智慧住宅與車聯網中隱私保護技術探討

– 21 分鐘閱讀

智慧型住宅的普及伴隨著隱私風險，尤其是非侵入式負載監測技術可能洩漏居住者生活習慣。車聯網的發展也使車輛位置資訊暴露於潛在威脅之下。保護使用者隱私需要多方面的技術手段，包含資料加密、匿名化和存取控制等。本文將深入探討如何應用這些技術於智慧住宅和車聯網，例如在無線區域網路中使用默默期、混淆區域和匿名化技術，以及 RFID 的隱藏、重寫、雜湊鎖定等隱私保護方法。此外，也將探討如何應用 MixGroup 等更進階的技術方案，結合車輛的社交網路特性，更有效地保護車輛位置隱私，並分析其優缺點及未來發展方向。

智慧型住宅中的隱私風險

隨著智慧型住宅的普及，住宅中的各種智慧裝置和系統都可能對居住者的隱私造成風險。其中，居住者的身份和行為活動可能因為智慧電表的使用而被洩露，這是一種非侵入式負載監測（Non-Intrusive Load Monitoring, NILM）技術。這種技術可以在不幹擾日常生活的情況下，分析和提取電力消耗的資訊。

非侵入式負載監測（NILM）

NILM技術可以用於分析電力消耗的模式，從而推斷出居住者的日常活動和習慣。例如，透過分析電力消耗的峰值和谷值，可以推斷出居住者的工作時間、休息時間和其他日常活動。這種技術可以用於提高能源效率和最佳化能源消耗，但是也可能對居住者的隱私造成風險。

圖表示例

  flowchart TD
    A[智慧電表] --> B[資料收集]
    B --> C[資料分析]
    C --> D[行為活動推斷]
    D --> E[隱私風險]

圖表翻譯

上述圖表示例展示了智慧電表如何收集資料、分析資料和推斷出居住者的行為活動。這種過程可能對居住者的隱私造成風險，因為它可能洩露居住者的身份和行為活動。

地點隱私

地點隱私是指防止未經授權的第三方獲取個人的當前或過去地點的能力。智慧型住宅中的各種裝置和系統可能會洩露地點資訊，例如Wi-Fi接入點、RFID讀取器等。無線區域網（WLAN）如果不受保護，可能會輕易地洩露通訊內容、傳送者和接收者的資訊。

程式碼示例

import pandas as pd

# 資料收集
data = pd.read_csv('energy_consumption.csv')

# 資料分析
energy_consumption = data['energy_consumption']
peak_hours = energy_consumption[energy_consumption > 1000]

# 行為活動推斷
if peak_hours.any():
    print("居住者可能正在使用電器")
else:
    print("居住者可能不在家")

內容解密

上述程式碼示例展示瞭如何收集和分析電力消耗的資料，從而推斷出居住者的行為活動。這種過程可能對居住者的隱私造成風險，因為它可能洩露居住者的身份和行為活動。

私隱保護在智慧建築中的重要性

隨著智慧建築的發展，私隱保護成為了一個重要的議題。智慧建築中使用的各種感測器和技術可能會收集到大量的個人資料，包括使用者的身份、通訊時間和地點等。這些資料如果不妥善保護，可能會導致私隱洩露，對使用者造成嚴重的影響。

私隱威脅

私隱威脅可以分為幾種，包括：

  • 位置私隱：使用者的位置資訊可能會被收集和使用，從而導致私隱洩露。
  • 視覺私隱：影片和影像可能會被用來收集使用者的個人資訊，包括面部、服裝、姿勢、步態等。
  • 行為私隱：使用者的行為資訊可能會被收集和分析，從而導致私隱洩露。

私隱保護方法

為了保護私隱，智慧建築中可以採用以下幾種方法：

  • 匿名化：使用匿名化技術可以保護使用者的身份資訊，防止私隱洩露。
  • 加密：使用加密技術可以保護使用者的資料，防止私隫洩露。
  • 訪問控制：使用訪問控制技術可以控制誰可以訪問使用者的資料，防止私隱洩露。

