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暂缺

Probabilistic Adaptive Anonymous Authentication in Vehicular Networks

  • 摘要: 近年来,随着智能汽车技术以及交通网络通信技术的成熟,汽车网络技术正在成为一个新兴的领域。汽车网络技术着重在开发车与车之间及车与路边交通网络之间的协同工作协议。汽车网络技术的基本应用是增强汽车驾驶的安全性以及提高交通网络的效率。安全性的提高是通过无线数字通信技术来传送超视距的交通状况来实现的。比如为了避免高速公路上发生连续追尾事故,前端的汽车可以无线发送紧急刹车信号,这样后面的汽车可以提前减速以降低追尾的可能性。在基本应用之外,汽车网络中的额外带宽还可以用来提供增值服务。 设想中的汽车网络具有两个特点:普适性和通信安全性。前者是为了满足每一辆车都能与任何别的车或路边设备直接通信;后者是为了保证被传递数字信息的真实性。基于公共密钥的认证系统满足上述两个要求-即任何设备都可以使用公钥来验证一个消息的来源真实性。而且任何一个公钥都可以用一个已知的认证中心来验证。 然而,公钥的使用会带来可能的隐私问题。每一个公钥都可以被视为一个独特的数字标记。通过收集一个公钥被使用的时间和地点信息,一个用户的生活习惯、社会关系等敏感信息可能会被发掘出来。 为了保护用户隐私,本文提议在非关键情况下采用基于群组的匿名认证来验证用户。基于群组的匿名认证只证明被认证者是一个特定群组的一员。这样对应的时间和地点信息就不能映射到同一个用户上。 本文的结构如下。我们首先在第一部分和第二部分讨论安全和隐私上的总体要求。这些要求包括如下六条:由于对隐私的需求是因人而异的,汽车网络要能够提供可适应性的匿名通信;网络设计要有良好的可扩展性以支持繁忙的交通量;由于汽车在快速移动,协议设计能够满足实时通信的需求;由于整个网络是在一个开放环境下,系统要保证数据安全性和访问控制;网络具有高可用性;具有区分服务以对关键业务提供优先服务。 我们在第三部分给出本文的着重点。本文专注于提供可适应性匿名认证,并兼顾可扩展性及实时通信需求。本文提出的可适应性匿名认证基于概率匿名。在匿名度的基础上,我们增加了一个置信度的定义。我们在第四部分给出协议的细节,并分析匿名度和置信度与协议参数之间的关系。在第五部分,我们给出仿真运行的结果。结果表明在合理的硬件条件下,我们所提出的协议能够满足实际条件下使用的要求。 我们在第六部分讨论一些相关的研究。在第七部分我们总结全文。

     

    Abstract: Vehicular networks have attracted extensive attention in recent years for their promises inimproving safety and enabling other value-added services. Mostprevious work focuses on designing the media access and physicallayer protocols. Privacy issues in vehicular systems have not beenwell addressed. We argue that privacy is a \it user-specificconcept, and a good privacy protection mechanism should allow usersto select the levels of privacy they wish to have. To address thisrequirement, we propose an adaptive anonymous authenticationmechanism that can trade off the anonymity level with computationaland communication overheads (resource usage). This mechanism, to ourknowledge, is the first effort on adaptive anonymous authentication.The resources used by our protocol are few. A high traffic volume of2000 vehicles per hour consumes about 60kbps bandwidth, whichis less than one percent of the bandwidth of DSRC (Dedicated ShortRange Communications). By using adaptive anonymity, the protocolresponse time can further be improved 2\sim4 times with less than20\% bandwidth overheads.

     

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