基于隱私度和穩(wěn)定度的D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇機制

黃章健，葉幗華，姚志強

基于隱私度和穩(wěn)定度的D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇機制

黃章健1,2，葉幗華1,2，姚志強1,2

（1. 福建師范大學數(shù)學與信息學院，福建 福州 350117；2. 福建省公共服務大數(shù)據(jù)挖掘與應用工程技術研究中心，福建 福州 350117）

設備到設備（D2D）數(shù)據(jù)共享已經(jīng)成為一種很有前途的卸載蜂窩網(wǎng)絡流量的解決方案，但數(shù)據(jù)共享伙伴的隱私脆弱性和服務不穩(wěn)定性影響著共享服務的質(zhì)量。針對這個問題，提出一種基于隱私度和穩(wěn)定度的D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇機制（PSUS）。首先對提供者的隱私信息進行抽象和概括，根據(jù)提供者的隱私偏好和歷史共享記錄構建隱私度量的方法，得出提供者在不同共享服務中的隱私度；然后基于隱私度來設計數(shù)據(jù)共享過程，提供者在隱私偏好約束下緩存數(shù)據(jù)并在隱私度低的時候參與共享服務以滿足提供者的隱私要求；最后在已滿足隱私要求的提供者的基礎上，設計一種多指標評價法來評估提供者的服務穩(wěn)定性以選擇穩(wěn)定的共享伙伴。通過性能分析，證明所提機制的可行性。

D2D數(shù)據(jù)共享；隱私偏好；隱私度量；多指標評價

1 引言

隨著第五代（5G）移動通信網(wǎng)絡的到來，人們對各種移動服務和應用的需求日益增長，蜂窩網(wǎng)絡在不久的將來將面臨巨大的流量壓力。為了減輕蜂窩網(wǎng)絡的通信負擔和降低5G中蜂窩用戶的中斷概率，設備到設備通信（D2D）被認為是一個突出的解決方案，且其在支持數(shù)據(jù)共享和本地服務方面發(fā)揮著越來越積極的作用[1-2]。例如，用戶設備（UE）想要從互聯(lián)網(wǎng)下載的數(shù)據(jù)在附近的一些UE上可用，相同需求的用戶可在基站（BS）的幫助下使用D2D連接形成通信群組來實現(xiàn)緩存和共享文件，這樣可以大大減輕BS的流量負擔[3]。因此，D2D數(shù)據(jù)共享顯示出減少通信延遲、提高通信能力以及促進多種新應用和服務的巨大潛力[4]。

一個典型的D2D數(shù)據(jù)共享群組內(nèi)，請求指定數(shù)據(jù)的用戶稱為數(shù)據(jù)需求者，擁有所需內(nèi)容且在需求者請求共享服務時提供數(shù)據(jù)的用戶稱為數(shù)據(jù)提供者，在一次數(shù)據(jù)共享服務中會有眾多的提供者為需求者提供數(shù)據(jù)以減少通信延遲和卸載BS的流量。盡管D2D數(shù)據(jù)共享具有顯著優(yōu)勢，但在大規(guī)模應用中仍然面臨兩個重大的技術挑戰(zhàn)，即隱私性和穩(wěn)定性[5]。數(shù)據(jù)共享群組中設備之間直接相連，彼此的可信度未知。群組內(nèi)的提供者高度關注自己的隱私，在組內(nèi)向需求者傳輸數(shù)據(jù)時，由于考慮自身隱私泄露問題而只提供粗粒度的數(shù)據(jù)，大幅降低了數(shù)據(jù)共享服務的質(zhì)量；提供者多為移動用戶，資源受限問題也會影響共享服務的穩(wěn)定性，即共享易人為中斷或共享時間過長，降低了需求者的體驗質(zhì)量。

