略的日志强同步模块.经实验验证，以上模块的实现能够提高系统整体的可用性.

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