《物联网安全导论》(第2版)PPT课件第10章 位置信息与隐私保护-《物联网安全导论》.ppt
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- 物联网安全导论 物联网安全导论第2版PPT课件第10章 位置信息与隐私保护-物联网安全导论 联网 安全 导论 PPT 课件 10 位置 信息 隐私 保护
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1、学习任务学习任务位置服务位置服务 位置服务技术原理位置服务技术原理 GISGIS地理信息系统地理信息系统 Click to add title in here 123本章主要涉及:本章主要涉及:4隐私保护隐私保护 基于位置服务的隐私保护基于位置服务的隐私保护 510.1 位置服务位置服务位置服务(位置服务(LBS,Location Based Services)又称定位服务,又称定位服务,LBS是由移动通信网络和卫星定是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务,通过一位系统结合在一起提供的一种增值业务,通过一组定位技术获得移动终端的位置信息组定位技术获得移动终端的位置信息(如经
2、纬度如经纬度坐标数据坐标数据),提供给移动用户本人或他人以及通,提供给移动用户本人或他人以及通信系统,实现各种与位置相关的业务。信系统,实现各种与位置相关的业务。实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。新型服务业务。10.1 位置服务位置服务10.1.1 位置服务的定义位置服务的定义 关于位置服务的定义有很多。关于位置服务的定义有很多。1994年,美国年,美国学者学者Schilit首先提出了位置服务的三大目标:首先提出了位置服务的三大目标:你在哪里你在哪里(空间信息空间信息)、你和谁在一起你和谁在一起(社会信息社会信息)、附近有什么资源
3、附近有什么资源(信息查询信息查询)。这也成为了这也成为了LBS最基础的内容。最基础的内容。10.1 位置服务位置服务 2004年,年,Reichenbacher将用户使用将用户使用LBS的的服务归纳为:服务归纳为:定位定位(个人位置定位个人位置定位)、导航导航(路径导航路径导航)、查询查询(查询某个人或某个对象查询某个人或某个对象)、识别识别(识别某个人或对象识别某个人或对象)、事件检查事件检查(当出现特殊情况下向相关机构发送带当出现特殊情况下向相关机构发送带求救或查询的个人位置信息求救或查询的个人位置信息)。10.1 位置服务位置服务LBS位置服务位置服务 10.1 位置服务位置服务在国内,
4、基于位置的服务在国内,基于位置的服务(Location Based Service,LBS)通常是指通过电信移动运营商的通常是指通过电信移动运营商的无线电通讯网络(如无线电通讯网络(如GSM网、网、CDMA网)或外部网)或外部定位方式定位方式(如如GPS)获取移动终端用户的位置信息获取移动终端用户的位置信息(地理坐标,或大地坐标),在(地理坐标,或大地坐标),在GIS(Geographic Information System,地理,地理信息系统信息系统)平台的支持下,为用户提供相应服务平台的支持下,为用户提供相应服务的一种增值业务。的一种增值业务。10.1 位置服务位置服务 对于位置定义有如
5、下几种方法:对于位置定义有如下几种方法:1)AOA(angle of arrival)指通过两个基站的交指通过两个基站的交集来获取移动台集来获取移动台(Mobile station)的位置;的位置;2)TDOA(time difference of arrival)工作原来工作原来类似与类似与GPS。通过一个移动台和多个基站交互的。通过一个移动台和多个基站交互的时间差来定位;时间差来定位;3)location signature位置标记。对每个位置区位置标记。对每个位置区进行标识来获取位置;进行标识来获取位置;4)卫星定位。卫星定位。10.1 位置服务位置服务 而需要特别说明的是,位置信息不是
6、单纯的而需要特别说明的是,位置信息不是单纯的“位置位置”,而是包括:,而是包括:地理位置(空间坐标)地理位置(空间坐标)处在该位置的时刻(时间坐标)处在该位置的时刻(时间坐标)处在该位置的对象(身份信息)处在该位置的对象(身份信息)10.1 位置服务位置服务10.1.2 LBS发展历史发展历史 其实其实LBS并不是什么新东西,建设并不是什么新东西,建设GPS系统的目系统的目的就是为了给用户提供位置服务。早在上个世纪的就是为了给用户提供位置服务。早在上个世纪70年代,美国颁布了年代,美国颁布了911服务规范。服务规范。基本的基本的911业务业务(Basic 911)是要求是要求FCC定义的移定义