無線區域網私隱保護

無線區域網（WLAN）是智慧建築中的一種重要技術，然而它也可能會導致私隫洩露。為了保護私隱，WLAN中可以採用以下幾種方法：

  • 默默期：使用默默期技術可以保護使用者的身份資訊，防止私隱洩露。
  • 混淆區域：使用混淆區域技術可以保護使用者的位置資訊，防止私隫洩露。
  • 匿名化：使用匿名化技術可以保護使用者的身份資訊，防止私隱洩露。

網路隱私保護技術

在無線區域網路（WLAN）中，使用者隱私保護是一個重要的議題。攻擊者或第三方若能夠獲得使用者的相關資訊，例如建築物佈局或工作時間表，就可以輕易地識別使用者。因此，無線區域網路中使用者的隱私保護是一個挑戰。

地址選擇

無線區域網路中使用的地址必須是有效的，以避免因為不相容而被拒絕或忽略。有效的地址應該遵循48位元的MAC地址標準，其中24位元是組織的唯一識別碼，另外24位元是由玄貓分配的。

地址唯一性

所有共享網路的節點或使用者都應該具有唯一的地址，即，應該檢測和防止重複的地址。

整合埠驗證

除了MAC地址以外，還應該考慮其他識別碼，以防止竊聽者使用它們來追蹤使用者。

RFID隱私保護方法

RFID隱私保護方法包括：

  1. 隱藏和阻塞：在這種方法中，RFID標籤被玄貓設為沉默模式。
  2. 重寫和加密：在這種方法中，訪問標籤的許可權由玄貓控制。未經授權的讀取器無法開啟標籤，因為它只會在正確的金鑰被引入時才會開啟。
  3. 雜湊鎖定方案：隨機雜湊鎖定方案是另一種RFID標籤隱私保護方法。在這種方法中，標籤的輸出每次被訪問時都會改變。
  4. 雜湊鏈方案：為了克服前向安全性問題，提出了一種雜湊鏈方案，其中標籤識別碼每次被玄貓查詢時都會重新整理。

影片監控隱私保護方法

影片監控和其相關的監控系統是隱私問題的豐富來源，應該小心處理。影片監控的完整圖景不應提供給每個使用者，應該進行一定的分類，如圖8.13所示：

圖8.13：影片監控的分層方法

這種分層方法提供了不同型別的使用者可以檢視什麼資料、在什麼情況下檢視的能力。它說明瞭三種不同型別的使用者可以在不同層級訪問資料：

  1. 普通使用者：可以檢視和訪問影片的統計資訊，例如人數、流量等。
  2. 高階使用者：可以檢視和訪問更詳細的影片資訊，例如影片內容、事件記錄等。
  3. 管理員：可以檢視和訪問所有的影片資訊，包括影片內容、事件記錄、使用者資訊等。

圖表翻譯：

  graph LR
    A[使用者] --> B[普通使用者]
    B --> C[高階使用者]
    C --> D[管理員]
    D --> E[所有影片資訊]
    E --> F[影片內容]
    F --> G[事件記錄]
    G --> H[使用者資訊]

這種分層方法可以有效地保護影片監控中的隱私問題。

智慧建築中的視覺隱私保護機制

隨著物聯網技術的快速發展，智慧建築中的視覺隱私保護成為了一個重要的議題。為了保護個人隱私，各種視覺隱私保護機制被提出和實施。這些機制包括使用紅外線和彩色攝像機、干預方法、盲視、資料隱藏和編輯方法等。

使用紅外線和彩色攝像機

紅外線攝像機可以區分人體的面部區域和其他部分，根據人體輻射的短波長特性。熱成像技術可以生成一個面部位置的遮罩模式，然後在彩色攝像機的CCD/CMOS影像感測器前插入一個空間光調變器（SLM），例如LCD。這樣可以應用熱成像遮罩，防止主體面部的未經授權錄製。然而，這種方法只保護主體的面部，衣服和其他環境仍然面臨隱私威脅。

