基于区块链的车载自组网车与基础设施快速切换认证方案

针对车载自组网（VANET）中车辆通信面临的安全风险挑战以及车辆进入新的基础设施覆盖范围时需要进行复杂的身份重新认证问题,提出基于区块链的车载自组网V2I(Vehicle-to-Infrastructure)快速切换认证方案。该方案利用区块链去中心化、分布式和防篡改的特性,实现车辆认证信息的存储与查询;使用令牌机制,减少区块链查询次数,简化路边单元（RSU）切换认证阶段的认证过程,在后续的认证过程中只需检查令牌的有效性,实现了RSU的快速切换认证;采用了批量认证方法,能有效减少认证过程中的计算开销,提高消息认证效率;另外,可以实现对恶意车辆的追溯与撤销,并及时更新车辆的匿名身份,保证车辆的匿名性。相较于匿名批量认证方案、全聚合认证方案、无证书聚合签名方案、基于区块链的认证方案,所提方案在消息认证耗时上缩短了约51.1%、77.45%、77.56%和76.01%。实验结果表明,该方案能够有效降低车载自组网中的计算开销和通信开销。     

基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案

针对车联网（IOV）中心化认证效率低和隐私保护差的问题,提出一种基于区块链技术的高效匿名认证方案。该方案基于IOV开放、自组织、快速移动的特点,利用区块链技术防篡改和分布式的特性来完成车辆临时身份的生成和区块链存储。车辆相互通信时,通过触发智能合约实现高效匿名的双向身份认证。实验结果表明,在认证效率上,与传统公钥基础设施（PKI）认证、假名授权身份认证相比,随着验证量的增加,所提方案的匿名身份认证的时延增长较慢,效率较高;在安全性能上,所提方案中存入区块链的临时身份具有不可篡改、不可否认、可追溯等特点。所提方案中,恶意车辆身份可回溯并进行权限控制,并且,公钥密码体制和数字签名技术保证了通信数据的保密性和完整性。     

基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案

针对车联网（IOV）中心化认证效率低和隐私保护差的问题，提出一种基于区块链技术的高效匿名认证方案。该方案基于IOV开放、自组织、快速移动的特点，利用区块链技术防篡改和分布式的特性来完成车辆临时身份的生成和区块链存储。车辆相互通信时，通过触发智能合约实现高效匿名的双向身份认证。实验结果表明，在认证效率上，与传统公钥基础设施（PKI）认证、假名授权身份认证相比，随着验证量的增加，所提方案的匿名身份认证的时延增长较慢，效率较高；在安全性能上，所提方案中存入区块链的临时身份具有不可篡改、不可否认、可追溯等特点。所提方案中，恶意车辆身份可回溯并进行权限控制，并且，公钥密码体制和数字签名技术保证了通信数据的保密性和完整性。     

交叉口场景下基于区块链技术的匿名车辆身份认证方案

随着智能交通系统的不断发展,未来车辆在进出交叉口时,将不再受传统信号灯控制,而是通过与交叉口附近的区域服务器进行信息交互,接受区域服务器的统一调度。保证车辆在交叉口通信安全的基础是网络节点的身份认证。基于此,提出一种基于区块链技术的匿名车辆认证方案,在认证中采用基于身份和哈希消息认证码的混合密码认证机制,并将认证结果记录在区块链中。通过仿真测试和结果分析表明,该方案具有匿名性、保护隐私等特性。与其他方案相比,该方案有效降低了通信开销。     

一种基于区块链的IoV隐私保护认证方案设计

传统车联网（Internet of Vehicles,IoV）身份认证系统普遍具有中心不可信的安全风险,而智联车又存在许多亟待解决的隐私安全问题。因此,借助区块链分布式、可溯源、不可窜改等特点,提出云链结合的可信分散式系统架构,基于该架构同时结合无证书的密码机制以及密钥隔离技术设计分布式身份认证协议。通过安全性分析表明,该方案安全性高、能满足车联网匿名身份认证的要求。同时与现有方案进行仿真对比表明,本方案具有更低的计算开销和通信成本,适用于实际的认证时延低和隐私保护的车联网环境中。     

基于区块链的IoV隐私保护认证方案设计

传统车联网(Internet of Vehicles,IoV)身份认证系统普遍具有中心不可信的安全风险,而智联车又存在许多亟待解决的隐私安全问题.因此,借助区块链分布式、可溯源、不可窜改等特点,提出云链结合的可信分散式系统架构,基于该架构同时结合无证书的密码机制以及密钥隔离技术设计分布式身份认证协议.通过安全性分析表明,该方案安全性高、能满足车联网匿名身份认证的要求.同时与现有方案进行仿真对比表明,本方案具有更低的计算开销和通信成本,适用于实际的认证时延低和隐私保护的车联网环境中.     

