基于可信别名交换的VANET认证协议研究

发布时间：2017-04-19 16:01

  本文关键词：基于可信别名交换的VANET认证协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)是物联网在智能交通领域的延伸,在道路安全、驾驶辅助方面有着巨大的应用价值。但是,由于车辆的个人属性和社交属性,针对VANET的攻击往往能够带来巨大的商业利益,攻击者可能通过伪装、窃听、发布虚假消息等途径进行破坏活动或攫取非法利益。因此,实现安全认证和隐私保护是VANET应用的前提条件。VANET中基础节点数量众多,且以集群方式存在,在通信活动中,大量节点同时向周围发送感知信息,很容易造成无线网络拥塞,同时节点的高速移动也给信号传输和路由负载能力带来了挑战,另外,VANET中节点大多部署在开放环境中,其面临的攻击风险复杂多变,传统移动自组织网络的安全研究无法直接应用在VANET环境下。本文主要是对VANET中身份认证和隐私保护协议进行研究,深入学习了匿名认证相关的理论知识,为本文中提出的基于别名交换的混合认证协议做理论支撑。通过理论分析和仿真实验证明所提协议在VANET中是现实可行的,且其相对于现有的研究方案在认证效率和隐私保护方面有了很大的提高。本文的具体工作如下:(1)深入学习了VANET的结构特点和安全需求;深入学习了现阶段实现信息安全和隐私保护的匿名认证技术;对基于别名的认证协议和基于群签名的认证协议的实现原理进行总结,分析了相关研究的优点与不足之处。(2)通过对基于别名和基于群签名协议的研究,结合两种研究方向的优点提出了基于别名交换的混合认证协议。通过分析开放网络中密钥传递的算法,首先构建了一种适用于vanet环境下的别名交换的协议,该协议能够有效抵御重放攻击、中间人攻击以及合谋攻击。通过利用别名交换产生的匿名证书和身份信息的不可关联性实现协议的隐私保护性。其次,提出了引入群签名作为身份标签,通过群签名标签实现了不可否认性和可审计性。最后提出了针对别名的白名单设想,白名单机制能够很好的解决别名交换引起的回放攻击。对文章中所提协议的框架进行了描述,通过理论分析论证了这种别名用于认证群签名用于身份校验的混合认证方式在隐私保护和认证效率上有巨大的进步。(3)最后是对所提方案与典型研究进行的对比分析和仿真实验,本实验所采用的仿真软件有move、sumo和ns2,在第四章对他们的特点和使用方法进行了介绍。在仿真过程中首先利用move和sumo建立模拟现实环境的道路场景和行驶的车辆节点,再将输出的结果导入到ns2中进行网络仿真,最后通过编程对实验中网络数据进行丢包率和端到端时延两项指标的分析,发现本文协议在丢包率和平均端到端时延上相较于集中式群签名方案分别增加了0.12%和0.18%,这些影响相对于其在匿名认证效率上的提高是可以忽略的。本文的研究成果能够在实现隐私保护的同时实现高效的安全认证,极大的提高单个报文的验证效率,故而具有一定的研究价值。
【关键词】：车载自组网 隐私保护 混合认证协议 交换别名 群签名
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.67;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 概述11-14
• 1.2.1 VANET的结构和特点11-13
• 1.2.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 论文主要工作及创新点14-15
• 1.4 论文组织结构15-16
• 第二章 VANET身份认证和隐私保护综述16-26
• 2.1 基础知识和相关理论16-19
• 2.1.1 公钥密码体制16-18
• 2.1.2 VANET的安全与隐私需求18-19
• 2.2 基于别名的匿名认证协议19-22
• 2.2.1 协议描述19
• 2.2.2 协议分析19-21
• 2.2.3 方案改进21-22
• 2.3 基于群签名的匿名认证协议22-24
• 2.3.1 协议描述22-23
• 2.3.2 方案分析23-24
• 2.3.3 改进方案24
• 2.4 其他认证协议24-25
• 2.5 小结25-26
• 第三章 基于可信别名交换的VANET混合认证协议26-37
• 3.1 基础知识26-29
• 3.1.1 安全模型26-27
• 3.1.2 密钥交换27-28
• 3.1.3 BSZ短群签名28-29
• 3.2 所提方案29-36
• 3.2.1 系统模型29-31
• 3.2.2 可信别名交换31-33
• 3.2.3 认证协议33-35
• 3.2.4 协议分析35-36
• 3.3 小结36-37
• 第四章 VANET认证协议对比分析和仿真实验37-46
• 4.1 安全和性能分析37-40
• 4.1.1 安全分析37-38
• 4.1.2 性能分析38-40
• 4.2 仿真实验40-45
• 4.2.1 实验环境40-42
• 4.2.2 仿真42-45
• 4.3 小结45-46
• 第五章 总结与展望46-48
• 5.1 工作总结46
• 5.2 工作展望46-48
• 参考文献48-53
• 攻读硕士学位期间发表论文53-54
• 致谢54-55

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