车载自组织网络(Vehicular ad hoc network,简称VANET)是由车辆单元节点和路边基础设施节点组成的一种新型的多跳移动通信无线网络.车载自组织网络作为物联网在智能交通领域中一种重要的具体应用,它是通过车辆与车辆之间、车辆与路边单元节点间的交互通信,实现道路状况信息的共享,提高驾乘人员对未知交通环境的感知能力,预测可能出现的危险,规避实时交通拥堵的路段,从而有效提高行车安全和行车效率,从根本上解决现有的道路交通事故和拥塞问题.因此,车载自组织网络具有重要的研究价值和应用前景.
　　随着信息科学技术的迅速发展,VANET中各类应用也在不断丰富,这些应用在保障公众的行车安全和提高交通效率的同时,由于无线通信网络本身的开放性和脆弱性,车载自组织网络容易受到非法分子的攻击和利用,这样不仅侵犯了合法用户的隐私权,还会造成有关声誉、财产甚至生命安全的严重危害.网络安全是部署VANET不可或缺的基础和前提,而隐私保护是VANET隐私保护研究的基础问题,因此围绕信息安全和隐私保护问题设计有效的隐私保护认证机制,成为制约VANET进一步实用化和健康长远发展的关键因素.
　　一个性能良好的认证方案能够在保护用户隐私的同时,有效预防攻击者的各种攻击,保证VANET的安全运行.认证是信息安全与隐私保护研究需要解决的首要问题,概括为用户在向验证者证明自己身份的同时不泄露自己的真实身份,既要确保信息安全的可验证性、完整和正确性以及不可否认性等需求,又要保证信息发送方的身份隐私性,这是当前的VANET的课题研究难点和热点.本文在分析了VANET的结构特点以及安全需求的前提下,针对于VANET中的隐私保护和安全认证课题展开研究和讨论,主要成果如下:
　　(1)针对于车载自组织网络中的身份认证问题,提出一种新颖的基于身份的匿名认证方案,该方案在保护了车辆的身份隐私信息的同时不仅满足了车辆节点与路边单元节点间的身份认证的需求,而且确保了车辆节点之间的身份认证.该方案利用基于身份的密码技术,减少了系统管理公钥证书的工作量和对节点证书认证的代价.最后通过安全性和复杂性分析,结果表明本文方案不仅易于实现,而且安全可靠并具有较低的计算复杂度及通信开销.
　　(2)针对于车载自组织网络中的身份认证和隐私信息保护问题,提出了一种新颖的基于线性方程组理论的匿名认证方案.该方案不是利用传统的任何对称或非对称加密算法,而是利用线性方程组的求解理论,构建出一种新的匿名身份认证模型,方案在确保节点身份可认证的同时又防止节点信息在非安全传输信道上泄露.此外,本方案不仅满足了车辆节点与路边单元节点间的身份认证的要求,而且保证了车辆节点之间的身份认证.安全性和复杂性分析结果表明,本文方案安全可靠,而且具有较低的计算和通信开销.