گمنامی توزیع‌شده بر پایه زنجیره بلوک تجمعی در شبکه اقتضایی خودرویی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی کامپِیوتر - دانشگاه یزد - یزد - ایران

چکیده

سربار انبوه و شکست‌های فراوان همبندی، ازجمله چالش‌های گمنام‌سازی در شبکه اقتضایی خودرویی است. از سوی دیگر، زنجیره بلوک با تکیه‌بر خرد، آگاهی و مشارکت جمعی، اقدام به تائید و ارسال تراکنش‌های حاوی اطلاعات می‌کند، به‌گونه‌ای است که افزون بر توانایی ره‌گیری داده‌های تاریخچه‌ای، دارای امتیاز کلیدی دسترس‌پذیری بیشینه است. این امتیاز کلید حل چالش شکست همبندی شبکه و انگیزه بنیادین ارائه این پژوهش است. هرچند سوار کردن فرایند زنجیره بلوک بر شبکه اقتضایی خودرویی، چالش همبندی را حل می‌کند، ولی تأخیر و سربار راه‌اندازی آن، چالش سربار انبوه را تشدید می‌کند. روش پیشنهادی با تجمیع تراکنش‌های خودروهای مختلف در یک بلوک بزرگ، چالش سربار و تأخیر اولیه راه‌اندازی و گمنامی مسیر خودروهای ارسال‌کننده تراکنش را حل کرده و با به‌کارگیری رمزنگاری نامتقارن، گمنامی هویت را برآورده نموده است. برای تجمیع تراکنش‌های خودروهای مختلف، مستلزم تحمل تأخیر زمان تولید و انتشار تعداد زیادی تراکنش جهت تکمیل یک بلوک بزرگ است. این چالش نیز با به‌کارگیری فرایند گره ساختگی و تولید تراکنش‌های ساختگی رفع شده است. از طرف دیگر با گمنام سازی گراف شبکه و به‌کارگیری فرایندهای دوره خاموش و گمنامی k، امنیت تراکنش‌هایی که هنوزتحویل فرایند زنجیره بلوک نشده‌اند را مدیریت می‌کند. شبیه‌سازی روش پیشنهادی ابتدا سناریوهای مختلف شبکه اقتضایی خودروئی را در زیرساخت پایتون ایجاد کرده و سپس معیارهای آن را با سوار کردن زنجیره بلوک معمولی و روش پیشنهادی در آن، مقایسه نموده است. محاسبات احتمال نقض گمنامی با ARX انجام‌شده است. نتایج شبیه‌سازی گویای پایداری روش پیشنهادی، کاهش مطلوب سربار و تأخیر اولیه فرایند در شبکه اقتضایی خودرویی است.