D2D數(shù)據(jù)共享群組中，不同提供者所處的環(huán)境不同，數(shù)據(jù)共享伙伴的隱私脆弱性和服務不穩(wěn)定性尤為明顯。因此，若要保證D2D數(shù)據(jù)共享的服務質(zhì)量和提高組內(nèi)需求者的體驗質(zhì)量，關鍵是為需求者選擇合適的共享伙伴。目前，這樣的選擇工作需要做出如下的貢獻：1) 在提供者進行數(shù)據(jù)共享時減少其隱私的泄露；2) 在數(shù)據(jù)共享群組內(nèi)的眾多候選人中選擇穩(wěn)定的提供者以保證共享服務的穩(wěn)定性。D2D數(shù)據(jù)共享伙伴的選擇首要考慮的應是隱私泄露問題，確保提供者在隱私安全的前提下共享數(shù)據(jù)。此時，了解提供者在數(shù)據(jù)共享階段的隱私性變得至關重要，即提供者的隱私性影響其在D2D數(shù)據(jù)共享服務中的表現(xiàn)。另外，為了確保共享服務的穩(wěn)定性，一些研究者使用聲譽來保證共享伙伴之間的合作[6]，通過選擇符合聲譽閾值的提供者參與數(shù)據(jù)共享服務。然而，一個聰明的提供者可以在共享服務中維持其聲譽并使其剛好超過閾值，這樣他們將成為搭便車者[7]。因此，僅依靠聲譽閾值[8]的劃定來選擇伙伴會導致搭便車和服務斷開的現(xiàn)象，影響共享服務的穩(wěn)定性。

綜上所述，共享伙伴的隱私性和穩(wěn)定性都是影響D2D數(shù)據(jù)共享服務質(zhì)量的重要因素。設計和構建有效的共享伙伴選擇機制，對于保證一定數(shù)量的提供者在滿足其隱私要求下參與共享服務和需求者穩(wěn)定的獲取所需數(shù)據(jù)具有重要的研究意義。為保證數(shù)據(jù)共享服務的隱私性和穩(wěn)定性，本文提出一種D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇機制（PSUS）。通過隱私偏好的設置和歷史共享記錄度量出提供者對某次共享服務生成的隱私信息的重視程度（即隱私度），由此設計D2D數(shù)據(jù)共享過程以滿足提供者的隱私要求；同時基于提供者的聲譽、可持續(xù)時長、等待時間和傳輸速率4個指標來評估提供者的服務穩(wěn)定性程度（即穩(wěn)定度），在滿足隱私要求的提供者中優(yōu)先選擇穩(wěn)定度高的作為共享伙伴，保證數(shù)據(jù)共享服務的質(zhì)量。

2 相關工作

目前，國內(nèi)外研究學者先后在D2D數(shù)據(jù)共享服務中的隱私性和穩(wěn)定性問題方面提出研究成果。在隱私性方面，Hua等[9]對信息交換過程中的隱私保護問題進行研究，提出場景自適應的隱私度量的研究方向。Wishart 等[10]根據(jù)共享數(shù)據(jù)內(nèi)容和周圍環(huán)境對共享數(shù)據(jù)進行模糊處理，提供者根據(jù)現(xiàn)實情況設置數(shù)據(jù)的模糊程度，還可以控制向誰共享數(shù)據(jù)，并設置共享的策略和共享數(shù)據(jù)的詳細級別。Franz 等[11]的方法是在共享群組的所有成員之間協(xié)商隱私策略，包括共享哪些數(shù)據(jù)以及其準確性。也有一些研究者將工作重心放在設計安全的D2D數(shù)據(jù)共享協(xié)議上，Wang等[12]提出兩種隱私保護認證和密鑰協(xié)議（PPAKA-HAMC和PPAKA-IBS），以保證安全和匿名的D2D共享服務。Mohseni-Ejiyeh等[13]提出一種在D2D通信中進行安全數(shù)據(jù)共享的有效協(xié)議，該協(xié)議可禁止未經(jīng)授權的提供者參與服務，還可通過授權來操作提供者的歷史記錄，若惡意行為超過閾值，會懲罰行為不端的提供者。

在D2D數(shù)據(jù)共享服務的穩(wěn)定性方面，為需求者選擇合適的提供者是研究者的主要工作。Yan等[14]提出一種用于多媒體傳輸?shù)纳鐣庾R信任框架以從D2D中繼用戶中選擇值得信賴的D2D協(xié)作用戶。He等[15]提出一個綜合評分機制（CSM），它根據(jù)歷史共享記錄、當前傳輸速率和預期獎勵計算每個候選提供者的分數(shù)，并且基于CSM和匈牙利算法，提出共享激勵和提供者選擇（CIPS）算法，以優(yōu)化多個并發(fā)需求者的數(shù)據(jù)提供者的選擇。部分常見的伙伴選擇方案是基于聲譽機制[7-8]的，但其共性的問題有二：一是聲譽更新需要進一步考慮，二是僅依賴聲譽值的共享伙伴選擇機制存在偏差或不全面，可能導致數(shù)據(jù)共享服務不穩(wěn)定。

