车载自组网论文：VANETs安全问题研究
【中文摘要】车载自组网为驾驶员提供了实时的紧急事故告警信息和交通诱导信息,能有效地提升道路安全和改善驾驶环境,因而具有极高的应用前景和研究价值。但与此同时,随着对车载自组网研究的不断深入,它可能面临一系列的安全威胁,这些安全威胁会影响到车载自组网的运行效率,甚至会威胁到人身安全。安全问题成为车载自组网应用部署的主要障碍。车载自组网中存在很多的安全威胁,包括身份仿冒、恶意和虚假信息、窥探用户隐私以及针对车载传感器、GPS接收器等硬件上的攻击等等。本文从数据完整性和不可否认性、隐私保护这两个方面入手,对安全威胁提出了相应的解决方案。文中提出了适用于VANET的PKI体系,使用椭圆曲线密码对消息进行签名。针对车载自组网自身的特点,对网络中的单播消息、beacon消息以及大范围的广播消息,分别给出了各自不同的验证方式。对于用户地理位置泄露的威胁,文章介绍了大量匿名证书和群签名这两种解决方案,并对它们的进行了详细的比较。对VANET中的车辆进行分组可以带来很多好处。本文提出了包括创建组、新成员加入、成员离开在内的组管理协议,以及动态生成非对称组密钥的方法。在接入基于位置的服务时,由组长作为代理能够为其他节点提供匿名保护。本文针对单播消息的验证,广播消息的验证,组内安全通讯以及隐私保护四个方面,提出了基于群组的VANET安全通信和隐私保护框架,并对框架的内容、通讯模型、数据校验流程和所提供的安全服务作了阐述,最后实
验论证了该框架的可行性。
【英文摘要】Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) provides real-time emergency alarm information and traffic
guidanceinformation for drivers, which effectively improve road safety and improve the driving environment. It is of high value in prospects and research. Meanwhile with further research on VANET, a series of security threats have come up. They will lower the efficieny of the network, and could even threaten personal safety. Security and privacy protection issues have become major obstacles to its deployment.There are many security threats in VANET, including spoof indentity, malicious and false data, spy out privacy of others, and attacks on on-board hardares such as sensors and GPS receiver and so on. The paper put forward corresponding solutions from aspects of data integrity, nonrepudiation and privacy protection.This paper proposes Public Key Infrastructure designed for VANET, and chooses ECC as its signature algorithm. According to the features of VANET, validation of both unicast and broadcast packets are considerd. To protect geographical position of vehicles from unauthenticated entities, the paper introduces huge anonymous certificate and group signature as optional solutions, and makes a comparison of them two.Putting vehicles
into groups brings lots of advantages. This paper puts forward a series of group management protocols, including Group Formation Protocol, Group Join Protocol and Group Leave Protocol.The group leader is regarded as agency for their anonymous access to location-based services.We
discussvalidation of unicast and broadcast packets, security communication in groups and privacy protection, and put forward an effective security framework based on groups. It also elaborates the framework from aspects of content,
communication model, process of data validation and security services.An experiment is designed for demonstrating the feasibility of the framework..
【关键词】车载自组网 安全 隐私保护 群签名
【英文关键词】Vehicular Ad Hoc Networks security privacy protection group signature
【目录】VANETs安全问题研究4-5
Abstract5
摘要
1.1 课题背
1.2.1 移1.2.3
第1章 绪论9-221.2 相关技术背景10-20
景和研究意义9-10动自组网10-12主要特点13-15安全威胁17-19威胁分类17-18
1.2.2 车载自组网的结构12-131.2.4 相关工作15-171.2.5.1 攻击者模型171.2.5.3 安全需求
18-19
1.2.5 面临的1.2.5.2 安全1.2.6 应用
场景19-201.3 本文的研究内容和主要工作20-211.4
本文的章节安排21-22性22-3422-23制24-2725-2627-29
第2章 数据传输的完整性和不可否认
2.1.1 算法介绍2.2 椭圆曲线密码体2.2.2 算法介绍2.3 公钥基础设施27-28
2.3.2 适用2.4.1 单
2.1 RSA 密码22-242.1.2 安全性分析23-242.2.1 工作原理24-252.2.3 算法特点26-272.3.1 两种密码的比较
于VANET 的PKI28-29播消息的验证30-3131-3331-3334-4334-3536-4037-3940-4241-42
2.4 消息验证29-332.4.2 广播消息的验证
2.4.2.1 beacon 消息312.5 本章小结33-343.1 匿名证书34-363.1.2 方案评价35-363.2.1 算法介绍36-373.2.3 方案评价39-403.3.1 匿名强度40-413.4 本章小结42-43
2.4.2.2 大范围广播第3章 隐私保护方案3.1.1 更换假名3.2 群签名3.2.2 签名算法3.3 两种方案的比较3.3.2 证书撤销第4章 基于群组的VANET
4.2 组管理协议4.2.1.1 协议描述4.2.2 组成员加入协4.2.2.2 数据结构4.3 组内共享信息
安全框架43-5944-4844-45议46-4747
4.1 组的构建43-44
4.2.1 组创建协议44-4.2.1.2 数据结构45-4.2.2.1 协议描述46-47
4.2.3 组成员离开协议47-48
48-4948-49名49-50述5152-5854-5557-5859-6659-60
4.3.1 对称密钥484.4 组内隐私保护49-52
4.3.2 共享非对称密钥
4.4.1 静默期变更假
4.4.2.1 协议描
4.4.2 匿名接入协议50-524.4.2.2 数据结构51-524.5.1 框架内容52-544.5.3 数据校验流程55-574.6 本章小结58-595.1 仿真环境59-625.1.2 实验环境60-62
4.5 VANET 安全框架4.5.2 通讯模型
4.5.4 安全服务
第5章 系统仿真5.1.1 平台介绍5.2 分组大小对报文交
付率的影响62--65献67-7173
5.3 变更假名对报文发送率的影响
结论66-67
参考文致谢
5.4 本章小结65-66
攻读学位期间发表的学术论文71-73