7、的移动和固定运营商实现的一种关系国家和生命安全动和固定运营商实现的一种关系国家和生命安全的紧急处理业务。和我国的的紧急处理业务。和我国的110/120等紧急号码等紧急号码一样。要求电信运营商在紧急情况下,可以跟踪一样。要求电信运营商在紧急情况下,可以跟踪到呼叫到呼叫911号码的电话的所在地。号码的电话的所在地。10.1 位置服务位置服务10.1.3 LBS位置服务应用类型位置服务应用类型1.服务种类服务种类(1)大众应用)大众应用 位置信息查询位置信息查询 移动黄页查询移动黄页查询 游戏娱乐游戏娱乐 跟踪导航跟踪导航10.1 位置服务位置服务(2)行业应用)行业应用 行业用户指的是公安消防、交
8、通、企业、新行业用户指的是公安消防、交通、企业、新闻媒体等领域用户。闻媒体等领域用户。紧急救援紧急救援 智能交通智能交通 外勤人员管理和调度外勤人员管理和调度 物流和资产管理物流和资产管理 位置敏感商业广告位置敏感商业广告 巡检管理巡检管理10.1 位置服务位置服务2.目前目前LBS提供的主要服务提供的主要服务(1)公共安全业务)公共安全业务(2)跟踪业务)跟踪业务(3)基于位置的个性化信息服务)基于位置的个性化信息服务(4)导航服务)导航服务(5)基于位置的计费业务)基于位置的计费业务10.1 位置服务位置服务3.目前世界上广泛应用的定位服务目前世界上广泛应用的定位服务 目前,全球目前,全球
9、LBS服务的主要发展区域包括北美、服务的主要发展区域包括北美、亚太以及欧洲三大市场,其中以亚太市场的发展亚太以及欧洲三大市场,其中以亚太市场的发展最早也最快,尤其是日、韩两国。最早也最快,尤其是日、韩两国。10.1 位置服务位置服务10.1.4 位置服务在我国应用情况位置服务在我国应用情况 中国移动在中国移动在2002年年11月首次开通位置服务,如月首次开通位置服务,如移动梦网品牌下面的业务移动梦网品牌下面的业务“我在哪里我在哪里”、“你在你在哪里哪里”、“找朋友找朋友”等;等;2003年,中国联通在其年,中国联通在其CDMA网上推出网上推出“定位之定位之星星”业务,用户可以在较快的速度下体验
10、下载地业务,用户可以在较快的速度下体验下载地图和导航类的复杂服务;图和导航类的复杂服务;而中国电信和中国网通似乎也看到了位置服务诱而中国电信和中国网通似乎也看到了位置服务诱人前景,启动在人前景,启动在PHS(小灵通小灵通)平台上的位置服务平台上的位置服务业务。业务。10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理 是一项集成系统,是是一项集成系统,是GIS、空间定位、移、空间定位、移动通信、无线互联网等技术的综合体。动通信、无线互联网等技术的综合体。GIS技术、技术、移动通讯技术、定位技术(基于基站定位和基于移动通讯技术、定位技术(基于基站定位和基于GPS定位),三者结合形成了定位),三者结合形成了
11、LBS技术。为用户技术。为用户提供基于位置的信息交换、信息获取、共享和发提供基于位置的信息交换、信息获取、共享和发布服务。布服务。LBS作为多作为多种技术的交种技术的交叉点叉点10.2.1 LBS系统组成系统组成 一个完整的一个完整的LBS系统主要由空间定位系统、位置系统主要由空间定位系统、位置服务中心、通信网络和移动终端等部分组成。服务中心、通信网络和移动终端等部分组成。(1)移动终端)移动终端 移动终端可以是一个移动电话、一个移动终端可以是一个移动电话、一个PDA(个人个人数字助理,一般指掌上电脑数字助理,一般指掌上电脑)、笔记本电脑、个、笔记本电脑、个人电脑或者是一个应用程序接口。它其实
12、就是既人电脑或者是一个应用程序接口。它其实就是既充当定位装置同时又充当查询和显示设备。充当定位装置同时又充当查询和显示设备。10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理(2)无线网络)无线网络 这里的无线网络包括这里的无线网络包括2G、2.5G网络以及以后的网络以及以后的3G网络,只要能准确的确定出移动终端的位置,网络,只要能准确的确定出移动终端的位置,LBS就能很好的展开。就能很好的展开。(3)定位平台)定位平台 基于基于GPS或者或者MPS(移动定位系统移动定位系统)技术的定位系技术的定位系统。统。(4)提供位置服务的服务器)提供位置服务的服务器 LBS系统的核心部分,主要是用来处理分析并响
13、系统的核心部分,主要是用来处理分析并响应用户的请求。应用户的请求。10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理(5)提供位置服务的应用程序)提供位置服务的应用程序 来实现来实现LBS服务的应用程序服务的应用程序(6)与位置信息相关的内容)与位置信息相关的内容 主要包括相关的地理数据信息。主要包括相关的地理数据信息。以上除移动终端属于客户端外,其他部分以上除移动终端属于客户端外,其他部分都属于服务器端。服务器端的无线网络,定位平都属于服务器端。服务器端的无线网络,定位平台都是由移动运营商拥有并进行维护。只有台都是由移动运营商拥有并进行维护。只有LBS服务器、服务器、LBS应用程序和位置信息相关的内