上述工作多數(shù)是考慮隱私性或者穩(wěn)定性中的一個問題，對D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇的研究缺乏綜合性，即在共享群組內(nèi)考慮隱私的方案中未關注共享服務的穩(wěn)定性，或者著重于穩(wěn)定性問題的方案中忽略了提供者的隱私，這都將降低D2D數(shù)據(jù)共享服務的質(zhì)量。本文所提出的共享伙伴選擇機制從隱私性和穩(wěn)定性兩方面出發(fā)，提供者只在滿足隱私閾值的情況下參與數(shù)據(jù)共享或者緩存共享數(shù)據(jù)，并且通過穩(wěn)定度從已經(jīng)滿足隱私要求的提供者中確定共享伙伴。

3 系統(tǒng)模型

本文考慮需求者通過BS協(xié)作的方式從多個提供者處獲取數(shù)據(jù)的場景，具體形式如圖1所示。BS主要用于管理數(shù)據(jù)共享群組中的通信，包括用戶的接入認證、資源調(diào)度時的數(shù)據(jù)轉發(fā)和隱私保護等[16]。在數(shù)據(jù)緩存方面，BS因和網(wǎng)絡服務器直接相連，因此它可為需求者提供任何所需的數(shù)據(jù)。另外，一些提供者會主動在自己設備中緩存一些數(shù)據(jù)以快速響應共享服務。具體來說，通過D2D通信方式進行數(shù)據(jù)共享需要以下步驟：1)一個需求者向BS 發(fā)起共享請求；2) BS將數(shù)據(jù)請求在需求者的D2D通信距離內(nèi)廣播給其他UE，只有那些數(shù)據(jù)符合要求的提供者才會回應，其他的提供者則保持沉默；3) 如果在預定的時間內(nèi)沒有響應，即需求者周圍沒有合適的提供者，BS將直接向需求者發(fā)送請求的數(shù)據(jù)；4) BS將監(jiān)控整個數(shù)據(jù)共享過程，直到共享服務完成。

圖1 D2D數(shù)據(jù)共享模型

4 PSUS的構造

4.1 隱私度量

使用D2D連接的UE在共享數(shù)據(jù)時會生成諸如位置、時間、通信持續(xù)時間、設備類型、服務請求類型等可用于識別自身的信息[17]，這些信息在數(shù)據(jù)共享過程中會暴露提供者的隱私。不同的提供者對于共享服務中的這些信息的重視程度不同，即可通過這部分信息度量其隱私度的高低，而隱私度的高低影響著提供者在共享服務中的表現(xiàn)，所以盡量選擇隱私度低的提供者作為共享伙伴以達到滿足不同提供者隱私要求的目的，同時提高共享服務質(zhì)量?？紤]到隱私的主觀性，PSUS為了合理地度量出某提供者的隱私度，利用提供者在數(shù)據(jù)共享服務中對生成隱私信息的重視偏好，同時結合其歷史共享記錄，形式化定義并運用數(shù)學方法量化提供者的隱私。

圖2 PSUS的流程

定義1 隱私信息

定義2 隱私偏好

隱私偏好（PP）是提供者對生成的隱私信息重視程度的主觀傾向，包含設備信息偏好（EP）、數(shù)據(jù)服務類型偏好（SP）、數(shù)據(jù)共享時間偏好（TP）和數(shù)據(jù)共享位置偏好（LP）。

4.2 基于提供者隱私度的數(shù)據(jù)共享過程

通過上述的隱私度量過程，得到提供者在某次共享服務中的隱私度后，由此構建一種動態(tài)的D2D數(shù)據(jù)共享過程，其過程如圖3所示。

1) 需求者向BS發(fā)起數(shù)據(jù)共享請求。

2) 提供者在數(shù)據(jù)共享等待期間，在隱私首選項的約束下主動緩存數(shù)據(jù)以獲得主動緩存收益[19]，同時提高數(shù)據(jù)共享服務的速率。

