车载自组网隐私保护技术和安全协议研究

摘要

车载自组网是智能交通应用和服务的支撑,能为驾驶者提供安全、有序、智能的道路环境。和传统网络一样,车载自组网中的安全和隐私问题不容忽视,它是影响和制约车载自组网使用和推广的重要因素。由于网络形态的特殊性,车辆通信时容易泄露驾驶者的身份和出行路线等个人敏感信息,因此隐私保护在车载自组网中尤为重要,设计符合特定安全需求的通信协议或应用系统是一项非常具有挑战性的工作。
　　本文首先介绍了在车载自组网通信中保护隐私常用的几种技术,针对每一种技术选择一个代表性的方案或协议介绍它们的系统组成、方案(协议)框架和优缺点。然后提出了一个安全消息验证方案、一个出租车叫车协议和一个车辆导航协议。考虑到车辆流动性强,本文提出的安全消息验证方案使用带有效期的签名密钥来实现车辆合法身份的定期自动撤销,采用“随机化”密钥的方式简化签名操作、同时保证签名的匿名性和签名者身份的可追踪性。使用手机软件呼叫出租车是基于车载自组网的一个应用,本文提出的安全叫车协议使用基于属性的加密技术和自认证公钥签名技术,能为乘客提供灵活的选车功能,规避违约行为的发生,最大程度保护乘客的出行隐私。
　　车辆导航是车载自组网一类重要的舒适性应用,本文提出的安全导航协议使用统一的身份认证平台,车辆通过附近的RSU网关和认证服务器交互,使用口令证明自己合法身份的同时建立无线安全信道;采用群签名技术生成消费单,既能为服务器核算用户消费情况提供依据,又能保护用户的出行隐私;RSU签发授权票据保证用户获得安全可靠的接力导航服务,同时保护行驶路线不被跟踪。安全性分析表明,本文提出的三个方案(协议)均能满足所在场景下的安全需求,性能分析和仿真实验结果显示它们的运行效率都比较高,适合应用于车载自组网中。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

1.4 文章结构

第2章 预备知识

2.1 相关数学知识

2.2 相关密码学技术

2.3 本章小结

第3章 VANET匿名认证技术研究

3.1 基于伪名证书的认证方法

3.2 基于群签名的认证方法

3.3 基于“群签名+伪名”的认证方法

3.4 基于PKI的认证方法

3.5 本章小结

第4章 保护隐私的车载自组网消息验证方案

4.1 前言

4.2 基于群签名的消息验证框架

4.3 方案描述

4.4 性能和安全性分析

4.5 实验仿真

4.6 本章小结

第5章 VANET中一种保护隐私的安全叫车协议

5.1 前言

5.2 系统模型

5.3 协议框架

5.4 协议描述

5.5 性能和安全性分析

5.6 实验仿真

5.7 本章小结

第6章 VANET中一个保护隐私的安全导航协议

6.1 前言

6.2 系统模型和安全目标

6.3 协议框架

6.4 协议描述

6.5 性能和安全性分析

6.6本章小结

第7章 总结与展望

7.1 主要工作和创新点

7.2 下一步工作方向

参 考 文 献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文