14、容可应用程序和位置信息相关的内容可以由开发者自己设计和实施。以由开发者自己设计和实施。10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理 LBS系统组成系统组成 10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理10.2.2 LBS系统工作主要流程系统工作主要流程(1)用户通过移动终端发出位置服务申请;)用户通过移动终端发出位置服务申请;(2)该申请经过电信的各种通信网关后,为位置)该申请经过电信的各种通信网关后,为位置服务中心所接受;服务中心所接受;(3)经审核认证,服务中心调用定位系统获得用)经审核认证,服务中心调用定位系统获得用户的位置信息(用户若配有户的位置信息(用户若配有GPS等主动定位设备,等主动
15、定位设备,这时可通过无线网络主动将位置参数发送给服务这时可通过无线网络主动将位置参数发送给服务中心);中心);(4)服务中心根据用户的位置,对服务内容进行)服务中心根据用户的位置,对服务内容进行响应,如发送路线图响应,如发送路线图.10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理10.2 位置服务技术原理位置服务技术原理LBS系统工作流程系统工作流程 作为地理信息系统领域的重要组成部分,作为地理信息系统领域的重要组成部分,LBS是是移动计算环境下的移动计算环境下的GIS(Mobile GIS),是一种特,是一种特殊类型的殊类型的GIS,同时也是与普通大众日常生活结,同时也是与普通大众日常生活结合最为
16、紧密的合最为紧密的GIS领域。领域。地理信息系统(地理信息系统(GIS)是获取,处理,管理和分)是获取,处理,管理和分析地理空间数据的重要工具和技术。析地理空间数据的重要工具和技术。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统从技术和应用的角度,从技术和应用的角度,GIS是解决空间问题的工是解决空间问题的工具、方法和技术;具、方法和技术;从功能上,从功能上,GIS具有空间数据的获取、存储、现具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分享、输出和应用等功能。示、编辑、处理、分享、输出和应用等功能。凡是和空间位置相关的应用都可以采用凡是和空间位置相关的应用都可以采用GIS技术技术。10.3 GIS地
17、理信息系统地理信息系统地理信息系统的任务就是采集、存储、管理、分地理信息系统的任务就是采集、存储、管理、分析和显示地球空间信息。析和显示地球空间信息。它是以数字化的形式反映人类社会赖以生存的地它是以数字化的形式反映人类社会赖以生存的地球空间的现势和变迁的各种空间数据以及描述这球空间的现势和变迁的各种空间数据以及描述这些空间数据特征的属性,以模拟化的方法来模拟些空间数据特征的属性,以模拟化的方法来模拟地球空间对象的行为,在计算机软、硬件的支持地球空间对象的行为,在计算机软、硬件的支持下,以特定的格式支持输入下,以特定的格式支持输入/输出、存贮、显示以输出、存贮、显示以及进行地理空间信息查询、综合
18、分析、辅助决策及进行地理空间信息查询、综合分析、辅助决策的有效工具。的有效工具。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统GIS的主要特点有:的主要特点有:(1)空间可视化)空间可视化 空间可视化是指具有空间属性信息的有形无形地空间可视化是指具有空间属性信息的有形无形地物以可见的图形图像形式表达出来,到达其空间物以可见的图形图像形式表达出来,到达其空间信息直观可视的目的。信息直观可视的目的。(2)空间分析空间分析 空间分析是空间分析是GIS强大空间功能的体现。主要包括强大空间功能的体现。主要包括缓冲区分析、叠加分析、各种空间模拟等。空间缓冲区分析、叠加分析、各种空间模拟等。空间分析需要专题元素模
19、型、空间地学模型的支持。分析需要专题元素模型、空间地学模型的支持。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统(3)空间思维空间思维 空间思维是指空间思维是指GIS通过其功能引导决策者从空间通过其功能引导决策者从空间信息的角度考虑分析问题,引导决策者从合理利信息的角度考虑分析问题,引导决策者从合理利用空间资源的出发点对问题进行分析解决。用空间资源的出发点对问题进行分析解决。在资源管理、社会经济活动和人们生活中,有在资源管理、社会经济活动和人们生活中,有80%以上的信息属于具有空间位置特性的地理信以上的信息属于具有空间位置特性的地理信息。息。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统 无线移动用户迫切
