A new method for protecting locating privacy in vehicular ad-hoc networks

Abstract

V2X iletişimine katılan araçların, konumlarını, hızlarını ve araçla ilgili diğer temel verileri içeren ortak farkındalık mesajlarını (CAM'ler) periyodik olarak yayınlamaları zorunludur. Bu yaklaşım, aracın yakınında bulunan herkesin bu mesajları almasını sağlar ve analiz etme fırsatı sunar. Her araç, gerçek kimliğini açığa çıkarmamak için bu mesajları yayınlama sırasında bir dizi geçici kimlik veya takma ad kullanır. Ancak araştırmalar, bu geçici adlar periyodik olarak değiştirilseler bile, CAM mesajlarında yer alan aracın genişliği ve uzunluğu gibi ek veriler nedeniyle bu takma adları birbirine bağlamanın mümkün olduğunu ve dolayısıyla aracın gizliliği ihlal ettiğini göstermiştir. Örneğin, kötü niyetli kişiler aynı araca ait takma adları birbirine bağlayarak aracın tüm geçmiş konum geçmişini ortaya çıkarabilecektir. Bu çalışmada, daha iyi gizlilik koruması sağlayan (1) mevcut yöntemlerde iyileştirmeler ve (2) CAM mesajlarındaki ek tanımlanabilir verileri hesaba katarak araçlar için gelişmiş özgün bir yaklaşım sunuyoruz. Ek olarak, yöntemimizin performansını Avrupa C-ITS takma isim değiştirme stratejisiyle karşılaştırıp ve sınırlarını araştırıyoruz. Buna yönelik olarak, gizlilik performansı sonuçları gerçek dünya alanı ve araç hareketlilik modelleri ile bir V2X iletişimi dijital ikizi kullanılarak gösterilmekte ve bu çalışmanın bulguları, desteklenmektedir.

It is mandatory for vehicles participating in V2X communications to periodically broadcast cooperative awareness messages (CAMs) containing their location, speed and other basic data about the vehicle. This enables anyone near the vehicle to receive those messages and provides an opportunity analyze them. Each vehicle gets a set of temporary IDs or “pseudonyms” to broadcast these messages in order to avoid revealing their real identity. However, research has shown that linking these pseudonyms together, even when they are periodically changed, is possible because of additional data in CAM messages such as the width and length of vehicle, and hence, breaks privacy. For instance, by linking pseudonyms that belong to the same vehicle together, the adversary will be able to reveal the entire past location history of the vehicle. In this work, we introduce (1) enhancements to existing methods and (2) a novel approach that takes the additional identifiable data in CAM messages into account and provides an improved privacy protection for vehicles. Additionally, we compare the performance of our method with the European C-ITS pseudonym-changing strategy, and explore its limitations. To this end, the findings of the study are supported by showing privacy performance results based on a digital twin of a V2X communication with real-world area and vehicle mobility patterns.