کلیدواژه‌ها


[1]          B. Zhou, J. Pei, and W. Luk, “A brief survey on anonymization techniques for privacy preserving publishing of social network data,” ACM Sigkdd Explor. Newsl., vol. 10, no. 2, pp. 12–22, 2008.##
[2]          P. Shi, L. Xiong, and B. Fung, “Anonymizing data with quasi-sensitive attribute values,” in Proceedings of the 19th ACM international conference on Information and knowledge management, pp. 1389–1392, 2010.##
[3]          S. Zakhary and A. Benslimane, “On           location-privacy in opportunistic mobile networks, a survey,” J. Netw. Comput. Appl., vol. 103, pp. 157–170, 2018.##
[4]          X. Liu, H. Zhao, M. Pan, H. Yue, X. Li, and Y. Fang, “Traffic-aware multiple mix zone placement for protecting location privacy,” in INFOCOM, 2012 Proceedings IEEE, pp. 972–980, 2012.##
[5]          K. Miura and F. Sato, “Evaluation of a hybrid method of user location anonymization,” in Proceedings 8th International Conference on Broadband, Wireless Computing, Communication and Applications, BWCCA, pp. 191–198, 2013.##
[6]          R. Al-Dhubhani and J. M. Cazalas, “An adaptive geo-indistinguishability mechanism for continuous LBS queries,” Wirel. Networks, pp.   1–19, 2017.##
[7]          A. K. Tyagi and N. Sreenath, “Location privacy preserving techniques for location based services over road networks,” in International Conference on Communications and Signal Processing (ICCSP), pp. 1319–1326, 2015.##
[8]          I. Memon, L. Chen, Q. A. Arain, H. Memon, and G. Chen, “Pseudonym changing strategy with multiple mix zones for trajectory privacy protection in road networks,” Int. J. Commun. Syst., vol. 31, no. 1, 2018.##
[9]        Arain Qasim Ali, Zhongliang Deng, Memon Imran, Arain Salman, Shaikh Faisal Kareem, Zubedi Asma, Unar Mukhtiar Ali Ashraf Aisha, Shaikh Roshan, “Privacy preserving dynamic pseudonym-based multiple mix-zones authentication protocol over road networks,” Wirel. Pers. Commun., vol. 95, no. 2, pp.        505–521, 2017.##
[10]        G. P. Corser, A. Banihani, J. Cox, R. Hoque, H. Fu, and Y. Zhu, “Location Privacy, Application Overhead and Congestion in VANET Location Based Services,” in Big Data Security on Cloud (BigDataSecurity), IEEE International Conference on High Performance and Smart Computing (HPSC), and IEEE International Conference on Intelligent Data and Security (IDS), 2017 IEEE 3rd International Conference on, pp. 243–248, 2017.##
[11]        P. Mahapatra and A. Naveena, “Enhancing Identity Based Batch Verification Scheme for Security and Privacy in VANET,” in Advance Computing Conference (IACC), 2017 IEEE 7th International, pp. 391–396, 2017.##
[12]        A. Arora, N. Rakesh, and K. K. Mishra, “Analysis of Safety Applications in VANET for LTE Based Network,” in Networking Communication and Data Knowledge Engineering, Springer, pp.    141–154, 2018.##
[13]        K. Logeshwari and L. Lakshmanan, “Authenticated anonymous secure on demand routing protocol in VANET (Vehicular adhoc network),” in Information Communication and Embedded Systems (ICICES), 2017 International Conference on, pp. 1–7, 2017.##
[14]        C. Zuo, K. Liang, Z. L. Jiang, J. Shao, and J. Fang, “Cost-effective privacy-preserving vehicular urban sensing system,” Pers. Ubiquitous Comput., vol. 21, no. 5, pp. 893–901, 2017.##
[15]        Z. Lu, W. Liu, Q. Wang, G. Qu, and Z. Liu, “A privacy-preserving trust model based on blockchain for vanets,” IEEE Access, vol. 6, pp. 45655–45664, 2018.##
[16]        R. Shrestha, R. Bajracharya, A. P. Shrestha, and S. Y. Nam, “A new-type of blockchain for secure message exchange in VANET,” Digit. Commun. Networks, 2019.##
[17]        S. Alboaie, D. Cosovan, L.-D. Chiorean, and M. F. Vaida, “Lamport n-time signature scheme,” in 2018 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics (AQTR), pp. 1–6, 2018.##
[18]        S. Haber and W. S. Stornetta, “How to time-stamp a digital document,” in Conference on the Theory and Application of Cryptography, pp. 437–455, 1990.##
[19]        D. Bayer, S. Haber, and W. S. Stornetta, “Improving the efficiency and reliability of digital time-stamping,” in Sequences II, Springer, pp. 329–334, 1993.##
[20]        A. Kiayias and A. Mitrofanova, “Financial Cryptography and Data Security,” Lect. Notes Comput. Sci., vol. 3570, pp. 109–124, 2005.##
[21]        E. C. Ferrer, “The blockchain: a new framework for robotic swarm systems,” in Proceedings of the Future Technologies Conference, pp. 1037–1058, 2018.##  
[22]        L. Baird, M. Harmon, and P. Madsen, “Hedera: A Governing Council & Public Hashgraph Network,” 2018.##
[23]        L. Baird, “The swirlds hashgraph consensus algorithm: Fair, fast, byzantine fault tolerance,” Swirlds, Inc. Tech. Rep. SWIRLDS-TR-2016, vol. 1, 2016.##
[24]        B. Leiding, P. Memarmoshrefi, and D. Hogrefe, “Self-managed and blockchain-based vehicular ad-hoc networks,” in Proceedings of the 2016 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing: Adjunct, pp.         137–140, 2016.##
[25]        A. Dorri, M. Steger, S. S. Kanhere, and R. Jurdak, “Blockchain: A distributed solution to automotive security and privacy,” IEEE Commun. Mag., vol. 55, no. 12, pp. 119–125, 2017.##
[26]        S. Rowan, M. Clear, M. Huggard, and C. Mc Goldrick, “Securing vehicle to vehicle data sharing using blockchain through visible light and acoustic side-channels,” arXiv preprint arXiv:1704.02553. eprint.##
[27]        M. Singh and S. Kim, “Blockchain based intelligent vehicle data sharing framework,” arXiv Prepr. arXiv1708.09721, 2017.##
[28]        S. M. Pournaghi, M. Barmshoori, and M. Gardeshi, “An Improved Authentication Scheme with Conditional Privacy Preserving in VANETs,” J. Electron. CYBER Def., vol. 3, no. 2, pp. 1–12, 2015.##
[29]     Li Lun, Liu Jiqiang, Cheng Lichen, Qiu Shuo, Wang Wei, Zhang Xiangliang, Zhang, Zonghua, “CreditCoin: A privacy-preserving blockchain-based incentive announcement network for communications of smart vehicles,” IEEE Trans. Intell. Transp. Syst., vol. 19, no. 7, pp.           2204–2220, 2018.##
[30]        M. Yuan, L. Chen, S. Y. Philip, and T. Yu, “Protecting sensitive labels in social network data anonymization,” IEEE Trans. Knowl. Data Eng., vol. 25, no. 3, pp. 633–647, 2013.##
[31]        P. Samarati and L. Sweeney, “Protecting privacy when disclosing information: k-anonymity and its enforcement through generalization and suppression,” technical report, SRI International, 1998.##
[32]        N. Li, T. Li, and S. Venkatasubramanian,            “t-closeness: Privacy beyond k-anonymity and l-diversity,” in Data Engineering, 2007. ICDE 2007. IEEE 23rd International Conference on, pp. 106–115, 2007.##
[33]        Wang Xu, Zha Xuan, Ni Wei, Liu Ren Ping, Guo Y Jay, Niu Xinxin, Zheng Kangfeng, “Survey on blockchain for Internet of Things,” Comput. Commun., 2019.##