基于數(shù)據(jù)聚合的滿足物理安全與隱私性的V2G認(rèn)證
隨著中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的迅猛增長(zhǎng),電網(wǎng)面臨新的挑戰(zhàn),車到電網(wǎng)(V2G)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)技術(shù)通過電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能設(shè)施來調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷、平抑波動(dòng),實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)之間的雙向通信和能量流動(dòng)。盡管V2G技術(shù)展示了巨大的應(yīng)用潛力,但其實(shí)施過程中面臨安全和隱私保護(hù)的雙重挑戰(zhàn)。為保障車主權(quán)益,必須確保僅有合法電動(dòng)汽車能接入電網(wǎng),防止惡意攻擊者偽裝成合法車輛。同時(shí),電動(dòng)汽車中的敏感信息,如車主身份、用電數(shù)據(jù)、位置和行駛路線等,需嚴(yán)格保護(hù),以防數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。此外,電動(dòng)汽車和充電樁長(zhǎng)期處于公共環(huán)境中,容易受到物理攻擊,因此需采取物理安全措施以抵御側(cè)信道攻擊。目前的充電認(rèn)證技術(shù)通常依賴于控制中心這一高信任實(shí)體,從而增加了敏感信息濫用的風(fēng)險(xiǎn)。
為解決這些挑戰(zhàn),我們提出了一個(gè)具有數(shù)據(jù)聚合功能的物理安全和隱私保護(hù)充電認(rèn)證框架。該框架通過隨機(jī)簽名確保電動(dòng)汽車充電過程的匿名性,并在電動(dòng)車和充電樁上部署物理不可克隆函數(shù)和模糊提取器,以防止敏感信息的物理提取。此外,框架采用隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)聚合方法,整合特定區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車的總電力消耗數(shù)據(jù),同時(shí)防止單個(gè)電動(dòng)車用電數(shù)據(jù)的潛在泄露。
圖1 系統(tǒng)模型
我們對(duì)提出的充電認(rèn)證框架進(jìn)行了性能評(píng)估,并與相關(guān)工作在隱私保護(hù)、安全性、計(jì)算開銷和通信代價(jià)方面進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,我們的框架在隱私保護(hù)和安全性上更為全面,同時(shí)在計(jì)算開銷和通信代價(jià)上具有顯著優(yōu)勢(shì),為新能源汽車安全充電和電力系統(tǒng)高效協(xié)調(diào)提供了強(qiáng)有力的支持。
圖2 功能比較
圖3 計(jì)算開銷比較
圖4 通信開銷比較
該研究工作已在IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems(IEEE TITS)在線發(fā)表(doi: 10.1109/TITS.2024.3443171),作者梁楊帆博士(原為桂林電子科技大學(xué)博士生,現(xiàn)為嘉興大學(xué)講師)、導(dǎo)師劉憶寧教授(通信作者),張先超教授(嘉興大學(xué)),劉高(重慶大學(xué)副研究員)。