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专利号: 2021107089603
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于位置服务的隐私保护配送服务系统,其特征在于:包含可信中心TC,服务平台SP、若干个边缘服务器ES、若干个商家TM、若干个用户User和若干个配送人员DS;

所述可信中心TC用于生成系统参数,负责为服务平台SP、用户User、商家TM、配送人员DS生成公私钥并安全分发,并且安全保存系统的主密钥;

所述商家TM通过所述服务平台SP发布自身的商品项目,所述用户User通过所述服务平台SP购买所述商家TM的商品;所述用户User提交所选定的商品后,所述服务平台SP为用户User生成服务订单并发送给所述商家TM;所述商家TM接单后,所述服务平台SP选取相应的边缘服务器ES在不知道用户位置的情况下计算出配送人员DS距离所述商家TM与用户User的曼哈顿距离之和,并确定距离之和最小的配送人员DS接单,有且仅有一名配送人员DS能够成功接单;所述配送人员DS成功接单后,所述服务平台SP通知所述用户User商品配送人员已接单,所述用户User会与所述配送人员DS之间建立一个临时的安全会话信道,通过此信道,所述用户User会将自己的配送地址发送给所述配送人员DS,当订单完成时,临时会话结束。

2.一种基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:系统初始化,可信中心TC根据安全参数生成系统参数;

步骤1.1:可信中心TC根据安全参数κ1随机选择一个长度为κ1的大素数q,生成两个阶为*

q的循环群G和GT,构建一个双线性对映射e:G×G→GT;选择两个密码哈希函数H:{0,1} →G,*

H1:{0,1}→G;随机选择x∈{1,…q‑1}作为主密钥,并安全地保存主密钥;

可信中心TC根据安全参数κ2计算Paillier加密算法的公钥N=p1·q1,g和私钥(λ,μ);

2

其中p1,q1是两个长度为κ2的大素数,g是 的一个生成元, 为小于N的正整数的集合;

步骤1.2:公开系统参数(g,N,GP=(q,G,GT,e),H,H1);

步骤2:商家TM完成系统注册,生成自己的私钥和公钥;用户User完成系统注册,生成自己的私钥和公钥;配送人员DS完成系统注册,生成自己的私钥和公钥;可信中心TC通过安全信道向服务平台SP分发解密密钥(λ,μ);可信中心TC为边缘服务器ES生成公私钥对,并通过安全信道向边缘服务器ES分发私钥;

步骤3:商家TM的服务信息生成与处理;

商家TM在服务平台SP发布商品信息,并根据自身业务需求在服务平台SP设置商品配送服务范围,配送范围抽象为多边形L,多边形L用顶点序列(x0,y0),(x1,y1),…,(xn‑1,yn‑1)表示,商家位置表示为(xtm,ytm);服务平台SP对商家TM设置的多边形L的顶点按照预设规则进行合并处理,使顶点数量减少;用户User登录服务平台SP并通过服务平台SP购买商家TM商品时,服务平台SP将处理后的多边形顶点序列返回给用户;

步骤4:生成用户订单;

用户User根据服务平台SP返回的多边形区域L本地判断自身当前位置是否在商家配送范围之内;若是,则以用户User真实位置(xu,yu)为圆心,选取指定半径范围内的随机位置(xp,yp)代替用户User真实位置参与后续流程,随机位置的选取不改变真实位置在配送范围类型,即用户User在配送范围内与否;用户User将自己的位置信息加密和选定的商品内容进行加密并生成对应的数字签名,然后将位置信息密文、商品信息密文及签名上传至临近的边缘服务器ES;边缘服务器ES收到用户上传的信息后,对用户User的位置信息做验证计算,并将计算结果与商品信息密文及签名发送给服务平台SP,服务平台SP对边缘服务器ES计算的验证结果进行解密,验证用户User是否在商家TM配送范围内;验证成功的同时为用户User生成订单,包括订单号、虚拟手机号在内的订单属性信息和用户商品内容信息密文;

步骤5:商家接受用户订单;

商家TM利用用户User的公钥对接收到的商品内容信息密文的签名进行验证;商家TM利用自己的私钥与用户User公钥计算解密密钥并对商品内容信息密文进行解密,获取用户User的订单内容信息,确认接单与否并返回接单结果给服务平台SP;

步骤6:配送人员接单与商品的配送。

3.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤2中,商家TM向可信中心TC发送系统注册请求,可信中心TC根据商家TM的身份信息idTM为其生成私钥skTM=xH(idTM)和对应的公钥pkTM=H(idTM),并将skTM通过安全信道返回给TM;其中x为系统的主密钥;

用户User向可信中心TC发送系统注册请求,可信中心TC根据用户User的身份信息idU为其生成私钥skU=xH(idU)和对应的公钥pkU=H(idU),并将skU通过安全信道返回给用户User;

配送人员DS向可信中心TC发送系统注册请求,可信中心TC根据配送人员DS的身份信息idDS为其生成私钥skDS=xH(idDS)和对应的公钥pkDS=H(idDS),并将skDS通过安全信道返回给配送人员DS。

4.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤3中,服务平台对商家设置的多边形L的顶点进行合并处理,若点(xi,yi)与点(xi+1,yi+1)之间|xi‑xi+1|≤ε1,并且|yi‑yi+1|≤ε2时,将两个点合并为一个新的点,坐标为其中ε1,ε2为设定阈值。

