基于假名和混合区的车联网安全认证和位置隐私保护研究

发布时间：2020-03-17 22:47

【摘要】：随着经济水平的提高,人们对生活质量也提出了更高的要求,渴望更加舒适快捷的出行方式,汽车使用数目增多,由此带来的交通堵塞、交通事故等交通问题引起广泛关注。车载自组织网络(Vehicle Ad-hoc Networks,VANETs)作为车联网的重要支撑,有望缓解或解决这些问题。VANETs利用实时的车间通信、车路通信,使得驾驶者可以提前获得道路信息,及早地做出决策,避免碰撞、堵塞等交通状况,从而使驾驶者获得更好的行车体验。但是,由于无线通信的开放性,VANETs在实现这些用途的同时也面临着安全和隐私挑战。车辆在行驶过程中需要向周围车辆周期性地广播包括当前位置、速度、方向等信息的安全消息,为了确保消息安全可靠,不被攻击者篡改或者伪造,需要对消息的来源和消息本身进行签名和认证。同时,广播消息的车辆不想泄露自己的身份、位置等隐私信息,方案需要实现匿名通信。但当恶意车辆出现时,又必须能追踪撤销其真实身份。因此,如何实现车联网场景下的车辆条件隐私保护认证和位置隐私保护成为研究的重点。本文基于假名和秘密共享技术提出一种条件隐私保护认证方案,利用双向哈希链生成大量不可链接的假名,实现车辆的匿名认证通信。对于有争议的消息,方案引入Shamir秘密共享技术实现满足阈值辆车举报时撤销恶意车辆,并防止恶意车辆对诚信车辆陷害攻击的目的。另外,由于假名是由两条反向的哈希链生成的,所以本文的方案不但保证了车辆假名的前向和后向安全,还优化了其撤销开销。仿真实验结果表明,本文所提的条件隐私保护认证方案在车辆的通信开销、认证开销和撤销开销等方面优于其他方案。位置隐私保护是本文研究的另一个重点,混合区是一种有效的位置隐私保护方法。在混合区内,所有车辆同时更换假名,目标车辆隐藏在邻居车辆中,实现隐私保护。但当更换假名的车辆数达不到K匿名阈值时,车辆如何建立满足K匿名的混合区是一个问题。本文利用基于斯塔克博格博弈的激励机制刺激邻居车辆协作产生更多假名来解决上述问题。主导车辆设置奖励,跟随车辆进行博弈产生多余假名更换消息直至满足K匿名。从攻击者角度看,有K个车辆同时更换假名。方案结合群签名实现车辆更换假名期间的安全通信。仿真结果表明所提方案通过设置奖励总能实现K匿名位置隐私保护。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP309;U495

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