无线网络安全 课件 第10章 LBS中隐私增强的分布式K-匿名激励机制.ppt

使用了两个真实数据集，包括Gowalla[79]和UrbanDataReleaseV2[80]。具体地，Gowalla数据集[79]记录了Gowalla（一个基于位置的社交网络应用，用户通过签到共享其位置信息）上6442890名用户的签到数据。本节从数据集中提取了共计15000个签到数据，以模拟LBS用户。此外，UrbanDataReleaseV2[80]包含中国深圳的7GB异构数据。本节总共提取了2000个手机CDR数据来模拟LBS用户，包括SIM卡ID、时间、纬度和经度。根据隐私敏感用户的比例，将上述两个数据集中的所有用户分为请求者集合（占总数的20%）和协作者集合（占总数的80%）。以上两个数据集在与位置信息相关的工作中得到了广泛应用，这保证了本节实验的说服力和合理性。此外，Gowalla数据集[79]也被文献[32]采用，文献[32]中的机制是本章机制的对比机制。因此，本节利用Gowalla数据集进行对比实验，以实现公平性。*实验结果如图10.7所示。当请求者的数量很少时（如），如图10.7（a）所示，，即拍卖成功率趋于0。这是因为，当请求者的数量太少且匿名需求很高时，请求者支付不起较多协作者的费用。当请求者数量增加时，如图10.7（a）、（c）、（e）所示，快速增长至1。当请求者的数量大于匿名需求时，如图10.7（a）、（c）、（e）所示，请求者可以在没有协作者协助的情况下自行构建匿名区域，因此。此外，随着协作者数量的增加，逐渐增长至无限趋近于1。图10.7（b）、（d）、（f）展示了匿名需求k对拍卖成功率的影响。在图10.7（b）中，当时，请求者可以在没有协作者协助的情况下自行构建匿名区域。然而，随着的增加，请求者所需的协作者数量也会增加，请求者逐渐支付不起费用，因此，逐渐降低。本章机制合理地采用了密封双向拍卖，当用户数量和匿名需求合理时，拍卖成功率超过90%。因此，本章机制能够有效地激励协作者参与匿名区域的构建。*了说明本章机制能够有效地激励用户的诚实策略，本节基于真实数据集Gowalla[79]测试了本章机制和现有机制的用户效用。图10.8总结了不同机制的用户效用。当用户随机地选择恶意策略时，两个现有机制中的用户效用和总效用稳步增加，这表明恶意请求者没有受到惩罚。然而，如图10.8（a）所示，在本章机制的第40～50轮中，由于请求者采用恶意策略，请求者的效用降低到0。如图10.8（b）所示，与现有机制相比，本章机制中请求者总效用的增加速度也更加缓慢。图10.8（c）和图10.8（d）表明，当协作者随机选择恶意策略时，他们的效用迅速降低，甚至为负。因此，本章机制能够惩罚和约束恶意用户，追求效用最大化的理性用户不会选择恶意策略。*轨迹信息泄露率定义为，其中，是连续构建匿名区域的轮数，是获胜协作者提交其位置给相同获胜请求者的轮数。本节分别研究了用户数量和连续构建匿名区域轮数对轨迹信息泄露率的影响。在图10.9（a）中，当时，略高，这是因为可供协作者选择的目标请求者数量很少。随着请求者数量增加，显著降低。此外，协作者数量几乎不会影响到。当请求者数量合理时，随着协作者数量的增加，始终保持为0。这些结论在基于模拟数据集和真实数据集的实验中均能发现。在图10.9（b）中，当时，本章机制仍保持，当时，本章机制的小于0.35。同时，在真实数据集下，如图10.9（d）、图10.9（f）所示，本章机制始终保持，这意味着连续构建1500个匿名区域后，本章机制仍然可以保护用户轨迹信息。由于用户之间合理的位置传输，本章机制能够阻止协作者将其多个位置提交给同一请求者。因此，本章机制在多次构建匿名区域后仍能保持较低的轨迹信息泄漏率。*本节研究了用户数量、连续构建匿名区域轮数对获胜请求者接收位置的平均最大数量的影响。图10.10（a）、（c）、（e）总结了用户数量对的影响。可以发现，当拍卖成功时，随着请求者数量的增加而减少。当请求者的数量较少时，略高。当请求者的数量缓慢增加时，。值得注意的是，在图10.10（a）中和图10.10（c）、图10.10（e）中的区域，请求者能够自行构建匿名区域，这样请求者不会从协作者处接收任何位置，这意味着。同时，协作者的数量对影响不大，随着n的增加，基本稳定在1。此外，图10.10（b）、（d）、（f）总结了r对的影响。在图10.10（b）中，当时，的最大值小于1.1，这意味着几乎所有获胜的请求者只接收一个位置。而在图10.10（d）、（f）中的真实数据集下，的最大值也接近1。基于合理的位置传输过程，本章机制能够有效防止所有协作者将其位置提交给同一个请求者。因此，本章机制能够在构建匿名