3) BS將數(shù)據(jù)請求在需求者的D2D通信距離內(nèi)廣播給提供者，數(shù)據(jù)符合要求的提供者予以回應。

4) 提供者的設備生成此次共享服務的隱私信息，并通過PMP獲得自己的隱私度。

6) 提供者向BS提交泛化后的隱私度。

圖3 基于提供者隱私度的數(shù)據(jù)共享交互過程

8) BS將設置好的隱私閾值發(fā)布給組內(nèi)的提供者。

10) 滿足隱私閾值的提供者通過D2D鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)給需求者。

4.3 提供者服務穩(wěn)定性的評價過程

4.3.1 指標的評價值

定義3 貢獻值

定義4 共享數(shù)據(jù)評價

這里主要闡述聲譽值的更新，因為可持續(xù)時長、等待時間和傳輸速率均可從實際的D2D數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡環(huán)境中獲取。在D2D數(shù)據(jù)共享進行階段由BS監(jiān)控整個共享服務，每次服務開始前會獲取滿足隱私要求的提供者上述4個指標的實際數(shù)據(jù)并為其評價打分，分值區(qū)間為[0,10]，其中，0表示提供者在服務中該指標表現(xiàn)最差，10表示提供者在服務中該指標表現(xiàn)最好。

4.3.2 穩(wěn)定性的評價

Step2 評價矩陣預處理，刪除數(shù)據(jù)完全相同的列。因熵權法是根據(jù)指標數(shù)據(jù)之間的離散性來決定權重大小的，當某指標下的數(shù)值完全相同時，那么該指標將無法提供任何有價值的信息，故將其刪除，但若所有指標值均相同，則D2D數(shù)據(jù)共享伙伴的選擇變更為BS分配。

Step3 對提供者的各指標值進行歸一化處理。

Step5 計算第個評價指標的熵為

Step6 加入修正因子的4項指標的權重值計算。

5 性能分析

5.1 理論分析

在D2D數(shù)據(jù)共享服務中，共享伙伴的隱私性和服務穩(wěn)定性都影響著共享服務的質(zhì)量。本文關注到若一個提供者在滿足其隱私要求下參與共享服務和穩(wěn)定地向需求者共享其所需數(shù)據(jù)是解決上述問題的關鍵。因此，基于D2D數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡模型，提出一種共享伙伴的選擇機制PSUS，為需求者合理分配共享伙伴的同時保證提供者的隱私安全和共享服務的穩(wěn)定。PSUS關注到提供者在共享服務中的隱私問題，在每次共享服務開始前獲取到提供者的隱私度，通過選擇隱私度低的提供者參與共享服務可減少隱私泄露。首先，PSUS依據(jù)文獻[17]中提出的D2D通信會生成部分關于用戶隱私信息的概念，在其基礎上對其加以概括得到新的隱私信息的定義和提出隱私首選項的設置；又考慮到隱私的主觀性，將提供者的隱私偏好、歷史共享記錄和隱私風險態(tài)度作為度量因子，運用數(shù)學方法合理地量化提供者隱私，得出提供者的隱私度。其次，PSUS通過候選提供者的隱私度構建新的數(shù)據(jù)共享過程，提供者在隱私首選項的約束下主動緩存數(shù)據(jù)，且在高于BS設置的隱私閾值時，不會參與共享服務，這將有效減少D2D數(shù)據(jù)共享組內(nèi)提供者的隱私度，讓提供者在數(shù)據(jù)共享階段不再擔心過高的隱私暴露而只提供粗粒度的數(shù)據(jù)。

另外，PSUS在滿足隱私要求提供者的基礎上進一步做出工作，為了保證共享服務的穩(wěn)定性，利用4項與提供者有關的指標對其服務穩(wěn)定性進行評估且給出符合D2D數(shù)據(jù)共享環(huán)境的聲譽評分機制。評估穩(wěn)定性時，不是簡單地對指標進行求和，而是采用加權求和的方法，這顯然比直接求和更具說服力。為了客觀地完成穩(wěn)定性的評價，PSUS使用改進的熵權法根據(jù)指標的信息熵來合理調(diào)整各指標的權重值，比主觀的分配權重更加合理。

5.2 實驗仿真

本節(jié)在Matlab軟件上對PSUS進行仿真分析，實驗分為兩個部分：基于隱私度的數(shù)據(jù)共享過程和提供者穩(wěn)定度的評價過程，分別模擬由10、30和50個提供者組成的D2D數(shù)據(jù)共享群組，PMP中各隱私信息類型的參數(shù)通過隨機函數(shù)生成，之后按順序實施PMP、BPP和SEP的步驟。