基于PUF的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议

针对目前5G车联网中车辆之间(vehicle-to-vehicle,V2V)通信的认证与密钥协商方案算法复杂、时延高的问题,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议.协议通过引入轻量级PUF避免了V2V认证中的数字签名操作,并精简通信步骤,成功减轻车辆的计算和通信开销.协议还借助PUF实现了车辆的车载单元(on board unit,OBU)和5G SIM卡的绑定,解决了身份假冒问题.同时,通过构建身份索引表,实现监管部门通过5G服务网(serving work,SN)对车辆的伪身份溯源,满足条件匿名性要求.使用形式化工具AVISPA验证了协议在Dolve-Yao模型下的安全性,并在计算开销、通信开销、安全性方面优于已有的车联网匿名通信协议,可为5G车联网的V2V通信提供基本安全保障.     

基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案

为了解决区块链交易过程中的隐私泄漏问题,对SM9标识密码算法进行改进,提出了基于身份认证的多KGC群签名方案.以联盟链为基础,设计了基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案,并对以上方案进行安全性与效率分析.通过分析证明,方案具有签名不可伪造、保证节点匿名及前向安全等特性.通过效率分析：该方案较Al-Riyami等人提出的无证书签名方案减少2次双线性对运算,验签效率提高约40%;较Tseng等人与Chen等人提出的方案分别减少4次与2次指数运算,计算效率整体得到提高.该方案通过多KGC群签名保护交易双方的用户身份,实现在节点间进行身份验证的同时,保护了节点的隐私.     

一种基于联盟链的物联网匿名交易方案

针对物联网终端交易的跨平台、去中心化、隐私、安全需求,提出基于联盟链的匿名交易方案,确保用户身份隐匿。通过划分基础域和互联域实现中心化身份认证和去中心化交易;对身份认证,提出基于Merkle树的双因素认证方案,实现各节点身份与消息的去耦;针对通信中明文消息暴露用户身份问题,提出基于CoinJoin思想的聚合签名隐私保护方案,混淆交易身份,以抵抗身份关联分析攻击;最后针对一致性和记账权问题,提出基于信誉评价策略的共识机制。安全性与效率分析表明,所提方案能以较低存储和计算开销保护终端身份隐私。     

可监管匿名认证方案

随着互联网中隐私保护技术的发展,身份认证已成为保护计算机系统和数据安全的一道重要屏障.然而,信息技术的快速发展使传统身份认证手段暴露出一些弊端,例如,区块链技术的兴起对身份认证提出了更高的要求,在认证身份的同时需要保护用户的身份隐私等.采用匿名认证技术可解决用户身份隐私泄露的问题,但目前大多数方案未考虑可监管的问题,一旦用户出现不诚信行为,很难进行追责,因此,需要在匿名认证过程中建立监管机制.针对以上问题和需求,主要设计了一种可监管的匿名认证方案,通过匿名证书的方式确定用户的资源访问权限和使用权限,同时,用户在出示证书时可选择性地出示属性,确保用户的隐私信息不过度暴露;此外,方案中引入监管机制,可信中心（CA）对匿名认证过程进行监管,一旦出现欺诈行为,可对相关责任人进行追责.该方案主要采用安全的密码学算法构建,并通过了安全性的分析证明,能够高效实现可监管的匿名身份认证,适宜在区块链（联盟链）和其他具有匿名认证需求和可监管需求的系统中使用.     

一种面向车联网通信的条件隐私保护认证协议

车联网可有效提高交通的效率和安全性,但通信过程中存在的隐私泄露问题严重阻碍了其应用落地。提出一种面向车联网V2X通信的条件隐私保护认证协议。针对现有协议大多仅支持车辆认证的局限性,基于用户身份和车辆身份信息生成车与用户绑定的生物密钥,使协议支持单车多用户或单用户多车认证。在保护用户和车辆身份的条件下完成对消息发送方的身份认证,并在特定情况下追溯车辆和用户的真实身份,从而实现对车辆和用户的条件隐私保护。同时,在协议中添加批量验证功能以提高验证效率。形式化的安全性分析和性能评估结果表明,该协议是安全且高效的。     

区块链系统中身份管理技术研究综述

区块链技术是一种通过块链式结构、共识算法和智能合约来生成、存储、操作和验证数据的新型分布式基础架构和计算范式,其所构建的新型信任机制有助于推动互联网技术由信息互联网向价值互联网的转化.由于区块链中的账本数据采用公开交易记录、多节点共识确认的方式进行存储和验证,因此对系统中的身份管理及隐私保护提出了极大的挑战.首先分析了区块链系统交易模型的特点及其与传统中心化系统在身份认证、数据存储和交易确认方面的不同,阐述了区块链系统中身份管理技术涵盖的主要内容、关键问题及安全挑战;其次,从身份标识、身份认证和身份隐藏3个方面比较分析了目前主流区块链平台中身份管理和隐私保护的不同实现技术;最后,分析了现有区块链系统中身份管理的不足并对未来的研究方向进行了展望.     

