r
3.2 Xây dựng mô hình thử nghiệm
3.2.1 Phân tích lựa chọn mô hình
Qua nghiên cứu các kỹ thuật và các thuật toán bảo vệ tính riêng tƣ trong LBS, trong giới hạn của luận văn, tác giả lựa chọn kỹ thuật làm rối thông tin vị trí (obfuscation technique) để cài đặt trong mô hình thử nghiệm.
Để đáp ứng đƣợc việc hiện thực hóa kỹ thuật, thuật toán, kết hợp với điều kiện thực tế các thiết bị di động thông minh (smartphone, tablet, …) đang khá phổ biến, mô hình thử nghiệm đƣợc triển khai trên nền dịch vụ Web, ngƣời dùng có thể sử dụng dịch vụ qua mạng Internet.
Máy khách: các loại điện thoại di động, máy tính bảng hay các PDA có khả năng định vị vị trí địa lývà kết nối Internet và một số yêu cầu về phần cứng.
Máy chủ: máy tính tiếp nhận và đáp ứng các yêu cầu dịch vụ từ phía máy khách. Máy chủ là nơi lƣu trữ các dữ liệu địa điểm, các thông tin dịch vụ. Phần mềm cung cấp dịch vụ tại máy chủ đảm nhận chức năng xử lý chính, kết quả cuối cùng gửi cho máy khách.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Môi trường truyền thông: mạng Internet.
Dịch vụ định vị: máy khách cần phải cung cấp vị trí địa lý của mình kèm theo yêu cầu đến máy chủ. Trên cơ sở đó máy chủ sẽ đáp ứng yêu cầu dựa trên vị trí địa lý của máy khách. Máy khách có thể khai thác dịch vụ định vị toàn cầu GPS hay dịch vụ định vị dựa trên cơ sở mạng di động.
3.2.2 Thiết kế hệ thống
Một số yêu cầu của hệ thống:
- Có cơ sở dữ liệu thông tin, vị trí địa lý riêng và có chức năng quản trị cơ sở dữ liệu đó.
- Chƣơng trình hoạt động tốt trên thiết bị di động thông minh (smart phones) sử dụng hệ điều hành Android phiên bản 4.0 (Ice Scream Sandwich) trở lên có công nghệ định vị GPS và có kết nối mạng (3G hoặc Wifi).
- Có khả năng chuyển đổi khoảng cách địa lý về khoảng cách hình học
3.2.2.1 Mô hình hệ thống
Hệ thống đƣợc chia làm 2 module chính là module phía Server và module phía Client, trong đó:
- Module Server: là website cung cấp các dịch vụ khai thác dữ liệu đƣợc
chạy trực tuyến trên Internet. Có các chức năng quản lý dữ liệu về các địa điểm địa lý và các thông tin khác:
Thêm mới, sửa, xóa nhóm địa điểm: tên nhóm địa điểm, mô tả, hình ảnh đại diện
Thêm mới, sửa xóa địa điểm: tên địa điểm, địa chỉ, mô tả, nhóm địa điểm, vị trí địa lý
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Các dịch vụ cung cấp dữ liệu hệ thống dƣới dạng dữ liệu có cấu trúc khi có truy vấn từ ngƣời dùng
Công nghệ sử dụng: ASP.NET, SQL Server, Google Maps Javascript API v3, Google Maps Services.
- Module Client: là một ứng dụng trên thiết bị di động cài đặt hệ điều
hành Android, có khả năng định vị vị trí hiện tại của thiết bị và kết nối mạng Internet. Ứng dụng có các chức năngnhằm hiện thực hóa kỹ thuật bảo vệ tính riêng tƣ bằng cách làm rối thông tin vị trí của ngƣời dùng:
Tải dữ liệu bản đồ từ Google Maps
Sử dụng thuật toán sinh vật giả để tạo danh sách các vật giả theo yêu cầu của ngƣời dùng.
Kết nối đến module server để truy vấn dữ liệu đƣợc cung cấp trên server với danh sách các vị trí giả và vị trí thật
Phân tích tập dữ liệu kết quả lấy ra những địa điểm đúng ứng với vị trí thật của ngƣời dùng,đồng thời hiển thị những thông tin đó lên màn hình, giúp ngƣời dùng dễ dàng tìm đƣợc địa điểm cần thiết.
Công nghệ sử dụng: Java for Android, Google Maps Android API, Google Maps Services.
