基于可信別名交換的VANET認(rèn)證協(xié)議研究.pdf

1、車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的延伸，在道路安全、駕駛輔助方面有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。但是，由于車(chē)輛的個(gè)人屬性和社交屬性，針對(duì)VANET的攻擊往往能夠帶來(lái)巨大的商業(yè)利益，攻擊者可能通過(guò)偽裝、竊聽(tīng)、發(fā)布虛假消息等途徑進(jìn)行破壞活動(dòng)或攫取非法利益。因此，實(shí)現(xiàn)安全認(rèn)證和隱私保護(hù)是VANET應(yīng)用的前提條件。VANET中基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，且以集群方式存在，在通信活動(dòng)中，大量節(jié)點(diǎn)同時(shí)

2、向周?chē)l(fā)送感知信息，很容易造成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時(shí)節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)也給信號(hào)傳輸和路由負(fù)載能力帶來(lái)了挑戰(zhàn)，另外，VANET中節(jié)點(diǎn)大多部署在開(kāi)放環(huán)境中，其面臨的攻擊風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜多變，傳統(tǒng)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的安全研究無(wú)法直接應(yīng)用在VANET環(huán)境下。本文主要是對(duì)VANET中身份認(rèn)證和隱私保護(hù)協(xié)議進(jìn)行研究，深入學(xué)習(xí)了匿名認(rèn)證相關(guān)的理論知識(shí)，為本文中提出的基于別名交換的混合認(rèn)證協(xié)議做理論支撐。通過(guò)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明所提協(xié)議在VANET中是現(xiàn)實(shí)可行的，且其相

3、對(duì)于現(xiàn)有的研究方案在認(rèn)證效率和隱私保護(hù)方面有了很大的提高。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴深入學(xué)習(xí)了VANET的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安全需求；深入學(xué)習(xí)了現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)信息安全和隱私保護(hù)的匿名認(rèn)證技術(shù)；對(duì)基于別名的認(rèn)證協(xié)議和基于群簽名的認(rèn)證協(xié)議的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行總結(jié)，分析了相關(guān)研究的優(yōu)點(diǎn)與不足之處。⑵通過(guò)對(duì)基于別名和基于群簽名協(xié)議的研究，結(jié)合兩種研究方向的優(yōu)點(diǎn)提出了基于別名交換的混合認(rèn)證協(xié)議。通過(guò)分析開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)中密鑰傳遞的算法，首先構(gòu)建了一種適用于VANE

4、T環(huán)境下的別名交換的協(xié)議，該協(xié)議能夠有效抵御重放攻擊、中間人攻擊以及合謀攻擊。通過(guò)利用別名交換產(chǎn)生的匿名證書(shū)和身份信息的不可關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)協(xié)議的隱私保護(hù)性。其次，提出了引入群簽名作為身份標(biāo)簽，通過(guò)群簽名標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)了不可否認(rèn)性和可審計(jì)性。最后提出了針對(duì)別名的白名單設(shè)想，白名單機(jī)制能夠很好的解決別名交換引起的回放攻擊。對(duì)文章中所提協(xié)議的框架進(jìn)行了描述，通過(guò)理論分析論證了這種別名用于認(rèn)證群簽名用于身份校驗(yàn)的混合認(rèn)證方式在隱私保護(hù)和認(rèn)證效率上有巨大的

5、進(jìn)步。⑶對(duì)所提方案與典型研究進(jìn)行的對(duì)比分析和仿真實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)所采用的仿真軟件有MOVE、SUMO和 NS2，在第四章對(duì)他們的特點(diǎn)和使用方法進(jìn)行了介紹。在仿真過(guò)程中首先利用 MOVE和SUMO建立模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的道路場(chǎng)景和行駛的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)，再將輸出的結(jié)果導(dǎo)入到NS2中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，最后通過(guò)編程對(duì)實(shí)驗(yàn)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行丟包率和端到端時(shí)延兩項(xiàng)指標(biāo)的分析，發(fā)現(xiàn)本文協(xié)議在丟包率和平均端到端時(shí)延上相較于集中式群簽名方案分別增加了0.12％和0.18%，這些