近年来,随着各种高科技技术的出现和应用,比如5G、人工智能、大数据等,作为智慧交通系统必不可少的一个部分,车联网（Internet of Vehicles,Io V）受到了工业界和学术界的广泛关注。由于车联网固有的开放性通信环境,使得其容易受到攻击。因此,为了确保车联网的安全,需要研究者设计安全有效的认证协议在车辆接入车联网之前对其进行认证,同时,由于车联网有严格的实时性需要,所设计的协议必须是高效的。本文在研究当前车联网遇到的安全问题的基础上,提出了一种新的车联网安全认证及密钥协商协议,并且通过严格的安全性分析证明了所提协议的安全性。本文所提的协议在提高了安全性的同时也降低了整个系统的开销,并且在与其他相关工作的比较中,在一些关键的性能指标上也表现出了优越性。主要研究工作和创新点如下:1、针对车联网环境,本文提出了一种新的基于三因子的车联网认证及密钥协商协议。该协议以椭圆曲线加密算法为核心,通过使用口令、智能卡以及生物特征信息结合的方式极大的提高了整个协议的安全性,同时,本文借鉴了去中心化的思想,不再将车联网的路边单元（Rode Side Unit,RSU）单纯的当成一个中间节点,而是通过在RSU端安装防篡改设备（Tamper-Proof Device,TPD）将一些认证中的计算任务下放给RSU去完成,这样就大大的降低了可信认证中心（Trusted Authority,TA）的计算负担,使得这个协议可以适用于更大规模的网络中。2、针对其他现实需求,本文在所设计的协议中提供了其他功能来满足一些现实需求。主要包括以下两点:一、由于车联网环境中的合法用户可能会由于某些恶意行为变为恶意用户的情况,本文可以通过认证过程中获得的关键信息对恶意用户进行追踪并且可以将恶意用户撤回;二、由于用户有更改密码的需求并且车联网要支持多驾驶员环境,本文提供了一种灵活的密码修改功能能够让用户方便的更改自己的密码,并且用户可以通过更改生物信息将自己的车借给其他驾驶员以支持多驾驶员环境。3、基于上述成果,本文首先基于随机预言模型（Random Oracle Model）对所提的协议进行了严格的正式的理论证明,然后又针对车联网中的一些评价指标进行了非正式的安全性分析,证明了所提出协议具备可靠的安全性;然后,通过在一定的硬件平台上进行实验,将所提协议与同类型的协议进行了性能的对比分析,在分析中,可以发现本文的工作在资源开销,包括计算开销和通信开销,安全属性和功能具有一定的优势,而在消息丢包率和消息延迟方面具有显著的优势。