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车联网中基于区块链的安全高效认证方案研究
| 论文题名： | 车联网中基于区块链的安全高效认证方案研究 |
| 关键词： | 车联网;区块链;安全认证;隐私保护 |
| 摘要： | 车载自组织网络（车联网）是智能交通系统的重要组成部分，不仅提高了用户驾驶体验感，降低了交通事故发生几率，还可以帮助车主实时导航，提高交通运行效率。由于车联网是一种无线自组织网络，其公共开放的通信信道使得车联网通信容易受到恶意敌手的攻击与威胁。因此，车联网的隐私性和安全性是其发展过程中亟待解决的问题之一。认证机制能够确保在通信过程中实体身份的合法性和消息的完整性。然而，现有的认证方案中存在安全假设过强、性能开销大、中心化等问题，无法实现效率和安全之间的动态平衡。新兴的区块链技术拥有匿名性、去中心化、不可篡改等特点，可以为车联网安全认证提供有效保障。针对以上问题，本文从安全和效率角度，提出了更加适合车联网环境的安全高效的认证方案。本文主要贡献如下: 1）针对现有方案的认证效率和性能开销难以满足交通路线管理系统对消息时延的要求，以及未考虑到对车辆公钥的有效管理，提出了一种交通路线管理系统中基于区块链的消息认证方案，用于保护通信过程中消息的安全性和完整性。该方案利同态加密技术对车辆的行驶路线进行加密，交通管理中心只能从解密的聚合路线中获取每个路线的行驶车辆总数，而无法知道每个车辆的具体行驶路线，有效保护了车辆用户的隐私。此外，该方案利用区块链技术对车辆的匿名公钥进行高效管理。详细的安全性证明和分析表明该方案可以满足多种安全要求并能够有效抵抗多种安全攻击。性能分析表明该方案在计算成本和通信成本方面具有明显优势。 2）针对现有认证方案存在过度依赖于可信机构、无法实现去中心化、认证效率有待提升等问题，提出了一种适用于车辆雾环境的基于区块链的认证与密钥协商方案，可以有效保护对时延敏感的车辆与雾节点的通信安全。该方案利用区块链中的智能合约对车辆和雾节点进行注册管理，并且车辆可以通过智能合约实现动态加入和离开。方案由可信机构构成区块链，有效解决了单点故障和中心化。此外，该方案利用椭圆曲线加密技术设计了一个轻量级的认证与密钥协商算法，以实现车辆和雾节点之间通信的安全性和高效性。安全性证明和分析表明该方案可以满足匿名性、不可链接性等安全要求，并可以抵抗模拟攻击、离线密码猜测攻击等攻击手段。性能分析表明该方案在计算效率和通信开销方面具有明显优势。 |
| 作者： | 方慧霞 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 仲红;张静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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