VANET中无证书匿名认证方案和群密钥协商方案的研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yatai1980
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近年来,随着无线通信技术的不断发展,车载自组织网络在智能交通中发挥越来越重要的作用,如降低事故率、提高交通效率等。但因其开放性,更容易受到攻击,且由于车辆的高速移动性,恶意攻击将严重威胁生命财产安全,所以保护车载自组织网络(VANET,Vehicular Ad Hoc Network)的信息安全是亟待解决的问题。上述问题近年来得到了广泛研究,如通过匿名身份认证方案保障用户的合法性和隐私性,通过群密钥协商方案保障消息内容的安全性,但其安全性和计算效率还需进一步提高,本文对此展开深入研究。针对车联网中身份认证的需求,提出了一种基于无证书聚合签名的高效匿名身份认证方案。方案基于椭圆曲线密码体制,使用KGC生成的部分私钥和车辆选择的秘密值共同构造车辆私钥,使用车辆私钥构造无证书签名,完成车辆身份认证过程。基于椭圆曲线上的加法运算构造签名聚合算法,实现签名的批量验证。为车辆构造线上实时更新的假名以保护车辆隐私,当争议发生时可通过假名追溯车辆的真实身份。对方案进行安全性分析,表明方案具有抵御各种攻击的能力。使用随机预言机模型证明面对内外部攻击者时签名的不可伪造性,表明方案满足VANET中身份认证和隐私保护需求。对方案进行仿真分析,表明方案在具有较高的安全性同时,在签名批量验证的性能上具有显著优势。针对车联网中高效加密通信的需求,提出了一种基于中国剩余定理的高效群密钥协商方案。方案包括身份认证和密钥协商两部分。使用混沌映射构造身份认证过程,根据车辆真实身份为车辆生成假名集合,车辆使用假名进行通信以保护隐私,在争议发生时可以通过假名追溯车辆的真实身份。使用RSU作为管理者划分群的大小,TA通过RSU列表管理群成员,并为群成员进行密钥协商。RSU负责群密钥分发,车辆通过群密钥得到会话密钥进行群内加密通信。基于中国剩余定理构造了高效的群密钥更新过程,保证群密钥的前后向安全,保障了通信内容安全,满足VANET中高效加密通信需求。通过BAN逻辑形式化分析,表明方案达到了设计的安全目标。对方案进行仿真分析,表明该方案在性能上具有显著优势。
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