车载自组织网络(VANET,Vehicle Ad Hoc Network)不仅能够有效提高道路交通安全和运输效率,还能为驾乘人员带来更加舒适的驾驶和乘车体验,因此受到人们越来越多的关注。然而,开放的通信环境和受限的网络带宽使得VANET面临各种安全威胁和攻击。为确保VANET中各个单元间通信的安全,各国研究人员相继提出了许多安全认证方案,但是这些方案的执行效率和对车载用户隐私信息的保护仍需进一步研究。首先,本论文将已有的VANET安全认证方案进行了归纳总结,指出了不同类型安全认证方案的优点和不足,并从VANET整体框架出发概括了VANET的安全需求和面临的主要安全威胁。其次,本论文结合密码学中的k-CAA和k-BDHI困难问题,提出了一种高效的新型无证书短签名(CLSS,Certificateless Short Signature)方案,该方案为VANET中路旁单元(RSU,Road-Side Unit)与车载单元(OBU,On-Board Unit)之间的相互认证性提供了有效的密码算法。随后,不仅在随机预言机模型(ROM,Random Oracle Model)下分析了方案的安全性,而且经过和已有算法的性能比较,验证了签名长度短、执行效率高的优点,因此特别适用在通信带宽有限的VANET环境中使用。最后,在分析了大量已有安全认证方案的基础上,为保护VANET中车载用户通信过程中身份的隐私性,本论文提出了一种对路旁单元RSU进行区域管理的概念,我们根据前面提出的新型CLSS算法设计了一种基于区域管理的V2R双向匿名认证协议,并通过与相似方案的对比和仿真验证了该协议的高效性。本论文所提出的新协议具有以下优势:(1)路旁单元认证车载单元:该认证过程以新提出的高效CLSS方案为基础,并通过对车载用户身份及相应公钥信息的处理来完全隐藏自己的真实身份。一方面,OBU在签名过程中用假名替代自己的真实身份,该假名能够根据发送消息的不同而不同;另一方面,由于OBU拥有固定的公私钥对,所以为了防止公钥信息暴露用户的身份隐私,OBU在签名过程中对公钥信息进行随机处理,并将处理后的公钥和签名向周围广播。(2)车载单元认证路旁单元:当RSU成功验证OBU以后,便可以通过TCC选取的私钥和基于椭圆曲线密码学(ECC,Elliptic Curve Cryptography)的解密算法对OBU的假名进行解密计算,从而得到OBU的真实身份信息,并将此身份信息作为OBU和RSU之间的共享密钥,然后通过计算和对比消息认证码(MAC,Message Authentication Code)来实现OBU对RSU的认证。