20、想知道她当时所处环境的信无线移动用户迫切想知道她当时所处环境的信息,比如,息,比如,“我在哪儿?我在哪儿?”“我附近是什么?我附近是什么?”“我怎么能到达目的地?我怎么能到达目的地?”“我要找的人现在在何处?我要找的人现在在何处?”等,等,是任何一个移动用户到一个陌生环境中经常要是任何一个移动用户到一个陌生环境中经常要问的首要问题。问的首要问题。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统10.3.1 移动移动GIS 移动移动GIS,是以移动互联网为支撑、以智能手机,是以移动互联网为支撑、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定或基站为定位手段的位手段的G
21、IS系统。系统。相较于传统的相较于传统的WEBGIS、桌面、桌面GIS,移动,移动GIS的核的核心技术并没有什么大的不同,依然是空间数据的心技术并没有什么大的不同,依然是空间数据的存储、索引、浏览交互、编辑、分析等,只是在存储、索引、浏览交互、编辑、分析等,只是在移动设备上需要更多地考虑各种算法效率、服务移动设备上需要更多地考虑各种算法效率、服务端的通信交互、以及与其他信息的集成;端的通信交互、以及与其他信息的集成;10.3 GIS地理信息系统地理信息系统 移动端与服务端通信通常有两种模式:移动端与服务端通信通常有两种模式:1,socket通信通信 需要在移动端和服务端分别写需要在移动端和服务
22、端分别写socket客户端程序客户端程序和和socket服务端程序,自行定义传输信息的内容服务端程序,自行定义传输信息的内容格式,格式,这种模式的优点是通信效率高、一直连线、易实这种模式的优点是通信效率高、一直连线、易实现服务器的信息下达,缺点是通用性不好、较复现服务器的信息下达,缺点是通用性不好、较复杂;杂;10.3 GIS地理信息系统地理信息系统2,Http通信通信 服务端以服务端以WEB服务的方式对外发布服务,移动服务的方式对外发布服务,移动端以端以Http请求的方式获取服务端的信息,并能上请求的方式获取服务端的信息,并能上传信息至服务端,可以是传信息至服务端,可以是KVP、SOAP或或
23、REST服务的方式,在移动端较常用的是服务的方式,在移动端较常用的是KVP方式,通方式,通信的数据内容通常采用信的数据内容通常采用XML或或JSON来描述。来描述。具体选择哪种交互方式,根据具体项目需求而定;具体选择哪种交互方式,根据具体项目需求而定;10.3 GIS地理信息系统地理信息系统当前主流的移动当前主流的移动GIS开发组件有开发组件有UCMap,UCMap支持矢量和瓦片地图,支持在线和离线,支持矢量和瓦片地图,支持在线和离线,在各行业得到广泛应用,如管线巡检、城管巡查、在各行业得到广泛应用,如管线巡检、城管巡查、移动执法、林业普查、水利普查、应急联动、农移动执法、林业普查、水利普查、
24、应急联动、农业测土配方、国土监察、实时交通、路政巡查、业测土配方、国土监察、实时交通、路政巡查、移动气象、地震速报、烟草物流、军事指挥、移移动气象、地震速报、烟草物流、军事指挥、移动测绘、无线电监测、移动环保、动测绘、无线电监测、移动环保、LBS服务等。服务等。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统10.3 GIS地理信息系统地理信息系统移动移动GIS LBS信息系统的开发工具可选用信息系统的开发工具可选用MapInfo MapX。MapX是一个基于是一个基于ActiveX(OCX)技术的可编程控技术的可编程控件。是件。是MapInfo公司在嵌入式公司在嵌入式GIS开发领域的主开发领域的主打
25、产品。打产品。MapX的主要功能包括:显示的主要功能包括:显示MapInfo格式的地格式的地图:对地图进行放大、缩小、漫游、选择等操作;图:对地图进行放大、缩小、漫游、选择等操作;专题地图;图层控制;数据绑定;动态图层和用专题地图;图层控制;数据绑定;动态图层和用户绘图图层;生成和编辑地图对象;简单地理查户绘图图层;生成和编辑地图对象;简单地理查询;边界查询,地址查询。询;边界查询,地址查询。10.3 GIS地理信息系统地理信息系统10.3.2 定位技术定位技术 定位技术是定位技术是LBS的核心,移动定位技术是利用无的核心,移动定位技术是利用无线移动通信网络,通过对接收到的无线电波的一线移动通
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