车载自组织网络中条件隐私保护与认证方案研究

作     者：周彦孜博 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗铭

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0802[工学-机械工程] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：车载自组织网络 条件隐私保护 匿名认证 环签名 假名 

摘      要：随着物联网技术的快速发展,车载自组织网络(Vehicular ad hoc Network,VANET)逐渐成为了研究的热点。为了保护VANET通信的安全性和隐私性,研究人员们提出了许多条件隐私保护认证(Conditional Privacy-Protecting Authentication,CPPA)方案。现有的方案大都能很好的满足其设计需求,但在计算效率,通信效率,安全性以及实用性等方面仍然存在着改进的空间。本论文通过对基于身份密码体制(Identity-based Public Key Cryptosystem,ID-PKC)以及基于无证书密码体制(Certificateless Public Key Cryptosystem,CL-PKC)的CPPA方案进行研究,尝试解决一些现有方案中所面临的挑战。主要研究结果如下:1.提出了一种基于广义环签密的VANET条件隐私保护认证方案。现有的大多数CPPA方案只能提供签名和签密之间的一种功能,难以满足复杂应用场景的需求。此外,大多数CPPA方案允许一个追踪机构在必要时揭露恶意消息的发送者身份,但难以证明追踪结果的真实性。因此,我们的方案引入了广义环签密这一密码学原语,在一种算法中同时提供了环签名和环签密两种模式以满足复杂应用场景下不同的安全需求。我们还设计了一种方便的公开验证算法,使得追踪结果可以被证明,提高了追踪结果的可信度。2.提出了一种安全高效的无证书VANET条件隐私保护认证方案。基于防篡改装置(Tamper-Proof Device,TPD)的CPPA方案是众多CPPA方案中的一个重要分支。传统基于TPD的CPPA方案通常假设系统中的私钥生成机构(Private Key Generator,PKG)绝对可信,这导致了众所周知的密钥托管问题。此外,现有方案大都需要TPD预加载系统的主私钥,这无疑增加了主私钥泄露的风险。我们方案中的TPD不需要预加载系统的主私钥。只需预加载车辆自身的私钥。此外,我们的方案支持车辆在不安全信道中更新其私钥,因此能够可以有效地抵抗侧信道攻击。