圖4是分別由10、30和50個提供者組成的D2D數(shù)據(jù)共享服務中各提供者的隱私度分布，表1是3個D2D數(shù)據(jù)共享群組中的伙伴選擇情況。BS根據(jù)圖4提供的隱私度分布直方圖，動態(tài)設置如表1所示隱私閾值，以=10的組為例，BS監(jiān)控到隱私度處于VL，L級別的提供者較多，動態(tài)設置隱私閾值為0.4，則該組提供者在隱私度高于0.4時不加入本次數(shù)據(jù)共享服務。其他兩組同理，提供者在隱私度高于0.6時不參與共享服務，保證了提供者的隱私安全。另外，按照隱私首選項的主動緩存機制有助于提高數(shù)據(jù)共享服務的速率且不會過多暴露提供者的隱私。

圖4 提供者的隱私度分布

以上述實驗中10的D2D群組為基礎，模擬6個已符合隱私要求的提供者的穩(wěn)定性評價過程，其中，4個指標的權重如表2所示，各提供者的穩(wěn)定度如表3所示。BS按照穩(wěn)定度排序提供者，并依據(jù)此順序為需求者分配共享伙伴。顯然，提供者6的穩(wěn)定度比其他提供者高，其表示相比于其他的提供者具有更高的聲譽、可持續(xù)時長、傳輸速率和更少的服務等待時間，擁有更高的服務穩(wěn)定性，它將被首選為數(shù)據(jù)提供者以保證數(shù)據(jù)共享的服務質(zhì)量。但提供者6不是唯一的共享伙伴，若需求者在和提供者6進行數(shù)據(jù)共享時，發(fā)現(xiàn)6無法提供所需的所有數(shù)據(jù)時，若條件允許，需求者仍會按照穩(wěn)定度的高低繼續(xù)和提供者5進行通信，以此類推，直至完成需求者的請求。

表1 D2D數(shù)據(jù)共享群組中的伙伴選擇情況

表2 權重的分配

表3 提供者的穩(wěn)定度

5.3 性能評估

(1) 隱私性評估

圖5反映隨著隱私閾值的增加，D2D群組內(nèi)提供者平均隱私度的變化?？梢钥吹剑谑褂肞SUS的D2D群組中，候選提供者的平均隱私度明顯低于未使用PSUS的D2D群組。這是因為PSUS中的提供者在滿足首選項約束的前提下主動緩存數(shù)據(jù)，并只在滿足隱私閾值的情況下參與共享服務，所以參與服務的提供者隱私度較低。而未使用PSUS的D2D群組在進行數(shù)據(jù)共享服務時，30個提供者都可能被選擇為候選且主動緩存數(shù)據(jù)隱私度未知，則平均隱私度不隨隱私閾值變化并均高于PSUS。其中，當隱私閾值為1時，使用PSUS群組的候選提供者的數(shù)目為30個，但D2D群組內(nèi)提供者的隱私度仍低于未使用PSUS的D2D群組的原因是主動緩存中隱私首選項約束。圖5反映PSUS的使用可以有效降低D2D數(shù)據(jù)共享群組內(nèi)的隱私度，減少因提供者隱私帶來的數(shù)據(jù)共享服務質(zhì)量下降的問題。

圖5 D2D數(shù)據(jù)共享群組內(nèi)隱私度對比

(2) 穩(wěn)定性評估

在D2D數(shù)據(jù)共享群組中，通過4個指標充分可靠地評估提供者的穩(wěn)定性。為了保證對提供者服務穩(wěn)定性評價的合理性，PSUS不是簡單地對每個指標因子進行簡單求和，而是采用加權求和的方法，并且通過改進的熵權法根據(jù)指標的信息熵大小動態(tài)設置權重，即在指標熵計算階段加入了修正因子，其合理性由文獻[21]所證明，克服了傳統(tǒng)熵權法的弊端，同時相對于主觀的隨機賦權具有較高的可信度和精確度，也更能滿足D2D網(wǎng)絡環(huán)境的復雜性。因為文獻[7]和文獻[22]中都有對D2D群組中移動設備進行評價的方法，與本文所提評價方法具有可比性，所以表4給出3種方法的比較分析，發(fā)現(xiàn)PSUS使用的多指標評價比文獻[7]具有指標數(shù)和權重分配兩個優(yōu)勢，因其并沒有對所選指標因子加以權重計算。對于文獻[22]，雖然其所選的指標數(shù)更多，也使用了加權求和的評估方法，但在權重確定方面顯然主觀分配的方法缺乏合理性，而比指標數(shù)目顯然權重的合理分配更加重要。