Việc truyền dữ liệu giữa 2 module đƣợc thực hiện bằng việc truyền thông trên mạng Internet thông thƣờng, thông qua GPRS, 3G, 4G hoặc Wifi…
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3-2:Mô hình hệ thống mô phỏng
Mô tả:
- Phía Client, ngƣời dùng sử dụng ứng dụng đƣợc cài đặt trên thiết bị di động, thiết lập các cấu hình hệ thống cần thiết: phƣơng thức kết nối Internet, số lƣợng vị trí giả cần khởi tạo, vùng khởi tạo vị trí giả, …
- Ứng dụng tự động định vị vị trí địa lý hiện tại qua GPS hoặc mạng truyền thông và hiển thị trên bản đồ.
- Ngƣời dùng bắt đầu tìm kiếm địa điểm bằng cách thiết lập các thông tin tìm kiếm: nhóm địa điểm cần tìm, khoảng cách, phƣơng tiện giao thông, …. Ngoài ra ngƣời dùng cần thiết lập sử dụng vị trí giả trong khi truy vấn để bảo vệ tính riêng tƣ về vị trí.
- Dựa vào cấu hình và các thông tin tìm kiếm, ứng dụng khởi tạo thông tin truy vấn dữ liệu địa điểm và gửi tới Server thông qua kết nối Internet
- Phía Server, khi nhận đƣợc yêu cầu truy vấn, hệ thống lọc dữ liệu địa điểm trong cơ sở dữ liệu và gửi về Client danh sách kết quả tƣơng ứng với từng yêu cầu truy vấn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Khi nhận đƣợc kết quả truy vấn, ứng dụng phía Client phân tích tập dữ liệu và lọc ra các dữ liệu địa điểm tƣơng ứng với vị trí chính xác của ngƣời dùng và hiển thị lên màn hình cho ngƣời dùng.
3.2.2.2 Biểu đồ Ca sử dụng (Use case) của hệ thống
Các tác nhân của hệ thống:
- Ngƣời dùng: ngƣời sử dụng thiết bị di động và đƣa ra các yêu cầu truy vấn địa điểm.
- Ứng dụng client: ứng dụng chạy trên thiết bị di động kết nối với server hỗ trợ ngƣời dùng truy vấn dữ liệu và bảo vệ tính riêng tƣ về địa điểm của ngƣời dùng.
- Quản trị viên: ngƣời quản trị dữ liệu địa điểm của hệ thống, quản trị viên có thể thêm, sửa, xóa thông tin nhóm địa điểm và địa điểm trong cơ sở dữ liệu.
- Dịch vụ Server: dịch vụ web nhận thông tin truy vấn từ Client, phân tích dữ liệu và trả lại tập kết quả địa điểm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3-4: Biểu đồ Ca sử dụng của tác nhân Ứng dụng Client
Hình 3-5: Biểu đồ Ca sử dụng của tác nhân Quản trị viên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.2.3 Biểu đồ triển khai hệ thống
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.3 Xây dựng hệ thống
3.2.3.1 Ứng dụng cho người dùng cuối
Hình 3-8: Giao diện khởi động ứng dụng
Hình 3-9: Danh sách các danh mục trong ứng dụng
Hình 3-10: Giao diện mẫu tìm kiếm địa điểm
Hình 3-11: Giao diện hiển thị kết quả tìm kiếm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3-12: Giao diện mẫu thiết lập vị trí vật giả
Hình 3-13: Giao diện mẫu cấu hình ứng dụng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.3.2 Ứng dụng quản trị hệ thống
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3-16: Giao diện danh sách nhóm địa điểm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3-18: Giao diện danh sách địa điểm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt đƣợc
- Tổng quát hóa các kiến thức cơ bản: lý thuyết chung về LBS, tính riêng tƣ trong hệ thống LBS,vị trí địa lý, lập trình ứng dụng di động cho hệ điều hành android.
- Nắm bắt các phƣơng pháp tính dựa trên tọa độ địa lý, các thuật toán nhằm đảm bảo tính riêng tƣ trong hệ thống LBS
- Tập trung nghiên cứu kỹ thuật làm rối thông tin vị trí obfuscation và các thuật toán sinh vật giả, di chuyển trong vùng lân cận. Từ đó xây dựng ứng dụng hiện thực hóa giải thuật và các thuật toán kể trên nhằm bảo vệ tính riêng tƣ về vị trí cho ngƣời sử dụng dịch vụ LBS.
- Thu thập các tài liệu đã xuất bản, các bài báo trên các tạp chí khoa học và các tài liệu trên mạng Internet liên quan đến vấn đề đang tìm hiểu.
- Tìm hiểu, vận dụng và kế thừa các thuật toán đã công bố kết quả.
- Chạy thử nghiệm, cài đặt ứng dụng để minh họa các vấn đề trình bày trong đề tài.
