车联网能够改善驾乘体验、提供资讯需求、降低环境污染和提高交通效率,从而推动智能交通的快速发展和应用。然而,车联网采用无线通信技术,其通信信道的开放性使得车联网通信过程中容易受到各种安全攻击。认证协议能够确保信息来源的合法性和消息的完整性,并被视为防御攻击的关键技术。现有认证协议存在安全性假设过强、开销过高等问题,且忽略了对多云、5G边缘计算、无基站覆盖区域等特定应用场景的需求。本文主要针对车联网认证协议的安全和效率等问题,基于特定应用场景构建相应的安全高效认证方案。主要贡献总结如下:1)针对现有认证方案中安全性假设过强,以及认证性能开销过高的问题,本文提出一种基于中国剩余定理的条件隐私保护认证方案。该方案利用中国剩余定理动态地生成域密钥,从而避免了车辆防篡改设备载入系统私钥而带来的安全威胁。安全性分析表明,该方案在随机预言机模型下能够抵抗自适应选择消息攻击。性能分析表明,相比于现有相关方案,该方案具有更高的计算和通信效率。2)针对已有的认证协议难以同时实现多个车辆和多个云服务提供商之间的有效认证问题,本文提出一种支持多对多的快速认证和密钥协商方案。该方案采用混合加密算法,不仅实现了高效的多对多认证,而且能够抵抗密钥协商方案中的临时密钥泄露攻击。安全性分析和性能分析表明,与现有方案相比,该方案具有更低的计算和通信开销,并提供了更高的安全性。3)针对云端处理大量数据带来的响应时间较长和带宽需求较高的问题,本文提出一种基于5G边缘计算的条件隐私保护认证方案。该方案使用模糊逻辑算法选择出一个最优的边缘计算车辆来协助收集和处理周边车辆信息,从而降低了系统的计算开销和传输时延。安全性分析表明,该方案不仅满足消息完整性、可认证性、身份隐私和可追溯等安全需求,而且能够抵抗重放攻击和中间人攻击。4)针对现有研究较少关注行驶密度较低地区的车辆通信和安全问题,本文提出一种智能无人机辅助的认证和密钥协商方案。该方案将无人机作为空中基站,在会话密钥建立后,无人机可以随车辆移动并及时通知前方道路情况。安全性分析表明该方案能够抵抗多种已知的攻击。性能分析表明,该方案在计算、通信和控制中心服务率方面都具有较好的性能。