干預方法

為了防止環境中資料的隱私洩露，玄貓實施了干預方法。這些方法可以防止敏感資訊的錄製和傳輸。

盲視

在這種方法中，影像或影片以匿名方式處理，使用安全多方通訊（SMC）演算法。這樣可以在不洩露敏感資訊的情況下，實現多方之間的資料共享和處理。

資料隱藏

資料隱藏技術可以將原始影像資料隱藏在一個封面訊息中，需要時可以恢復。這樣可以保護敏感資訊不被未經授權的訪問。

編輯方法

編輯方法包括影像過濾、加密、k-同類家族、物體/人們刪除和視覺抽象等。這些方法可以用於保護視覺隱私，防止敏感資訊的洩露。

影像過濾

影像過濾技術可以使用高斯平滑濾波器修改影像中的每個畫素，玄貓可以使用這種方法來保護視覺隱私。例如，如果一個影像被分割成8x8個畫素塊，則每個塊中的畫素平均顏色可以作為新的顏色。

加密

加密技術可以使用DES、AES和RSA演算法來保護影片和影像。這些技術可以將感興趣的區域加密，防止未經授權的訪問。

k-同類家族

k-同類家族技術可以計算一組影像中的k個影像的平均值，然後用平均影像替換這組影像。這樣可以保護視覺隱私，防止敏感資訊的洩露。

物體/人們刪除

物體/人們刪除技術可以刪除影像中的私人物體或人們，然後用填充方法填充空白區域。這樣可以保護視覺隱私，防止敏感資訊的洩露。

視覺抽象

視覺抽象技術可以替換物體以保護隱私，同時保持物體的活動性，例如位置、姿勢和方向。

私隱保護的重要性

在現代社會中，私隱保護是一個非常重要的議題。隨著科技的發展，個人資料和敏感資訊的傳遞和儲存變得更加容易，但也增加了被竊取和濫用的風險。因此，私隱保護技術和方法的研究和應用變得非常重要。

私隸保護的基本要求

私隸保護的基本要求包括六個方面：目的、通知、選擇、轉移、安全和保留。這些要求是確保個人資料和敏感資訊的私隸保護的基礎。

  • 目的：明確定義資料收集和使用的目的。
  • 通知：通知個人資料的收集和使用。
  • 選擇：提供個人選擇是否允許資料收集和使用的選擇權。
  • 轉移：規範資料轉移的條件和程式。
  • 安全：確保資料的安全儲存和傳遞。
  • 保留：規範資料的保留期限和刪除程式。

私隱威脅的型別

私隱威脅可以分為兩類：內容導向威脅和背景導向威脅。

  • 內容導向威脅：指的是對資料內容的竊取和濫用。
  • 背景導向威脅：指的是對資料傳遞的背景資訊的竊取和濫用，例如資料傳遞的時間、頻率和路由等。

私隱保護技術

私隱保護技術包括加密技術、動態資料遮蔽技術和匿名化技術等。

  • 加密技術：使用加密演算法對資料進行加密，防止未經授權的存取。
  • 動態資料遮蔽技術：使用動態遮蔽技術對資料進行保護，防止資料被竊取和濫用。
  • 匿名化技術：使用匿名化技術對資料進行保護，防止個人資料被識別和追蹤。

空間私隱圖

空間私隱圖是一種圖形化的私隱保護技術，使用圖形化的方式對資料進行傳遞和儲存，確保資料的私隱保護和可用性。

智慧建築中的私隱保護

智慧建築是物聯網的一個重要應用場景，私隱保護是智慧建築中的一個非常重要的議題。智慧建築中的私隱威脅包括使用者私隱威脅、位置私隱威脅和視覺私隱威脅等。

  • 使用者私隱威脅：指的是對使用者個人資料和行為的竊取和濫用。
  • 位置私隱威脅：指的是對使用者位置資訊的竊取和濫用。
  • 視覺私隱威脅：指的是對使用者視覺資訊的竊取和濫用。

