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车辆自组织网络(VehicularAd-hocNetworks,VANETs)是一种由可信中心(TrustedAuthority,TA)、服务商(Provider)、车辆(Vehicle)和路边单元(RoadsideUnits,RSUs)共同构成的大规模移动自组织网络(MobileAd-hocNetworks,MANETs),网络中的任何车辆都能向其它车辆周期性地广播心跳报文,发布自己的日常交通消息(如,车速、方向、位置等车载传感器收集的数据)和路况信息。这使得人们能够迅速地了解道路交通信息,以便及时地调整行车路线,但这一技术同时也给人们的安全和隐私带来了威胁。传统网络中的安全保护技术,不能适用于规模庞大、通信环境开放、网络拓扑结构变化快的车辆自组织网络。因此,安全和隐私保护作为影响VANETs部署的基础和关键性问题,已经成为当今学术界研究的热点之一。
针对VANETs安全和隐私保护这一主题,本文通过对现有认证方案安全及性能特点的深入分析,提出了一个拥有强隐私保护的基于身份的高效认证方案。该方案将基于身份的数字签名技术和假名认证技术相结合,支持RSUs辅助的分布式认证服务,允许车辆在道路上对其使用的假名身份进行认证和更新操作。新方案不仅为车辆提供了强有力的隐私保护,而且省去了传统PKI中公钥证书在消息传递过程中对带宽的占用。新方案的突出特点是充分利用了VAENTS中路边基础设施的优势,降低了TA的负担;另一方面,即使在半可信的RSUs受损,其服务记录泄露的情况下,攻击者也不能对车辆进行跟踪,更进一步提高了系统的安全性,保护了用户的隐私安全。
通过全面的安全和性能分析,方案在安全性上可以满足VANETs关于安全和隐私保护的要求,能够抵抗VANETs所面临的大部分的安全和隐私问题。在性能方面通过对证书以及证书颁发过程的优化,弥补了基于双线性对的IBS(Identity-baseSignature)方案对消息进行签名和验证所需时间较长的不足,加快了通信过程中消息验证的整体速度,使得新方案可以更好地适应VAENTs对于实时性的要求。