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原文传递基于区块链的车联网隐私保护技术研究

论文题名：	基于区块链的车联网隐私保护技术研究
关键词：	车联网;隐私保护;区块链;无证书聚合签名
摘要：	随着车联网技术的发展和普及，为车辆提供更加智能的功能和服务，车辆与互联网的紧密联接带来便利也往往会涉及更多车主的个人敏感信息。车主和车辆相关信息是个人隐私的重要组成部分，车联网服务涉及到车主和车辆的各种信息，如行驶轨迹、车辆状态、车主习惯等，如果这些信息泄露，可能会给车主带来很大的损失和威胁。车联网服务提供商需要遵守相关法律法规，防止车主相关信息被滥用。车联网服务中的数据传输和存储需要满足网络安全的要求，以避免黑客攻击、数据篡改等安全威胁。因此，车联网隐私保护的研究对于车主、车联网服务提供商和整个社会都具有重要的意义，从而促进车联网行业的健康发展。本文的主要内容如下：　　（1）阐述本文研究的背景和意义，分析了有关无证书聚合签名、位置隐私保护以及假名更换技术的国内外研究现状，并概述了对相关方案的分析，同时简述了方案所需的相关基础理论知识，主要包括：椭圆曲线密码学、椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）、车联网中的认证机制、数字签名、区块链等相关技术理论。　　（2）针对车联网通信中如果不限制假名更换的条件，用户可能过度地更换假名导致隐私保护效果不佳的问题，进行了基于假名更换的位置隐私保护方案的研究。根据假名数量减少情况自主选择更换假名集合，利用基站作为边缘计算平台，实现假名区域快速构建，根据制定的更换方案并结合假名有效期合理更换假名。对目标车辆的周围车辆进行相似性分析，在效用值高的时候进行假名更换更不容易被GPA区分；在车辆所属加密区域中进行假名更换操作时，假名集合越大则更能够保护用户的位置隐私。最后对假名集大小与其它方案进行了对比，分析了方案的计算开销和通信开销，并评估了在不同相似度下的效用值。　　（3）针对传统车联网认证中证书开销过大，在减小开销的同时如何保护用户隐私的问题，提出基于区块链的VANET无证书聚合签名方案。利用椭圆曲线离散对数问题的难解性结合区块链和无证书聚合签名技术来实现VANET中安全信息共享，通过假名策略注册区块链发布任务，添加智能合约实现访问控制和奖惩。对所提方案的正确性进行证明，经过随机预言机模型分析以及安全需求分析，所提方案不仅能够抵抗两类对手攻击，还能实现六大安全性，在性能上和主要开销上与其它方案进行了对比。　　本文的创新点包括：　　（1）提出了一个基于假名更换的位置隐私保护方案。车辆根据需要并结合假名有效期，由车辆自主决定更换假名，设置了假名加密区，车辆在所属加密区域中进行假名更换操作。其中在效用值高的时候进行假名更换，更不容易被GPA或其它追踪者区分，也更加能够保护用户的所在位置的隐私。分析了方案的开销，并对周围车辆的相似性进行分析。利用相似性评估效用值，在速度、方向、位置有一方相似的时候，效用值在50%以上，有三方相似时效用值达到80%以上，车辆更换假名更不容易被发现，假名集与其它方案相比更具优势。　　（2）提出一个基于区块链的VANET无证书聚合签名方案，使用椭圆曲线加密算法实现无证书聚合签名，结合区块链的分布式存储实现信息共享、道路信息透明以及对恶意参与者的追踪，消除证书开销、提高传输效率，保护信息共享过程中车辆以及车主隐私；使用假名注册区块链以发布或者接受任务，即使区块链上交易与现实生活重合，也能降低隐私泄露的可能。在保护车主信息的同时能对路况以及周边信息进行准确广播，应用智能合约来实现访问控制和奖惩。对比其它方案，本方案兼顾匿名性等安全性的同时，通信开销相比同类方案中使用双线性配对方法，以及同样使用了椭圆曲线加密的方案都较低。
作者：	崔贵焕
专业：	计算机技术
导师：	柳毅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023