這些私隱威脅可以透過使用私隱保護技術和方法來避免和減少，例如使用加密技術、動態資料遮蔽技術和匿名化技術等。

內容解密：

在本文中，我們討論了私隱保護的重要性和基本要求，包括目的、通知、選擇、轉移、安全和保留。同時，我們也介紹了私隸保護技術和方法，包括加密技術、動態資料遮蔽技術和匿名化技術等。另外，我們也討論了智慧建築中的私隱保護問題和解決方案。

  flowchart TD
    A[私隱保護] --> B[基本要求]
    B --> C[目的]
    B --> D[通知]
    B --> E[選擇]
    B --> F[轉移]
    B --> G[安全]
    B --> H[保留]
    A --> I[私隱保護技術]
    I --> J[加密技術]
    I --> K[動態資料遮蔽技術]
    I --> L[匿名化技術]
    A --> M[智慧建築中的私隱保護]
    M --> N[使用者私隱威脅]
    M --> O[位置私隱威脅]
    M --> P[視覺私隱威脅]

圖表翻譯：

本圖表展示了私隱保護的基本要求和私隱保護技術和方法。圖表中，私隱保護的基本要求包括目的、通知、選擇、轉移、安全和保留。私隱保護技術和方法包括加密技術、動態資料遮蔽技術和匿名化技術等。另外，圖表中也展示了智慧建築中的私隱保護問題和解決方案，包括使用者私隱威脅、位置私隱威脅和視覺私隱威脅等。

第9章：車聯網中的位置隱私增強

在第8章中，我們討論了物聯網中的隱私保護。現在，我們將深入探討車聯網中的位置隱私增強。

車聯網（Internet of Vehicles, IoV）是一種將車輛、道路和其他基礎設施連線起來的網路，旨在提高交通效率、安全性和舒適度。然而，車聯網也引發了隱私問題，因為車輛的位置和行駛資料可能會被收集和使用。

位置隱私的重要性

在車聯網中，位置隱私是指保護車輛和司機的位置和行駛資料不被未經授權的第三方存取或使用。這是因為位置資料可能會被用來追蹤個人的行蹤、監控其活動或甚至進行身份竊取。

位置隱私威脅

車聯網中的位置隱私威脅包括：

  • 資料收集：車輛的位置和行駛資料可能會被收集和儲存在雲端或其他伺服器上。
  • 資料分析：收集的資料可能會被分析以獲取車輛和司機的行為模式和習慣。
  • 資料洩露：收集的資料可能會因為安全漏洞或其他原因而洩露給未經授權的第三方。

位置隱私保護技術

為了保護車聯網中的位置隱私，以下是一些保護技術：

  • 加密：對收集的資料進行加密，以防止未經授權的第三方存取。
  • 匿名化：對收集的資料進行匿名化，以防止個人的身份被識別。
  • 存取控制：對收集的資料進行存取控制，以防止未經授權的第三方存取。
內容解密：

在車聯網中，位置隱私是一個非常重要的問題。車輛的位置和行駛資料可能會被收集和使用，因此需要採取措施來保護這些資料。透過使用加密、匿名化和存取控制等技術，可以有效地保護車聯網中的位置隱私。

圖表翻譯：

以下是車聯網中的位置隱私保護流程圖：

  flowchart TD
    A[資料收集] --> B[加密]
    B --> C[匿名化]
    C --> D[存取控制]
    D --> E[資料儲存]