表4 3種評價方法的比較分析

6 結束語

針對D2D數(shù)據(jù)共享中伙伴的隱私性和穩(wěn)定性影響著共享服務質(zhì)量的問題，本文提出一種基于隱私度和的穩(wěn)定度的共享伙伴選擇機制，利用設計的隱私度量方法得到提供者的隱私度，并構建一種基于隱私度的數(shù)據(jù)共享過程，保證提供者只在隱私度低的情況下參與共享數(shù)據(jù)，同時關注到僅依靠聲譽選擇共享伙伴的弊端，在前文滿足隱私要求的提供者的基礎上，設計一種多指標評價的方法來評估提供者的服務穩(wěn)定性以選擇最佳的共享伙伴。通過實驗與理論分析中的各種結果，表明所提機制是可行的。當然所提的隱私度量方法和指標評價方法仍存在一定的局限性，未來也將集中于更加簡而有效的D2D通信中隱私度量方法和更加智能的服務穩(wěn)定性評估方法的研究。

[1] PEDHADIYA M K, JHA R K, BHATT H G. Device to device communication: A survey[J]. Journal of Network and Computer Applications, 2019, 129: 71-89.

[2] WU D, ZHOU L, CAI Y. Social-aware rate based content sharing mode selection for D2D content sharing scenarios[J]. IEEE Transactions on Multimedia, 2017, 19(11): 2571-2582.

[3] JIANG J, ZHANG S, LI B, et al. Maximized cellular traffic offloading via device-to-device content sharing[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2016, 34(1): 82-91.

[4] MILITANO L, ARANITI G, CONDOLUCI M, et al. Device-to-device communications for 5G internet of things[J]. EAI Endorsed Transactions on Internet of Things, 2015, 15(1): 1-15.

[5] ZHANG A, CHEN J, HU R Q, et al. SeDS: secure data sharing strategy for D2D communication in LTE-advanced networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2016, 65(4): 2659-2672.

[6] YU T, ZHOU Z, ZHANG D, et al. Indapson: an incentive data plan sharing system based on self-organizing network[C]//IEEE Conference on Computer Communications. 2014: 1545-1553.

[7] HE J Z, WANG H B, ZHANG T. Incentive and selection for D2D content sharing: a comprehensive scoring mechanism[C]// 2016 IEEE 13th International Conference on Signal Processing (ICSP). 2016: 1208-1213.

[8] ZHOU R F, HWANG K. PowerTrust: a robust and scalable reputation system for trusted peer-to-peer computing[C]//IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. 2007: 460-473.

[9] 華佳烽, 李鳳華, 郭云川, 等.信息交換過程中的隱私保護技術研究[J]. 網(wǎng)絡與信息安全學報. 2016, 2(3): 28-38.

HUA J W, LI F H, GUO Y C, et al. Research on privacy protection technology in information exchange process[J]. Journal of Network and Information Security, 2016, 2(3): 28-38.

[10] WISHART R, HENRICKSEN K, INDULSKA J. Context privacy and obfuscation supported by dynamic context source discovery and processing in a context management system[C]//International Conference on Ubiquitous Intelligence and Computing. 2007: 929-940.

[11] FRANZ E, SPRINGER T, HARDER N. Enhancing privacy in social applications with the notion of group context[C]//2012 International Conference for Internet Technology and Secured Transactions. 2012: 112-118.

[12] WANG M, YAN Z. Privacy-preserving authentication and key agreement protocols for D2D group communications[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2018, 14(8): 3637-3647.

[13] MOHSENI-EJIYEH A, ASHOURI-TALOUKI M, MAHDAVI M. A lightweight and secure data sharing protocol for D2D communications[C]//2017 14th International ISC (Iranian Society of Cryptology) Conference on Information Security and Cryptology (ISCISC). 2017: 42-47.

