基于PUF的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议

作     者：侯琬钰 孙钰 李大伟 崔剑 关振宇 刘建伟 Hou Wanyu;Sun Yu;Li Dawei;Cui Jian;Guan Zhenyu;Liu Jianwei

作者机构：北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191 空天网络安全工业和信息化部重点实验室(北京航空航天大学)北京100191 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2021年第58卷第10期

页      面：2265-2277页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0839[工学-网络空间安全] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32071775 62002006)。 

主　　题：5G V2X 伪身份 物理不克隆函数 双向认证 密钥协商 隐私保护 

摘      要：针对目前5G车联网中车辆之间(vehicle-to-vehicle,V2V)通信的认证与密钥协商方案算法复杂、时延高的问题,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议.协议通过引入轻量级PUF避免了V2V认证中的数字签名操作,并精简通信步骤,成功减轻车辆的计算和通信开销.协议还借助PUF实现了车辆的车载单元(on board unit,OBU)和5G SIM卡的绑定,解决了身份假冒问题.同时,通过构建身份索引表,实现监管部门通过5G服务网(serving work,SN)对车辆的伪身份溯源,满足条件匿名性要求.使用形式化工具AVISPA验证了协议在Dolve-Yao模型下的安全性,并在计算开销、通信开销、安全性方面优于已有的车联网匿名通信协议,可为5G车联网的V2V通信提供基本安全保障.