2. Hạn chế còn tồn tại và hƣớng phát triển
- Các giải pháp và thuật toán đảm bảo tính riêng tƣ đƣợc trình bày trong luận văn đã ra đời từ nhiều năm trƣớc do đó cần nghiên cứu những cải tiến, kết hợp các giải pháp trên sao cho kết quả đảm bảo tính riêng tƣ đƣợc tốt nhất và nâng cao chất lƣợng dịch vụ của nhà cung cấp.
- Hệ thống đƣợc xây dựng chỉ mang tính chất hiện thực hóa lý thuyết, chƣa có ứng dụng thực tế, có hiệu quả; cần phải bổ sung các chức năng và mục đích cụ thể cho hệ thống để có thế mang lại hiệu quả thực tế, hiệu quả xã hội.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Chƣa thử nghiệm đƣợc tất cả các giải pháp cũng nhƣ thuật toán trong vấn đề đang tìm hiểu nên chƣa so sánh và đánh giá chi tiết đƣợc các giải pháp, thuật toán đó.
- Luận văn chƣa quan tâm đến điều kiện triển khai hệ thống, đặc biệt là đối với các thiết bị có năng lực xử lý kém (điện thoại di động thế hệ trƣớc). Do đó cần phải có nhiều thử nghiệm nữa với các điều kiện thực tế khác nhau.
- Luận văn chƣa thực nghiệm trên tập dữ liệu lớn và có nhiều ngƣời dùng cùng tham gia hệ thống. Nếu triển khai diện rộng cần phải nghiên cứu và khảo sát lại tính hiệu quả, tính thời gian thực khi triển khai.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Đặng Văn Đức, Hệ thống thông tin địa lý, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 2001.
[2] Đặng Văn Đức, Nguyễn Tiến Phƣơng và ngƣời khác, Một số kỹ thuật áp dụng trong việc phát triển mô hình dịch vụ trên cơ sở vị trí địa lý, Kỷ yếu Hội nghị khoa học ICT.rda08, Hà Nội, 2008.
Tiếng nước ngoài
[3] A. R. Beresford and F. Stajano,Location privacy in pervasive computing. IEEE Pervasive Computing, pp. 46-55, 2003.
[4] Axel Kupper,Location-based Service. Fundamentals and Operations. John Wiley & Sons 386 Seiten ISBN 0-470-09231-9, 2006.
[5] C. A. Ardagna, M. Cremonini, E. Damiani, S. di Vimercati, and P. Samarati,Location privacy protection through obfuscation-based techniques. Proceedings of the 21st annual IFIP WG 11.3 working conference on Data and applications security, pp. 47–60, 2007.
[6] Chi-Yin Chow and Mohamed F. Mokbel, Privacy in Location-based Services: A System Architecture Perspective, ACM Digital Library, 2009.
[7] Duckham, M., Kulit, L,A formal model of obfuscation and negotiation for location privacy. Pervasive Computing. pp. 152–170, 2005.
[8] H.Kido, Y.Yanagisawa, T.Satoh, “An anonymous communication technique using dummies for location-based services”, IEEE International Conferenceon Pervasive Services (ICPS), pp. 88–97, 2005. [9] H.Lu, C.Jensen, M.Yiu, “Pad: Privacy-area aware, dummy-based
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
location privacy in mobile services”, MobiDE, pp. 16–23, 2008.
[10] M. Gruteser and D. Grunwald,Anonymous Usage of Location-Based Services Through Spatial and Temporal Cloaking. MobiSys ‟03, pp. 31-42, 2003.
[11] Open Geospatial Consortium (OGC). Open Location Services 1.1, 2005. [12] Q.C. Truong, T.A. Truong and T.K. Dang,The Memorizing Algorithm: Protecting User Privacy in Location-Based Services using Historical Services Information. IJMCMC 65-86, 2010.
[13] R. Dewri, I. Ray, I. Ray, and D.Whitley, Query m-Invariance: Preventing Query Disclosures in Continuous Location-Based Services, MDM, pp 95 – 104, 2010.
[14] Reynold Cheng, Yu Zhang, Elisa Bertino, and Sunil Prabhakar,Preserving User LocationPrivacy in Mobile Data Management Infrastructures. In Proceedings of Privacy Enhancing Technology Workshop, PET, 2006.
[15] S.Mascetti, C.Bettini, D.Freni, X.Wang, S.Jajodia, “Privacy-aware proximity based services”, 2009 International Conference on Mobile Data Management, pp. 1140–1143, 2009.
[16] Stefan Steiniger, Moritz Neun, Alistair Edwardes, Foundations of location based services. CartouCHe1-Lecture Notes on LBS,1, 1 – 28, 2006.
[17] Virrantaus etal,Developing GIS-Supported Location-Based Services. First International Workshop on Web Geographical Information Systems, pp. 423-432, 2001.