【摘 要】
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密钥管理是任何系统都必须应对的最重要的安全挑战之一,尤其是在共享可能危及人类生命安全的敏感信息时。在车载命名数据网络VNDN系统中,车辆通常被要求共享交通拥堵和交通事故等信息时,车辆会使用私钥对共享数据进行签名和使用公钥对共享数据的签名进行验证,因此如果攻击者攻击这些密钥,就会对整个系统构成威胁。为了确保密钥是可信任的并且是可用的,必须解决密钥管理问题。目前,大多数密钥管理方案依赖于分层密钥信任模
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密钥管理是任何系统都必须应对的最重要的安全挑战之一,尤其是在共享可能危及人类生命安全的敏感信息时。在车载命名数据网络VNDN系统中,车辆通常被要求共享交通拥堵和交通事故等信息时,车辆会使用私钥对共享数据进行签名和使用公钥对共享数据的签名进行验证,因此如果攻击者攻击这些密钥,就会对整个系统构成威胁。为了确保密钥是可信任的并且是可用的,必须解决密钥管理问题。目前,大多数密钥管理方案依赖于分层密钥信任模型和公钥基础设施(PKI),但是,由于根密钥和集中式证书颁发机构易受攻击和存在单点故障等问题,传统方案的中心化管理模式使得中心机构对大量实时请求的处理效率成为系统瓶颈。因此,传统的密钥管理方案无法满足VNDN系统的安全需求。论文首先提出了一种基于区块链的高效和去中心化的VNDN密钥管理方案,然后在该密钥管理方案的基础上提出了认证方案和会话密钥协商协议。本文的主要工作贡献如下:1)论文提出了一种基于区块链的VNDN高效去中心化密钥管理方案,用户可以使用智能合约自动注册、更新和撤销自己的公钥,实现高效的密钥管理。将NDN和区块链结合,可以使系统在安全性、隐私、缓存使用以及用户公钥和身份的一般转发可靠性方面具有优势。2)提出了一种基于区块链实现RSU与车辆间的轻量级双向认证协议,该协议可以在车辆加入系统前实现对车辆身份的认证,保证了车辆用户的合法性,并且可以保证兴趣包和数据包共享的完整性和真实性。3)提出了一种基于双变量多项式的密钥协商协议,双变量多项式函数用于创建两个会话密钥,一个用于车辆和RSU之间的会话,另一个用在车辆和网络中的其他车辆之间的会话。会话密钥用于数据传输保护,并确保了VNDN中数据传输的机密性。4)论文使用通用可组合(UC)框架分析方案的安全属性,分析结果表明所提出的方案可以满足解决方案的安全属性,并可以防止Do S攻击,从而避免NDN路由器缓存存储中的兴趣包泛滥。实验结果表明与其他相关方案相比,认证和密钥协商方案具有更高的效率、更低的计算和通信开销。
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