论文部分内容阅读
近年来,随着汽车“智能化、网联化”程度的不断提升,道路交通的安全和效率问题亦愈加复杂,已成为社会各界关注的热点问题之一。车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)作为用于V2X通信的无线网络,为营造更加安全、高效、舒适的交通环境提供了新的契机。然而,由于VANET具有网络规模巨大、网络环境开放等特点,导致其面临着诸多的信息安全问题和挑战,尤其是车辆的身份认证问题。身份认证作为VANET安全的第一道防线,是实现VANET可靠通信的前提。在传统的身份认证方案中,被验证方需要将其身份信息发送给验证方以验证其身份的合法性。然而,由于该过程中被验证方的身份信息不具有匿名性,从而存在隐私泄漏的问题,故其并不适用于网络环境开放的VANET。此外,由于VANET中节点移动速度快、通信时间短,故所设计的方案在满足节点身份的认证性和实现隐私保护的同时,亦应充分考虑节点身份认证的效率问题及身份认证过程中消息的安全性问题。因此,研究并设计具有高安全性、高效率的VANET匿名身份认证方案是当前VANET领域的研究重点。本文针对VANET身份认证的匿名性和高效性等问题展开深入的研究和探索,其主要工作如下:首先,分析并总结了VANET在信息安全方面所面临的威胁及需求,并从VANET身份认证过程中的匿名性问题、效率问题和消息的安全性问题三个方面,分析并归纳了国内外相关的研究成果。然后,针对VANET中节点身份的认证性问题和身份认证效率低下的问题设计了一种去中心化的高效身份认证方案。该方案采用去中心化的匿名身份认证方式,避免了向可信权威(Trust Authority,TA)发送认证证书,从而减轻了TA的认证负担。同时,路边单元间(Road Side Unit,RSU)采用密钥传递的方式,提高了车辆身份认证的效率。安全性和性能分析结果显示,该方案不仅满足VANET的安全性需求,而且在性能方面优于现有方案。最后,针对上述方案中车辆假名更新频繁的问题,提出一种基于假名和群签名的VANET匿名身份认证方案。针对非法车辆身份的认证性问题,采用假名认证的方式以实现匿名认证,进而解决了身份认证过程中存在的隐私泄露问题;针对已认证车辆身份认证次数频繁的问题,采用群签名的方式以提高身份认证的效率。安全性及性能分析结果表明,该方案不仅满足了VANET的安全性需求,而且具有较高的性能优势。