這個流程圖顯示了車聯網中的位置隱私保護流程，包括資料收集、加密、匿名化、存取控制和資料儲存。透過這個流程，可以有效地保護車聯網中的位置隱私。

網路車輛隱私保護技術

在物聯網（IoT）的應用中，網路車輛（Internet of Vehicles, IoV）是一個快速發展的領域，旨在提供智慧交通系統（Intelligent Transportation Systems, ITS）的基礎設施。然而，IoV的發展也引發了隱私保護的問題，尤其是車輛位置隱私的保護。這章節將討論IoV中車輛位置隱私保護的技術和挑戰。

車輛位置隱私保護的需求

IoV是一個車輛到車輛（V2V）和車輛到基礎設施（V2I）的網路，旨在提供安全和高效的交通系統。然而，車輛位置隱私的保護是 IoV 中的一個重要挑戰。如果車輛的位置資訊被未經授權的第三方獲取，可能會導致車輛、人員和交通環境的安全受到威脅。因此，車輛位置隱私保護的需求包括：

  • 身份隱私：車輛的身份資訊應該被保護，以防止第三方追蹤車輛的位置。
  • 仮名：車輛應該使用仮名（或別名）代替真實身份，以防止第三方追蹤車輛的位置。
  • 條件追蹤：車輛的位置資訊應該只能被授權的第三方追蹤，例如交通管理局。

傳統的車輛位置隱私保護方案

目前，已經有多種車輛位置隱私保護方案被提出，包括：

  • 仮名：車輛使用仮名代替真實身份，以防止第三方追蹤車輛的位置。
  • MixZone：車輛在特定的區域內使用相同的仮名，以防止第三方追蹤車輛的位置。
  • 群簽名：車輛使用群簽名技術，以確保車輛的位置資訊被授權的第三方追蹤。

未來的車輛位置隱私保護方案

未來，車輛位置隱私保護方案可能會包括更多先進的技術，例如：

  • 人工智慧：使用人工智慧技術，以分析車輛的位置資訊和行為，從而提供更好的隱私保護。
  • 區塊鏈：使用區塊鏈技術，以確保車輛的位置資訊被安全和透明的追蹤。
圖表翻譯：

上述圖表展示了車輛位置隱私保護的技術流程。車輛位置資訊被收集和處理，然後使用仮名、MixZone和群簽名技術以保護車輛的位置隱私。接著，人工智慧和區塊鏈技術被使用以提供更好的隱私保護和安全性。最終，車輛位置隱私保護被實現。

9.2 位置隱私保護方案

9.2.1 偽裝名稱方案

偽裝名稱方案是用於保護車輛位置隱私的一種方法。車輛使用偽裝名稱來隱藏其真實身份，從而使得攻擊者無法追蹤車輛的位置。然而，如果車輛使用相同的偽裝名稱過長時間或在不適當的時機更改偽裝名稱，則攻擊者仍然可以透過分析車輛的行為和位置資訊來追蹤車輛。

例如，假設三輛車P1、P2和P3行駛在一條路上。如果只有其中一輛車，例如P3，改變其偽裝名稱為A1，則攻擊者可以輕易地將A1與P3聯絡起來，因為P1和P2沒有改變。即使所有三輛車P1、P2和P3同時改變其偽裝名稱，攻擊者仍然可以透過分析車輛的位置和速度資訊來追蹤車輛。

9.2.2 Mix-Zone方案

Mix-Zone方案是用於解決偽裝名稱方案的缺陷的一種方法。該方案將道路分為觀察區和非觀察區。車輛在非觀察區（Mix-Zone）中改變其偽裝名稱，使得攻擊者難以追蹤車輛。非觀察區通常是指交叉路口或停車場等車輛可以改變其偽裝名稱和方向的地方。

9.2.3 群體簽名方案

群體簽名方案是用於解決Mix-Zone方案在小流量下的缺陷的一種方法。該方案使用群體簽名技術來保護車輛的位置隱私。車輛加入群體後，使用其自己的私鑰簽名訊息。群體領導者知道車輛的真實身份，可以追蹤車輛的位置。

