具有向后无关性的群签名位置隐私保护方案

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2023.03.007

信息网络安全 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (3): 62-72.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2023.03.007

具有向后无关性的群签名位置隐私保护方案

周权¹(), 曾志康¹, 王科梦², 陈梦龙²

1.广州大学数学与信息科学学院，广州 510006
2.广州大学计算机科学与网络工程学院，广州 510006

收稿日期:2022-10-20 出版日期:2023-03-10 发布日期:2023-03-14
通讯作者: 周权 E-mail:zhouqq@gzhu.edu.cn
作者简介:周权（1971—），男，四川，副教授，博士，主要研究方向为可信计算、传感器网络安全、云计算安全|曾志康（1999—），男，广东，硕士研究生，主要研究方向为车联网隐私安全|王科梦（1997—），女，河南，硕士研究生，主要研究方向为网络安全、加密流量分析|陈梦龙（1995—），男，安徽，硕士研究生，主要研究方向为网络安全、恶意软件检测
基金资助:
国家重点研发计划(2021YFA1000600)

Location Privacy Protection Scheme for Group Signature with Backward Unlinkability

ZHOU Quan¹(), ZENG Zhikang¹, WANG Kemeng², CHEN Menglong²

1. School of Mathematics and Information Science, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China
2. School of Computer Science and Cyber Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China

Received:2022-10-20 Online:2023-03-10 Published:2023-03-14
Contact: ZHOU Quan E-mail:zhouqq@gzhu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

用户的位置隐私往往包含敏感数据信息，现有的一些位置隐私保护方案由于未能充分考虑匿名数据的可靠性和群内成员撤销时的向后无关性，而不能很好地保护用户的位置隐私。针对上述问题，文章提出具有向后无关性的群签名位置隐私保护方案。该方案以请求用户和协同用户的请求/应答来构造匿名集，避免因匿名服务器被攻破而导致请求用户的隐私泄露；以请求用户的注册时间来生成签名私钥串，使得该方案支持向后无关地撤销异常用户。安全性分析和性能分析表明，文章方案有较高的安全性和较低的计算成本。

关键词: 匿名, 群签名, 位置隐私, 向后无关性

Abstract:

User’s location privacy often contains sensitive data information. For some existing location privacy protection schemes, because they do not fully consider the reliability of anonymous data and the backward unlinkability of revocation of group members, they cannot protect user's location privacy very well. Therefore, a group signature location privacy protection scheme with backward irrelevance is proposed. The scheme constructed an anonymous set by requesting and responding to requests from users and collaborating users, which avoided the privacy disclosure of requesting users due to the cracking of anonymous servers. The signature private key string was generated by requesting the user's registration time, enabling the scheme to support backward unrelated revocation of the anomalous user. The security analysis and performance analysis show that the scheme has higher security and lower calculation cost.

Key words: anonymous, group signature, location privacy, backward unlinkability

中图分类号:

TP309

周权, 曾志康, 王科梦, 陈梦龙. 具有向后无关性的群签名位置隐私保护方案[J]. 信息网络安全, 2023, 23(3): 62-72.

ZHOU Quan, ZENG Zhikang, WANG Kemeng, CHEN Menglong. Location Privacy Protection Scheme for Group Signature with Backward Unlinkability[J]. Netinfo Security, 2023, 23(3): 62-72.

图/表 9

图1

表1

表2

表3

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图2

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图5

参考文献 21

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符号	描述
$\lambda,p,G,g$,${{H}_{i}}\left( i=1,2,3 \right)$	安全参数，素数，循环群，生成元，哈希函数
$gpk,gsk,gtk$,$BL,params$	群公钥，群私钥，追踪密钥，黑名单，系统参数
$\{R{{U}_{i}}\}_{i=1}^{n},\{C{{U}_{j}}\}_{j=1}^{m}$	$n$个请求用户$R{{U}_{i}}$，$m$个协同用户$C{{U}_{j}}$
$I{{D}_{R{{U}_{i}}}},I{{D}_{C{{U}_{j}}}}$,$I{{D}_{RS{{U}_{i}}}},I{{D}_{SP}}$	$R{{U}_{i}},C{{U}_{j}}$,$RS{{U}_{i}},SP$的身份标识
$\left( pk_{i}^{RU},sk_{i}^{RU} \right)$,$\left( pk_{j}^{CU},sk_{j}^{CU} \right)$	$R{{U}_{i}}$,$C{{U}_{j}}$的公私钥对
$\left( pk_{i}^{RSU},sk_{i}^{RSU} \right)$,$\left( pk_{i}^{SP},sk_{i}^{SP} \right)$	$RS{{U}_{i}}$,$SP$的公私钥对
$LS{{C}_{i}}$	位置服务请求计数器
$r{{c}_{i}},rc_{i}^{\max }$	位置服务请求次数，最大位置服务请求次数
$S{{Q}_{i}},X{{Q}_{j}}$	位置服务请求，位置服务协同
$AS,S{{R}_{i}}$	聚合结果，位置服务请求结果

安全属性	文献[18]方案	文献[19]方案	文献[20]方案	文献[21]方案	本文方案
匿名性	√	√	√	√	√
可追踪性	N/A	√	√	N/A	√
可撤销性	N/A	√	√	N/A	√
向后无关性	×	×	×	×	√
共谋攻击	N/A	√	√	N/A	√
伪造攻击	√	√	√	√	√

阶段	实体	计算成本
用户注册	$R{{U}_{i}}$	$2\left( E+H \right)$
	$C{{U}_{i}}$	$2\left( E+H \right)$
	$RS{{U}_{i}}$	$E+H$
	$SP$	$2E+H$
	$TA$	$8E+10H$
位置服务请求	$R{{U}_{i}}$	$\left( {{s}_{i}}+5 \right)E+\left( {{s}_{i}}+4 \right)H$
协同服务响应	$RSU$	$2E+H$
协同服务响应	$C{{U}_{j}}$	$\left( {{s}_{j}}+5 \right)E+\left( {{s}_{j}}+4 \right)H$
协同服务聚合	$RSU$	$3E+H+J$
服务结果响应	$SP$	$3\left( m+1 \right)E+\left( 2m+3 \right)H$
服务结果响应	$R{{U}_{i}}$	$E+H$
用户追踪与撤销	$TA$	$2E$

方案	用户注册	签名	签名验证	用户撤销
AMA	$9{{n}_{1}}E+2{{n}_{1}}P$	$7{{n}_{1}}E+2{{n}_{1}}H+{{n}_{1}}P$	$12{{n}_{1}}E+2{{n}_{1}}H+3{{n}_{1}}P$	$4cP$
ASAP	$7{{n}_{1}}E+3{{n}_{1}}P$	$6{{n}_{1}}E+{{n}_{1}}H$	$6{{n}_{1}}E+{{n}_{1}}H+3{{n}_{1}}P$	$3cP$
本文方案	$5{{n}_{1}}E+6{{n}_{1}}H$	$4{{n}_{1}}E+{{n}_{1}}H$	$2{{n}_{1}}E+{{n}_{1}}H$	$2cE$

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Location Privacy Protection Scheme for Group Signature with Backward Unlinkability

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