具有隐私保护的频谱资源组合拍卖模型研究

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现如今,数量有限的频谱资源已经成为了阻碍无线通信行业发展的瓶颈。一方面,大量用户等待着频谱资源的释放,另一方面,已经获得频谱的用户没有发挥频谱最大的利用价值,使频谱处于空闲状态。针对这一严峻形势,频谱拍卖应运而生,成为了解决频谱资源短缺的有效途径之一。在众多的频谱拍卖类型中,组合拍卖是一种支持买家用频道组合来表达对不同频谱意向的拍卖形式。目前的频谱拍卖研究工作一致致力于保证诚实性和实现社会福利的最大化,但随着人们对于隐私问题的重视,频谱拍卖中潜在的安全性风险开始受到广泛的关注,像竞标者的真实价值和地理位置这类隐私信息的泄露可能会给竞标者带来严重的经济损失。尽管已有部分工作针对频谱组合拍卖提出了隐私保护的办法,但是它们都在实用性方面缺乏全面的考量,更重要的是,它们所谓的隐私保护方案仍然存在隐私泄露。在这篇工作中,我们提出了方案ARMOR(privAcy-pReserving coMbinatOrial spectRum auction),它可以在支持隐私保护的前提下对异构频谱进行组合拍卖,并同时对拍卖的经济稳健性提供保证。ARMOR利用了包括同态加密、保序加密和混淆电路的密码学方法来向拍卖商隐藏买家的竞标内容和地理位置信息。具体来说,通过结合同态加密和混淆电路,ARMOR设计一个全新的地理位置保密算法使拍卖商在实现频谱复用的同时无法得知买家的确切位置。多种密码学工具,如同态加密和保序加密,被用来保护竞标者的竞标价格。此外,ARMOR还以数字签名技术为基础,在隐私保护的拍卖场景中,提出了一个可验证的定价机制来防止拍卖商伪造应付款项。综合来说,ARMOR在目前已知的隐私保护频谱组合拍卖机制中,拥有包括全方位隐私保护性在内的、最全面的性能。本文还从理论和实验两方面,对ARMOR的特性和效率进行了分析和证明。我们设置了多组对比实验,从不同的指标角度来对ARMOR的性能进行评估。大量的实验数据展示了ARMOR在经济效益方面维持了原有的频谱组合拍卖的优秀性质,同时以可接受的计算和通信开销实现了隐私保护。从本文的研究意义及方案仿真成果来看,本文研究并提出的频谱组合拍卖方案ARMOR对于解决频谱资源短缺问题具有较大的应用价值。
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