9.2.4 靜默期方案

靜默期方案是用於保護車輛位置隱私的一種方法。車輛在靜默期內不傳送訊息，同時改變其偽裝名稱。攻擊者難以追蹤車輛的位置。

9.3 MixGroup方案

MixGroup方案是用於解決前述方案的缺陷的一種方法。該方案利用車輛的社交特性來保護車輛的位置隱私。車輛可以在群體中改變其偽裝名稱，從而使得攻擊者難以追蹤車輛的位置。

圖表翻譯：

  graph LR
    A[車輛] --> B[偽裝名稱]
    B --> C[Mix-Zone]
    C --> D[群體簽名]
    D --> E[靜默期]
    E --> F[MixGroup]

MixGroup方案的優點是可以保護車輛的位置隱私，同時也可以解決前述方案的缺陷。然而，該方案的實現仍然需要進一步的研究和開發。

9.3.1 MixGroup 方法的預先要求

在實施隱私保護之前，需要探索 MixGroup 方法的周圍環境，並呈現網路模型、威脅模型、社交模型等假設。

網路模型

為了真實地描述車載網路，我們考慮了在城市地區部署的車載社交網路（VSN）。車載社交網路（VSN）是一種具有社交網路觀點的車載網路。它包括社交意識單元，如車載單元（OBUs）、道路側單元（RSUs）和駕駛員、乘客和行人的智慧裝置，這些裝置之間可以進行通訊和資料共享。MixGroup 方法的網路模型如圖 9.4 所示，包括多個車輛、道路側基礎設施、智慧交通系統（ITS）、資料中心等。

  1. 車輛

車輛在道路上行駛，並配備了車載單元（OBUs），用於車輛之間和車輛與基礎設施之間的通訊和資料交換。為了安全，每個車輛會定期廣播其位置資訊。另外，車輛還包括兩個硬體模組，分別是防篡改裝置（TPD）和事件資料記錄器（EDR）。

  • 防篡改裝置（TPD）

用於密碼處理，儲存和保護所有密碼學鍵和材料。TPD 具有自己的時鐘和可充電電池，定期由車輛充電。

  • 事件資料記錄器（EDR）

儲存 TPD 和記錄車輛在緊急事件中的關鍵資料，如速度、位置、時間等。它可以擴充套件為記錄駕駛期間的安全訊息廣播。

  1. 道路側基礎設施

道路側基礎設施間隔部署，以收集車輛的資料，相關的智慧交通系統（ITS）如交通狀況、車輛或道路狀況。它包括兩個主要元件：道路側單元（RSU）用於無線通訊介面，和前端計算單元（FCU）用於本地資料處理。

  1. 資料中心

資料中心用於聚合所有 ITS 相關資料，負責全球決策，如生成和撤銷假名。它包括三個主要元件：序號產生器構、位置伺服器和假名資料庫。

社交模型

為了成功實施位置隱私方案，需要了解車載社交網路的社交特徵。車輛的空間分佈包括全球社交熱點和個體熱點。

  1. 全球社交熱點

從車載社交網路的角度來看，全球社交熱點是指在某個時間點有多個車輛聚集的地方。例如，中央商務區（CBD）或十字路口，很多車輛在紅燈處等待。全球社交熱點通常被選為 Mix-zones。

  1. 個體社交熱點

從特定車輛的角度來看，個體社交熱點是指車輛經常訪問的地方。例如，附近的停車場。個體社交熱點通常由多個車輛共享，例如同一公司的員工使用同一個停車場，因此具有共同的個體社交熱點。

威脅模型

考慮的威脅模型包括兩類對手：外部對手和內部對手。外部對手是指存在於群體外部的對手，如受損的道路側基礎設施，內部對手是指存在於群體內部的對手，如惡意群體成員。一些存在於此威脅模型中的對手包括：

