无防篡改设备的高效车载自组网隐私保护关键技术研究

Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) could effectively solve traffic congestion and reduce the number of accidents, however, vehicles’ privacy preserving is the important premise to popularize the VANETs. This project mainly aims at some problems in the field of VANETs privacy preserving, and studies new-type privacy preserving technology to meet various communication scenarios in VANETs. The objectives are listed as follows: 1) Firstly, tamper-proof device (TPD) cannot resist side channel attacks, in order to solve the problem, this project will establish security model of VANETs privacy preserving without TPD; 2) Secondly, this project will design secure and efficient VANETs certificateless privacy preserving technology based on the classic cryptographic methods; 3) Finally, this project will prove the security of the proposed protocols, and analysis the protocols’ performance using simulation platform and the real environment. The innovative study of the project will probably boost the development of the theory of privacy protection in VANETs, and provide theoretical basis and technical assistance for secure communication in VANETs.

车载自组网（VANETs）能有效解决交通阻塞、减少道路事故，车辆隐私保护是VANETs得以推广的重要前提。本课题主要针对VANETs的隐私性保护问题，研究VANETs在多种通信场景的新型隐私保护关键技术。具体包括：1）针对防篡改设备难以抵抗侧信道攻击的问题，设计无防篡改设备的VANETs隐私保护的安全模型；2）借鉴一些经典的密码方法设计无防篡改设备的新型VANETs无证书隐私保护技术；3）采用可证明安全理论对提出方案进行形式化的安全性证明，并搭建仿真平台及真实环境对协议进行性能分析。本课题研究的关键技术有助于推动VANETs隐私保护理论的发展，为实现VANETs安全通信提供理论基础和技术保障。

VANETs身份隐私保护问题已受到广泛关注，针对已有的VANETs隐私保护协议，但仍存在以下问题：防篡改设备存在严重的安全缺陷、存在完全可行第三方假设过强以及缺少保护隐私的I2V认证。基于以上的研究背景，项目组研究了无防篡改设备的高效车载自组网隐私保护关键技术。主要研究内容如下：.在无防篡改设备的隐私保护协议研究方面：提出基于格密码的VANETs隐私保护认证方案，方案无需防篡改设备，可在参与通信的VANETs成员中实现安全通信；提出的组密钥管理方案，可对VANETs群组内的车辆分配组密钥。.在权威中心不完全可信的研究方面：提出基于无证书匿名认证协议能够抵抗malicious-but-passive的KGC篡改VANETs用户的私钥，从而保护VANETs系统的安全。提出的数据共享方案能够防止honest-and-curious的云服务器或第三方审计中心获取共享数据的隐私。.在可双向认证的隐私保护协议研究方面：提出基于5G和边缘计算的隐私保护认证框架，实现了边缘车辆与普通车辆的相互认证。提出可双向认证地警告消息发布协议，保证交通管理部门安全地给车辆发布警告消息。提出车联网云环境下面向多服务器的架构，可使车辆与服务器进行双向认证。.在安全性和分析方面：研究了可证明安全理论，并采用可证明安全理论对提出的隐私保护协议进行安全性分析。此外，项目组对提出的隐私保护协议也进行了实验分析和对比。此外，项目组对物联网中的通信数据异常检测进行研究，以检测VANETs中可能出现的各种安全攻击。