随着无线通信与互联网技术的发展,万物互联成为一种必然趋势,人类正逐步进入物联网(Inernet of Things,IoT)时代。IoT的出现改变了人们的生活方式,催生了一系列新兴产业,如智能交通、智能家居、移动医疗等。车联网(Internet of Vehicles,IoV)是IoT在智能交通领域的重要应用,不仅可以大大减少交通事故发生的概率,而且能够提升交通效率和用户驾乘体验,因此受到了工业界和学术界的广泛关注。在IoV中,车辆可以在收集自身传感器信息的同时,与其他车辆、路边基础设施或个人移动智能设备进行通信,交换相关交通信息,并将信息上传到云服务器中。云服务器通过深度学习、数据挖掘等技术对信息进行分析,为用户制定合理的出行方案,营造舒适的驾乘环境。然而,车辆上传的交通数据通常包含用户的隐私信息如车辆位置、用户身份等,而开放的网络环境以及通信类型的多样化使得交通数据容易遭受各种类型的攻击,用户的隐私信息面临着随时被泄露的风险。此外,交通大数据往往蕴含着潜在的商业价值,第三方机构希望可以通过各种途径得到这些数据并从中获取有用信息。但是,由于交通数据的私有性,用户希望这些数据通过授权只能被信任的结构或个人获得并使用。因此,设计一种安全高效的、能够保护用户隐私的交通数据共享协议是十分必要的。首先,本论文以IoV为研究背景,提出了一种基于PKI与CLC的双向异构签密方案。该方案不仅可以实现CLC-PKI聚合签密功能和PKI-CLC多接收者签密功能,而且在安全性上满足了消息的机密性和不可伪造性。通过与现有方案的性能对比,证明了所提方案的高效性。其次,基于上面提出的CLC-PKI异构聚合签密方案,本论文设计了一种适用于IoV环境的异构安全通信协议—HSCP,并对协议进行了安全性分析与性能仿真。通过形式化的安全性分析,表明HSCP不但满足消息的机密性、认证性和不可否认性,而且实现了车辆的匿名性与可追踪性。同时,该协议还能有效地抵抗重放攻击。在执行效率方面,与其他已有的聚合签密方案相比,HSCP计算开销更小,效率更高,更适合于IoV场景。最后,针对交通数据共享过程中存在的安全和隐私问题,本论文提出了一种基于云计算与区块链的交通数据共享协议。本协议采用密钥封装机制与数据封装机制的组合方式对交通数据进行加密,实现了交通数据在云中的安全存储。同时,协议将数据描述信息以及访问控制列表存储于区块链中,通过智能合约实现数据的安全共享。此外,在该协议中,车辆采用假名信息与其余实体进行通信,保护了用户的身份隐私。