這些對手可能會對車載社交網路的位置隱私提出威脅，需要採取相應的安全措施來保護車輛的位置資訊。

車聯網安全威脅與社會網路特性

車聯網（VANET）是一種結合了車載網路和社會網路的技術，旨在提供車輛之間和車輛與基礎設施之間的通訊。然而，車聯網也面臨著許多安全威脅，包括全球被動對手（GPA）、限制被動對手（RPA）和內部背叛對手（IBA）等。

車聯網安全威脅

  1. 全球被動對手（GPA）：GPA是一種外部對手，可以定位和追蹤任何車輛在感興趣的區域。例如，監視攝像頭可以覆蓋廣泛的範圍。
  2. 限制被動對手（RPA）：RPA也是一種外部對手，其定位和追蹤車輛的能力受到限制，取決於車輛的傳輸範圍和兩個連續部署的RSU（車載單元）之間的距離。RPA可以利用部署的RSU進行竊聽和估計車輛廣播的位置。
  3. 內部背叛對手（IBA）：IBA是一種內部對手，可以是一個被攻陷的群組成員。IBA的目的是洩露與目標車輛交換的隱私相關資訊，例如假名，給GPA和RPA。洩露身份或隱私相關資訊將導致車輛資訊被抓取或重建，包括位置、速度或其他與位置相關的詳細資訊。

車聯網社會網路特性

車聯網社會網路是一種虛擬社群，人們在此經常以週期性的間隔旅行，例如每天開車往返於家、工作場所或商業場所之間。它結合了VANET和社會網路，包括人類特徵以及車輛之間和車輛與基礎設施之間的通訊。由於車輛由人類駕駛，車輛的移動直接反映了人類的意圖。車聯網社會網路的一些社會特徵包括：

  1. 最短路徑基礎運動：車輛在道路網路中採用從源到目的地的最短路徑。常用的最短路徑演算法是Dijkstra演算法。
  2. 社會熱點：車聯網社會網路包含許多社會熱點。社會熱點是指在道路上具有高社會吸引力的場所，例如超市。
  3. 時空移動：車輛在不同時間到不同地方旅行，但幾乎以週期性的方式進行的移動，稱為時空移動。例如，人們在早上去上班，中午去餐廳，晚上回家等。

這些特徵和安全威脅對車聯網的安全和隱私保護具有重要意義，需要採取有效的措施來防止和應對這些威脅。

車輛移動模式觀察

在討論MixGroup方法之前，觀察到車輛在車輛社交網路（VSN）中從一個地方移動到另一個地方時，有以下幾點觀察結果。

  1. 第一個觀察結果：觀察到只有少數車輛在全域社交點相遇，而大多數車輛很少或從不相遇。車輛的移動取決於道路的形狀和分佈。例如，大多數車輛在停車場或紅燈路口聚集。 一個在舊金山的40個社交熱點樣本被考慮，記錄了250分鐘內的車輛數量。觀察到13%的車輛集體經過，而其他車輛則稀疏地導航。

  2. 第二個觀察結果：觀察到大多數車輛總是訪問自己的個體社交點，即固定位置和時間。這意味著人們的社交行為模式通常在相對較長的時間間隔內保持穩定。 從上述的舊金山樣本中，觀察到車輛傾向於在個體社交點遇到64%的其他車輛。 從這兩個觀察結果中，可以得出結論：存在兩種熱點，即全域熱點和個體熱點。在100%的車輛中，13%的車輛在全域熱點相遇，而在剩下的87%的車輛中，64%的車輛在個體熱點相遇。

MixGroup理論

MixGroup的目的是高效地聚合所有潛在的機會，以便在車輛移動的路徑上更改其偽裝。這可以用圖9.5來解釋。圖表顯示了一個車輛的路徑Vi，包括單個全域熱點和三個個體熱點。根據傳統方案，車輛應該在全域熱點S3更改其偽裝，其中有八輛其他車輛。但是，根據MixGroup策略，還有三個其他熱點可供車輛更改其偽裝，即S1、S2和S4。因此，為了有效地利用這些其他機會，MixGroup方案結合了S1到S4的熱點到一個擴充套件的社交區域R1，其中目標車輛Vi可以在區域R1內與其他車輛交換偽裝。例如，它可能在S1與車輛Vb交換偽裝，然後在S3與車輛Vc交換偽裝，依此類推。從理論上講，Vi可以遇到18輛其他車輛，並有18個機會交換偽裝。因此，在MixGroup方案中，交換機會從8增加到18。因此，隱私保護也增加了。

