适用于车载网安全通信的属性基认证方案

作者:姜頔; 刊名:软件 上传者:朱飞选

【摘要】车载网网络规模巨大、无线信道开放以及移动轨迹可预见等特点,使其更容易遭受安全威胁。针对该问题,设计了一个基于属性密码的车载网安全通信认证方案。方案采用移动通信的群组管理模式,以属性签密和属性群签名为基础,实现了不同种类的车辆在不泄露隐私的前提下以属性的不同获取不同的服务,并且可以在群中进行属性类别的批量认证。性能和安全分析表明,方案在达到安全需求的同时,实践性强,效率较高而且更加符合现实场景。

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0引言随着网络科技的发展,物联网成为学界和工业界关注的重点[1],带来越来越多便利的同时,网络安全问题同样需要关注[2,3],车载自组织网络(VehicularAdhocNetwork,VANET,简称车载网)是一种特殊的无线自组织网络,是物联网的一个重要应用分支[4]车载网作为未来智能交通系统的基础,为车间通信创建了一个重要的平台,可以实现事故告警、辅助驾驶、道路交通信息查询、乘客间通信和Internet信息服务等应用[5],以实现交通的优化和驾乘的良好体验。由于无线网络本身的脆弱性和开放性,车载网很容易受到攻击和破坏,保证车载网络的通信安全显得尤为重要。属性密码更加符合车载网的应用环境,本文在文献[6]的基础上,将车辆根据类别和用途划分为不同的属性,包含有私人车辆,公务用车,特种车辆,紧急车辆等,方案分为两个部分,属性签密用于车辆从RSU处获得密钥,属性群签名用于车辆匿名地获取信息和服务,根据类别和用途的不同,车辆得到的权限不同,得到相应服务也有不同,方便通信和快速认证,大大提高了车载网安全通信的效率,也更加符合现实应用环境。1预备知识1.1双线性映射双线性映射是近年来密码方案设计中的一种有力理论工具,它具有良好的数学性质。本文所构造的方案也以双线性映射作为基本工具。定义1(双线性映射).令k?N为安全参数,q为k-bit的素数,G1是一个由生成元P生成的阶为q的加法循环群,G2为一个阶为q的乘法循环群。双线性映射112e:G?G?G满足以下属性:1)双线性性:对所有1,,,pPQGabZ???,有e?aP,bQ??e(P,Q)ab;2)不可退化性:对任意的1P,Q?G,存在e?P,Q??1;3)可计算性:对任意的1P,Q?G,计算e(P,Q)是可行的。1.2矢量空间秘密共享方案文献[7]阐述了矢量空间秘密共享方案,具体如下;设定??1,...,nA?AA是n个用户的集合,y是要隐藏的秘密,?中的元素是由能够计算出秘密y的用户所构成的集合,那么?为访问结构,?中元素成为授权子集,记作B。设D?A,Q?GF(q),q为大素数,Qw表示Q上所有w元构成的矢量空间。如果存在函数?:A??D??Qw满足特性:1()(1,0,...,0)()(,...,):wiiwiiDAaaABB?那么?是一个矢量空间访问结构,即矢量?(D)能够表示集合?():?ii?AA?B中向量的线性组合,当且仅当B是一个授权子集时,可表示为?(D)?11()...()pp??A????A,这里i?是矢量空间的线性表出系数,可由B中的成员公开计算求得,由授权子集B上的用户协作计算完成秘密y的恢复,这种秘密构造方案称为矢量空间秘密构造方案。1.3计算假设定义2(DBDH问题:DecisionalBilinearDiffie-HellmanProblem).对任意的,,qabc?Z,给定(,,,,)abcPPPPr,其中2r?G,P是G1的生成元,判定是否(,)abcr?ePP成立是困难的。定义3(p-SDH问题:p-StrongDiffie-HellmanProblem).给定p+2个元素??212222,,,,...,sssPggggg和qx?Z,求1()1sxg?。2车载自组织网络模型2.1网络模型车载网络主要由安装在车辆上的车载单元(OBU,onboardunits)和部署在道路周围基础设施上的路边单元(RSU,roadsideunits)组成,用户通过车辆与车辆之间(V2V,Vehicle-to-Vehicle)、车辆和路边单元之间(V2R,Vehicle-to-RSU)

参考文献

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