5.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤4中所述用户根据服务平台返回的多边形区域L本地判断自身当前位置是否在商家配送范围之内,是用户获取当前位置信息(xu,yu),将多边形L以逆时针的顺序对点进行编号P0(x0,y0),P1(x1,y1),……,Pn‑1(xn‑1,yn‑1),求取多边形L范围内的法向量 寻找多边形L最上方顶点为P0(x0,y0)、最下方顶点为Pd(xd,yd)、最左边顶点为Pl(xl,yl)、最右边顶点为Pr(xr,yr);

用户当前位置信息(xu,yu)作为给定点P,若给定点P(xp,yp)的位置满足xl≤xp≤xr,且yd≤yp≤y0,则选取距离给定点P最近的多边形两个顶点Pi(xi,yi),Pi+1(xi+1,yi+1),0≤i≤n‑1;求所围称三角形区域的法向量 若 k为实数,计算 与 之间的倍数关系,则代表用户的位置(xu,yu)在多边形范围内,否则,代表用户的位置(xu,yu)在多边形范围之外。

6.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤4中所述以用户User真实位置为圆心,选取指定半径范围内的随机位置代替用户User真实位置参与后续流程,是以用户当前真实位置(xu,yu)为圆心,选取预设大小R的半径画圆,在圆形区域内随机选取一个位置信息(xp,yp),确保选取得位置信息在所述区域之内,取(xp,yp)代替(xu,yu)为用户所在位置。

7.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤4中,用户User生成自己的位置密文信息使用边缘服务器公钥加密i得到Ci,故得密文信息Ci为多边形中距离当前用户最近的一个顶点,其编号为i的密文,r为随机数;用户根据自己的私钥skU和商家公钥pkTM计算加密密钥kUTM=e(xH(idU),H(idTM)),将其用于加密用户的订单内容消息ms得到密文信息Ms,计算签名δsig=xH(idU)H1(Ms),将Ms||δsig作为上传数据,e()代表双线性对映射;将Cp||Ms||δsig封装上传至边缘服务器ES。

8.根据权利要求7所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤4中,边缘服务器ES通过私钥解密Ci并按多边形顶点编号顺序找到最近的两个顶点Pi(xi,yi),Pi+1(xi+1,yi+1),计算得 并将 一起发送给服务平台SP;服务平台SP利用Paillier解密密钥(λ,μ)和Paillier解密算法解密得到向量 其中以商家(xtm,ytm)为参考点,将其用于求取商家配送范围的多边形区域L所围成平面内的法向量 服务平台SP将得到的 与 作比较,验证用户是否在商家所述区域之内。

9.根据权利要求2所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于:步骤5中,商家TM接收到订单消息后,计算密钥kTMU=e(xH(idTM),H(idU)),将kTMU用于解密密文消息Ms,获取用户订单内容。

10.根据权利要求2‑8任意一项所述的基于位置服务的隐私保护配送服务方法,其特征在于,步骤6的具体实现包括以下步骤:

步骤6.1:商家TM接单后,服务平台SP根据商家TM所在区域分发订单;根据平台服务策略,配送人员DS上传自己位置到边缘服务器ES,边缘服务器ES计算当前区域内所有的配送人员与用户、商家之间的曼哈顿距离之和,服务平台SP选取曼哈顿距离之和最小的一名配送人员作为当前订单的配送人员并向其分配订单;

步骤6.1.1:配送人员DS定期的上传自己的位置(xds,yds)到边缘服务器ES,配送人员生成密文 将 作为配送人员位

置信息密文;

步骤6.1.2:已知商家位置为(xtm,ytm),用户的位置密文为 边缘服务器ES计算配送人员DS与用户User之间的曼哈顿距离d1=|xds‑xp|+|yds‑yp|,计算配送人员DS与商家TM之间的曼哈顿距离d2=|xds‑xtm|+|yds‑ytm|,故配送人员与商家、用户的曼哈顿距离之和为L(DS)=d1+d2;若当前范围内有t个配送人员,则需要计算t个距离之和{L(DS1),L(DS2)......L(DSt)};

步骤6.1.3:边缘服务器ES将计算出的当前区域内的多个密文状态下的曼哈顿距离{L(DS1),L(DS2)......L(DSt)}发送给服务平台SP,由服务平台SP执行解密操作;

步骤6.1.4:服务平台SP对t个曼哈顿距离密文数据进行解密,从当前t个距离中,选取距离最小的配送人员作为当前订单的配送人员;min{L(DS1),L(DS2)......L(DSt)}即为最小配送距离;

步骤6.2:配送人员DS接单成功后,服务平台SP将用户User的订单属性信息发送给配送人员DS,并将配送人员DS的接单结果发送给用户User;

步骤6.3:用户User根据自己的私钥与配送人员公钥计算出临时会话密钥kUDS=e(xH(idU),H(idDS));同时配送人员DS根据自己的私钥与用户公钥来计算出临时会话密钥kDSU=e(xH(idDS),H(idU)),通过会话密钥与用户User之间建立一个安全信道;

步骤6.4:用户User选取随机密钥kd,并用kd加密地址信息,随后将随机密钥用临时会话密钥加密,地址信息密文与密钥密文一起发送给配送人员DS;

步骤6.5:配送人员DS通过临时会话密钥kDSU=e(xH(idDS),H(idU))解密密钥密文获取随机密钥kd,通过随机密钥kd解密地址信息密文获得用户User的真实地址信息;

步骤6.6:配送人员DS根据从服务平台SP获取订单的属性信息,并向商家TM处取货;取货后并进行商品配送。