MixGroup包括四個關鍵機制：偽裝機制、群組簽名、群組身份和加密和身份驗證機制，以下是它們的解釋：

  1. 偽裝機制：偽裝用於在群組區域外廣播安全訊息。在群組區域內，只使用群組身份，而不是偽裝；然而，車輛之間的偽裝交換是在群組區域內完成的。基本上，一輛特定的車輛被分配了一定數量的偽裝。假設一輛車有w個偽裝。然後，從統計學上講，我們可以將偽裝表示為， где ‘i’表示車輛，‘k’（k=1,2,…,w）指定第k個偽裝號碼。

除了IoV之外，偽裝技術也適用於雲資料安全、公司和組織的資料安全、健康應用等領域。

  1. 群組簽名：MixGroup包括偽裝混合區域，稱為群組區域。群組區域由群組身份和群組領導者構建。當車輛’ ‘進入群組區域時，群組領導者向車輛提供群組身份和相應的私鑰和證書，然後進行身份驗證。車輛’ ‘使用（）廣播安全訊息，然後更改偽裝。

群組簽名的適用範圍也適用於現實生活中的例子，例如投標、電子現金、可信計算等。

MixGroup：車聯網中保留位置隱私的群組管理機制

3. 暫時群組身份（Temporary In-group Identity）

在MixGroup的虛擬身份交換過程中，每輛車都需要一個專用的身份來表示自己並與其他車輛交換虛擬身份。為了避免對手追蹤和將真實身份與虛擬身份交換的身份相關聯，既不能使用真實身份也不能使用當前的虛擬身份交換身份作為專用身份。因此，為了避免這種情況，為每輛車設定了一個新的身份，稱為暫時群組身份（TID）。當一輛車進入一個群組區域時，群組領導者會為其分配一組TID和一個索引（l = 1, 2, …, L）。一旦TID被分配，它們就會被用於虛擬身份交換程式中傳送請求和響應。

基本上，每個TID只會被用一次來進行虛擬身份交換，這樣就可以避免對手建立車輛真實身份和虛擬身份交換身份之間的任何對映關係。

綜觀車聯網技術發展趨勢，位置隱私保護已成為系統設計的核心議題。從底層的偽裝名稱、Mix-Zone、群體簽名、靜默期方案，到更進階的MixGroup方法，各種技術方案都試圖在保障服務功能的同時，降低位置資訊洩漏的風險。然而，技術限制的深析顯示，單一方案難以完美兼顧隱私與效能。例如，偽裝名稱方案易受長期使用和不當更改的影響；Mix-Zone方案在低流量情境下效果有限；群體簽名方案則存在群組領導者掌握真實身份的風險。MixGroup方法雖透過擴充套件社交區域提升了偽裝交換的機會，但其複雜的群組管理機制和對社交模型的依賴也帶來了新的挑戰，特別是針對全球被動對手（GPA）、限制被動對手（RPA）和內部背叛對手（IBA）等不同威脅模型的防禦能力仍需進一步驗證。展望未來，結合人工智慧和區塊鏈技術，打造更安全、更隱私的車聯網系統將是重要的發展方向。玄貓認為，在技術持續演進的過程中，平衡安全、隱私和效能將是車聯網應用落地的關鍵。對於車聯網服務提供商而言，採用多層次防禦策略，並根據不同應用場景選擇合適的隱私保護方案，才能最大程度地保障使用者權益，同時促進車聯網技術的健康發展。

玄貓

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技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。