[14] ZHANG A, WANG L, YE X, et al. Light-weight and robust security-aware D2D-assist data transmission protocol for mobile-health systems[J]. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 2017, 12(3): 662-675.

[15] YAN J, WU D, WANG R. Socially aware trust framework for multimedia delivery in D2D cooperative communication[J]. IEEE Transactions on Multimedia, 2019, 21(3): 625-635.

[16] HE J, WANG H, CHU X, et al. Incentive mechanism and content provider selection for device-to-device-based content sharing[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2019.

[17] JAMEEL F, HAMID Z, JABEEN F, et al. A survey of device-to-device communications: research issues and challenges[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2018, 20(3): 2133-2168.

[18] JENSEN C D, KORSGAARD T R. Dynamics of trust evolution: auto-configuration of dispositional trust dynamics[C]//International Conference on Security and Cryptography. 2008: 509-517.

[19] BAI B, WANG L, HAN Z, et al. Caching based socially-aware D2D communications in wireless content delivery networks: a hypergraph framework[J]. IEEE Wireless Communications, 2016, 23(4): 74-81.

[20] JING L, NG M K, HUANG J Z. An entropy weighting-means algorithm for subspace clustering of high-dimensional sparse data[J]. IEEE Transactions on Knowledge & Data Engineering, 2007 (8): 1026-1041.

[21] 張近樂, 任杰. 熵理論中熵及熵權計算式的不足與修正[J].統(tǒng)計與信息論壇, 2011, 26(1): 3-5.

ZHANG J L, REN J. The deficiencies and amendments of the calculation formulate of entropy and entropy weight in the theory of entropy[J]. Statistics & Information Forum, 2011, 26(1): 3-5.

[22] JIN B, JIANG D, XIONG J, et al. D2D data privacy protection mechanism based on reliability and homomorphic encryption[J]. IEEE Access, 2018, 6: 51140-51150.

D2D data sharing partner selection mechanism based on privacy degree and stability degree

HUANG Zhangjian1,2, YE Guohua1,2, YAO Zhiqiang1,2

1. School of Mathematics and Information, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, China 2. Fujian Engineering Research Center of Public Service Big Data Mining and Application, Fuzhou 350117, China

Device to device (D2D) data sharing has become a promising solution to offload cellular network traffic, but the privacy vulnerability and service instability of data sharing partners affect the quality of shared services. To solve this problem, a D2D data sharing partner selection mechanism based on degree of privacy degree and stability degree (named PSUS) was proposed. Firstly, the privacy information of the provider was abstracted and summarized, and the privacy measurement method was built according to the privacy preferences of the provider and the historical records of shared services, and the privacy degree of the provider in different shared services was obtained. Then, the data sharing process was designed based on privacy degree, and the provider cached data under the constraints of privacy preferences and participates in sharing services with low privacy to meet the provider's privacy requirements. Finally, on the basis of the provider who has satisfied the privacy requirements, a multi-index evaluation method was designed to evaluate the service stability of providers to select stable sharing partners. The feasibility of the proposed mechanism was demonstrated by analysis of performance.

D2D data sharing, privacy preference, privacy metric, multi-index evaluation

The National Natural Science Foundation of China(No.61872090, No.61370078)

TP393

A

10.11959/j.issn.2096?109x.2019060

黃章?。?994? ），男，安徽六安人，福建師范大學碩士生，主要研究方向為云計算與安全服務。

葉幗華（1976? ），女，福建霞浦人，福建師范大學副教授，主要研究方向為大數(shù)據(jù)安全隱私保護和信息安全。

姚志強（1967? ），男，福建莆田人，博士，福建師范大學教授、博士生導師，主要研究方向為大數(shù)據(jù)安全隱私保護、多媒體安全、應用安全。

論文引用格式：黃章健, 葉幗華, 姚志強. 基于隱私度和穩(wěn)定度的D2D數(shù)據(jù)共享伙伴選擇機制[J]. 網(wǎng)絡與信息安全學報, 2019, 5(6): 31-41.

HUANG Z J, YE G H, YAO Z Q. D2D data sharing partner selection mechanism based on privacy degree and stability degree[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2019, 5(6): 31-41.

2019?04?02；

2019?07?11

姚志強，yzq@finu.edu.cn

國家自然科學基金資助項目（No.61872090, No.61370078）