無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全 課件 第12章 基于博弈論的隱私保護(hù)用戶位置分布移動(dòng)群智感知方案

基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)研究背景基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案研究背景移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及使得眾多基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)融入了人們的日常生活，其中用戶可選擇參與的應(yīng)用服務(wù)呈現(xiàn)日益豐富的發(fā)展趨勢(shì)。用戶不僅可以作為信息請(qǐng)求者參與基于位置的服務(wù)（LocationBasedServices,LBS）從而享受各種便利與樂(lè)趣，也可以作為信息提供者加入移動(dòng)群智感知（MobileCrowdsensing,MCS）服務(wù)從而通過(guò)感知數(shù)據(jù)參與到信息收集的過(guò)程中。LBS服務(wù)移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶MCS服務(wù)信息請(qǐng)求者：獲取服務(wù)信息提供者：感知數(shù)據(jù)服務(wù)提供方研究背景移動(dòng)群智感知（MCS）為數(shù)據(jù)收集和共享打開(kāi)了一扇新的大門，受到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。其中一個(gè)典型應(yīng)用是用戶空間分布群智感知，其中用戶向平臺(tái)發(fā)送自己的位置信息，平臺(tái)依據(jù)從用戶處收集的位置信息統(tǒng)計(jì)得到用戶整體的空間分布，并將統(tǒng)計(jì)得到的空間分布反饋給用戶為用戶所用。LBS服務(wù)移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶MCS服務(wù)信息請(qǐng)求者：獲取服務(wù)信息提供者：感知數(shù)據(jù)服務(wù)提供方研究背景美國(guó)一家名為L(zhǎng)ocationSmart的公司被曝其LBS服務(wù)存在漏洞。通過(guò)該LBS服務(wù)的漏洞，黑客可獲取系統(tǒng)內(nèi)用戶的位置信息，從而對(duì)用戶進(jìn)行騷擾或跟蹤。印度官方推出的用于追蹤C(jī)ovid-19傳播的APP存在設(shè)計(jì)缺陷，使得黑客可以跟蹤所有用戶的精確位置，并據(jù)此推斷一個(gè)用戶是否為Covid-19陽(yáng)性。

由于用戶享受移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)，需要提供自己的位置信息。此時(shí)，攻擊者可能搜集并濫用用戶提交的位置信息，從而推測(cè)出大量有關(guān)用戶的敏感信息。研究背景為了能夠感知用戶空間分布的同時(shí)保護(hù)其位置隱私，現(xiàn)有工作的典型做法是采用去中心化的本地化差分隱私的方法。雖然本地化差分隱私可以在不依賴可信第三方的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶位置隱私的保護(hù)，但卻忽略了現(xiàn)實(shí)中作為系統(tǒng)參與者的用戶是理性的且不具備關(guān)于其他用戶的任何知識(shí)。研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案現(xiàn)有工作隱私保護(hù)空間分布感知的研究，主要分為兩類：基于集中式差分隱私：使用可信服務(wù)器收集用戶位置,隨后在采用差分隱私拉普拉斯機(jī)制對(duì)用戶空間分布進(jìn)行加噪的同時(shí)估計(jì)每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域中的大致用戶數(shù)量。這類方案依賴可信的中心式服務(wù)器，因此在實(shí)際應(yīng)用中并不能很好地得到推行?，F(xiàn)有工作本地化差分隱私：使用個(gè)性化本地差分隱私的概念以獲取用戶的空間數(shù)據(jù)。由于本地差分隱私在每次提交的信息中只生成一個(gè)擾動(dòng)位置，因此對(duì)于服務(wù)器而言僅根據(jù)用戶提交的擾動(dòng)位置去評(píng)估感知分布的準(zhǔn)確性是困難的?，F(xiàn)有工作研究現(xiàn)狀只關(guān)注于服務(wù)器端對(duì)用戶分布的聚合生成,而忽略了不同用戶對(duì)感知分布的不同期望。因此，現(xiàn)有的工作均不適用于理性用戶隱私保護(hù)的空間分布感知。研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)方案設(shè)計(jì)基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案方案設(shè)計(jì)選擇隱私保護(hù)技術(shù)工具；隱私保護(hù)空間分布群智感知建模為博弈的滿意度形式；定義該博弈的滿意度均衡；設(shè)計(jì)策略學(xué)習(xí)算法以令感知用戶達(dá)到滿意度均衡。解決途徑：方案設(shè)計(jì)多次提交位置信息差分隱私？多次提交過(guò)程位置精度可調(diào)通過(guò)用戶提交位置評(píng)估空間分布選擇隱私保護(hù)技術(shù)工具；解決途徑：方案設(shè)計(jì)解決途徑：隱私保護(hù)工具：空間隱匿方案設(shè)計(jì)用戶：策略：策略空間：隱私保護(hù)空間分布群智感知建模為博弈的滿意度形式；解決途徑：方案設(shè)計(jì)一個(gè)策略組合是博弈

的滿意度均衡，如果，都有成立；滿意度均衡是一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下所有用戶都能得到滿意的感知分布，從而不會(huì)改變當(dāng)前所采用的隱私策略；定義該博弈的滿意度均衡；解決途徑：方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)策略學(xué)習(xí)算法以令感知用戶達(dá)到滿意度均衡。研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案四.理論分析理論分析收斂性分析：所提算法能夠促進(jìn)用戶得到滿意的分布精度，使得博弈達(dá)到滿意度均衡；隱私分析：一個(gè)用戶能夠得到的隱私保護(hù)水平與其分布精度期望間存在權(quán)衡關(guān)系。研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果所提方法得到的感知分布與真實(shí)分布較為接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果算法實(shí)現(xiàn)滿意度均衡的時(shí)延最大不超過(guò)0.25秒通信交互過(guò)程中所需帶寬開(kāi)銷最大不超過(guò)1KB研究背景現(xiàn)有工作方案設(shè)計(jì)理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)基于博弈論的隱私保護(hù)用戶空間分布移動(dòng)群智感知方案六.總結(jié)總結(jié)為了使理性用戶在彼此不知情的情況下獲得滿意的隱私保護(hù)用戶空間分布，首先將服務(wù)建模為滿意形式的博弈，并定義了該服務(wù)的均衡。然后，設(shè)計(jì)了一種名為L(zhǎng)EFS的算法，用于在用戶滿意度期望固定的情況下進(jìn)行隱私策略學(xué)習(xí)；并進(jìn)一步設(shè)計(jì)