一种隐私保护空间众包的任务分配系统模型及实现方法

1.一种隐私保护空间众包的任务分配系统模型的实现方法，其特征在于，所述隐私保护空间众包的任务分配系统模型，包括空间众包服务器、加密服务提供单元、空间任务请求单元和工人移动端；所述空间任务请求单元用于创建空间任务，将任务信息传送给所述空间众包服务器；所述空间众包服务器将任务分配给所述工人移动端；所述加密服务提供单元对所述空间任务请求单元、所述空间众包服务器和所述工人移动端提供隐私保护任务分配管理；所述隐私保护空间众包的任务分配系统模型的实现方法，包括如下步骤：步骤一，空间任务请求单元创建并发布空间任务；步骤二，空间任务发布至空间众包服务器，空间众包服务器通过任务分配算法，将任务分配给工作者；步骤三，加密服务提供单元提供隐私保护功能，其向空间众包服务器和工人移动端提供密钥服务；步骤二中所述的任务分配算法具体包括如下阶段：第一阶段，任务位置与工人位置距离计算：空间众包服务器用Paillier公钥加密任务位置l s ＝(x s ,y s )后，向所有工人发送三份密文：E(x s 2 +y s 2 )，E(x s )和E(y s )，其中，x s 代表横坐标，y s 代表纵坐标，Paillier密钥对(pk,sk)；E(x s 2 +y s 2 )代表空间众包服务器使用公钥pk加密 E(x s )代表空间众包服务器使用公钥pk加密x s ，E(y s )代表空间众包服务器使用公钥pk加密y s ，从空间众包服务器接收到该加密信息后，每个工人w i 计算l s 和其当前位置l i 的距离的平方，并进行加密，即：第二阶段，每个工人行进时间计算：令W＝{w 1 ,w 2 ,...,w n }是n个工人的集合，V是所有工人速度的乘积，即 且v k '＝V/v k ，其中1≤k≤n；对于任意两个工人w i ,w j ∈W，当且仅当d(l i ,l s )v i '＜d(l j ,l s )v j '时有d(l i ,l s )/v i ＜d(l j ,l s )/v j ；为每个工人计算虚拟行程时间t i '＝d(l i ,l s )v i '，其等同于确切的行程时间t i ＝d(l i ,l s )/v i ，即具有最短虚拟行程时间的工人必定具有最短的确切行程时间；d(l i ,l s )为位置l i 和l s 之间的欧几里得距离；d(l j ,l s )为位置l j 和l s 之间的欧几里得距离；第三阶段，获胜工人计算：空间众包服务器具有2元组＜i,E(t i ' 2 )＞的列表，其中i是工人w i 的ID，1≤i≤n；为了保护工人，尤其是获胜者的身份，通过一个PRF伪随机函数加密每个工人的ID，并向加密服务提供单元发送＜f k (i),E(tfk(i)' 2 )＞，以找到哪个工人的行程时间最短，以及其是否可以在截止日期e s 之前到达任务位置；f k (i)中fk为PRF伪随机函数,f k (i)为对每个工人w i 的ID用PRF伪随机函数进行加密；第四阶段，任务位置广播：一旦接收到E' c (f k (i * ))，空间众包服务器便加密任务位置l s 并向所有工人广播E(l s )，以如下方式加密l s ：其中h是长度匹配哈希函数，用于将较长的位串映射到较短的位串；一种被证明是语义安全的h的构建方法是，将一个较长的位串截断为多个固定长度的较短位串，并在这些较短位串上进行异或计算并输出；只有获得E' c (f k (i * ))信息的工人才能通过计算 得到任务位置信息；其中，i * 为行进时间最小的获胜者的ID，f k (i * )为对行进时间最小的获胜者的ID用PRF伪随机函数进行加密；ElGamal密钥对(pk’,sk’)，E' c (f k (i * ))代表加密服务提供单元CSP使用pk’加密f k (i * )。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间任务s是指要在位置l s 执行，并与截止日期e s 相关联的任务；所述工人移动端的工人w是愿意执行空间任务的人，每个工人与由空间众包服务器指定的ID即id w ，速度v w 和其当前所处的位置l w 相关联；所述空间众包服务器根据工人集合W＝{w 1 ,w 2 ,...,w n }和空间任务s的位置l s 和截止日期e s ，通过任务分配算法，将任务分配给工作者w i* ，工作者w i* 需满足两个条件：第一，w i* 可以在截止日期e s 之前到达l s ；第二，没有其他工人可以在w i* 之前到达l s 。 3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加密服务提供单元提供隐私保护功能，其向空间众包服务器和工人移动端提供密钥服务，隐私保护功能通过对传输数据的加密，并且使空间众包服务器能对加密数据进行计算，保证在通信过程中除了被选中的工作者w i* 外，空间众包服务器，加密服务提供单元和所有其他工人都无法获得w i* 的ID信息。 4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加密服务提供单元采用Paillier密码系统和ElGamal密码系统，所述加密服务提供单元生成ElGamal密码系统的域参数和Paillier密码系统和ElGamal密码系统的密钥对，其对私钥进行保密，并向空间众包服务器和所有工人发送公钥。 5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阶段中，要求所有工人以E(x i 2 +y i 2 )，E(x i )和E(y i )的形式向空间众包服务器发送加密位置，并要求空间众包服务器计算E(d 2 (l i ,l s ))。 6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二阶段中，每个工人通过ElGamal密码系统对其速度进行加密，并将E'(v i )发送给空间众包服务器，空间众包服务器通过将所有加密的速度相乘获得E'(V)；然后，空间众包服务器要求加密服务提供单元解密E'(V)，并给所有工人移动端发送V；通过用其速度v i 除V，每个工人w i 得到v i '的值并计算 加密的虚拟行程时间被发送到空间众包服务器进行进一步处理；该过程中加密服务提供单元和所有工人都知道V的确切值，这并不违反任何工人的个人隐私。 7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三阶段中，由于加密服务提供单元具有Paillier的私钥，因此能通过解密E(t i ' 2 )来获得t i ' 2 并计算实际的行程时间 然后，加密服务提供单元很容易的找到具有最短行程时间的工人，并判断其是否可以满足截止日期限制；如果不能，加密服务提供单元通知空间众包服务器没有获胜者，否则，它使用ElGamal加密获胜者的ID即f k (i * )，并将E' c (f k (i * ))发送到空间众包服务器。 8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第四阶段中，以下步骤确保只有获胜者才能获得E' c (f k (i * ))信息：首先，每个工人w i 从空间众包服务器获取加密的ID即f k (i)，并使用自己的公钥通过ElGamal进行加密，然后将加密后的信息 发送给加密服务提供单元，加密服务提供单元接收到该信息后，使用其公钥和用于加密E' c (f k (i * ))的相同随机数r再次通过ElGamal进行加密；加密服务提供单元随后将结果 发送到每个可以通过其私钥来解密以获得E' c (f k (i))的工人；所述公钥应该保密，以保护隐私。