LESPP: lightweight and efficient strong privacy preserving authentication scheme for secure VANET communication

Authentication in vehicular ad-hoc network (VANET) is still a research challenge, as it requires not only secure and efficient authentication, but also privacy preservation. In this paper, we proposed a lightweight and efficient authentication scheme (LESPP) with strong privacy preservation for secure VANET communication. The proposed scheme utilizes self-generated pseudo identity to guarantee both privacy preservation and conditional traceability, and it only requires a lightweight symmetric encryption and message authentication code (MAC) generation for message signing and a fast MAC re-generation for verification. Compared with currently existing public key based schemes, the proposed scheme significantly reduces computation cost by \(10^2\)–\(10^3\) times and decreases communication overhead by 41.33–77.60 %, thus achieving resilience to denial of service (DoS) attack. In LESPP, only key management center can expose a vehicle’s real identity from its pseudo identity, therefore, LESPP provides strong privacy preservation so that the adversaries cannot trace any vehicles, even if all roadside units are compromised. Furthermore, vehicles in LESPP need not maintain certificate revocation list (CRL), so any CRL related overhead is avoided. Extensive simulations reveal that the novel scheme is feasible and has an outstanding performance of nearly 0 ms network delay and 0 % packet loss ratio, which are especially appropriate for realtime emergency event reporting applications.     

车载自组织网中条件隐私保护认证方案

针对车载自组织网(VANET)中身份认证的隐私保护问题,提出了一种车载网中条件隐私保护认证方案.首先,引入短签名技术,构造了一个新的基于身份的短签名方案.与主流方案CPAS相比,该方案降低了签名和验证过程所需的计算开销,提高了通信效率; 其次,将签名者的私钥分成相互关联的两部分,有效地解决密钥托管问题,适合于车载自组织网环境; 进而基于新的签名方案,提出了一种车载网中条件隐私保护认证方案,实现了条件隐私保护的身份认证功能.经理论和效率分析表明,所提方案在签名过程只需3次点乘运算,而在验证过程只需1次点乘和2次配对运算,所耗计算量少.特别地,所提方案使用加入小系数检测的批认证方法,不仅提高了认证速度还降低了误接受率.     

面向MEC的V2G轻量级分层认证方案

现有的针对车辆到电网（vehicle to grid,V2G）网络的大多数身份认证方案无法适用于交互频繁的移动边缘计算（mobile edge computing,MEC）环境,存在认证机制不完善、认证延迟大、认证成本高等问题。为解决上述问题,基于椭圆曲线加密及哈希函数提出了一个适用于MEC环境的V2G轻量级分层身份认证方案。引入半可信实体,实现端、边、云三方实体间的两阶段双向认证,并设计了一个效用评判机制以减少认证交互轮次。随机预言模型下形式化的安全性分析证明所提方案具备较高的安全性,能够抵御信息泄露攻击等多种攻击威胁;性能评估分析表明,所提方案平均减少了大约16.25%的传输消息量,19.4%的计算成本及25.38%的通信开销,高度适用于多实体参与的MEC场景。     

5G网络下的无证书身份隐藏签密方案

为解决5G网络下的用户身份信息泄露及隐私保护问题,提出一种无证书身份隐藏签密方案。运用密码学哈希函数将签密者的身份信息与其公钥进行绑定并生成用户部分私钥,以防止用户公钥替换攻击。在解签密阶段,输入信息中不包含签密者的身份信息,而是将其作为输出信息进行验证,从而实现签密者身份信息的隐藏。实验结果表明,在随机预言模型下,该方案的安全性规约于计算判定性Diffie-Hellman问题,且具有较高的通信效率与较低的计算开销。     

5G异构网络中基于群组的切换认证方案

随着5G网络的发展,各类网络服务质量极大提升的同时网络环境也愈加复杂,从而带来了一系列安全挑战。切换认证可以解决用户在不同类型网络间的接入认证问题,但现存方案仍存在一些不足,还需要解决如全局切换认证、密钥协商、隐私保护、抵抗伪装攻击、抵抗中间人攻击、抵抗重放攻击以及群组用户切换效率等问题。针对这些问题,提出了一个5G异构网络中基于群组的切换认证方案。在所提出的方案中,注册域服务器在区块链上为每个用户存入一个通行证,任何实体都可以利用该通行证对用户进行认证,从而实现全局切换认证。对于群组用户,各用户分别设置可聚合的认证参数,验证者通过验证聚合签名实现对群组用户的批量验证。新方案不仅提升了群组用户切换时的效率,同时还满足上述安全性要求。基于形式化分析软件AVISPA的分析结果表明,所提出的方案是安全的。性能分析表明,所提出的方案执行批量验证时的效率比现存方案至少提升了89.8%。     

物联网环境下移动节点可信接入认证协议

无线传感器网络（WSN）中的移动节点缺乏可信性验证,提出一种物联网（IoT）环境下移动节点可信接入认证协议。传感器网络中移动汇聚节点（Sink节点）同传感器节点在进行认证时,传感器节点和移动节点之间完成相互身份验证和密钥协商。传感器节点同时完成对移动节点的平台可信性验证。认证机制基于可信计算技术,给出了接入认证的具体步骤,整个过程中无需基站的参与。在认证时利用移动节点的预存的假名和对应公私钥实现移动节点的匿名性,并在CK（Canetti-Krawczyk）模型下给出了安全证明。在计算开销方面与同类移动节点认证接入方案相比,该协议快速认证的特点更适合物联网环境。