车联网中结合区块链和群签名的车辆隐私保护方案研究

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车联网(Internet of Vehicles,Io V)是一种因特网在车辆领域的应用。车联网的基础是车载移动互联网,并通过相关的通信协议相互连接的大型通信网络。在智能交通领域,Io V是最重要的组成部分。Io V负责将车辆相互连接起来,以达到消息共享、消息通信的目的。由于Io V开放的特性,攻击者可以截取实时广播的信标信息,通过分析所截取的信标信息获取驾驶人员的习惯、车辆运行的轨迹、驾驶人员的身份等隐私信息。本文分析了现有车辆隐私保护方案的特点、安全挑战和安全需求,并对车联网中的关键技术进行了讲解和说明。针对现有方案的公钥管理、身份认证、以及车辆身份注销等问题,提出了一种结合区块链和群签名的车辆隐私匿名保护方案(BGAS)。该方案将区块链引入到车辆身份隐私保护的过程中。在本方案中,车辆首先向群签名组注册,群签名组对注册的车辆信息进行签名并授权CA与车辆进行通信。首次注册的车辆在第一次通信时会将车辆的公钥存储于区块链中。若一旦发现车辆提供虚假身份信息,群管理者会使用群私钥揭示签名者身份并授权CA撤销车辆公钥。在车辆与车辆之间发生通信前,车辆会通过迭代的方式生成假名并用假名进行通信。在通信过程中,车辆获取通信信息并请求CA解密假名并确认车辆身份。接收方需要用发送方的公钥进行哈希运算获得默克尔根值,用计算的根值与区块链中的根值通过匿名认证的方式比对,以此来确认车辆的合法性。为了验证该方案的有效性,我们通过仿真实验进行了验证。实验主要是从时间和空间消耗这两个方面对本方案进行评估。通过总结和分析实验结果得出,BGAS方案是一种性能更加显著、可靠的方案。
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