面向多通信场景的车联网认证机制和信任模型

The Internet of Vehicles (IoV) paradigm aims to achieve efficient management, decision-making and control of intelligent transportation through real-time perception among humans, vehicles, roadside units and trusted center. Currently, the authentication mechanism and trust model have become the research focus and difficulties of IoV security. And the main problem is that the authentication mechanism and trust model only consider one single aspect of security performance, which cannot satisfy the diversified security demands of multi-communication scenarios. In order to address this problem, the proposal proposes an authentication methodology and a trust model oriented to IoV multi-communication scenarios. And the basic idea of research work involves three aspects. First of all, study the intrinsic characters of authentication, construct the authentication mechanism and theoretical framework based on gradient security demands and design related protocols to achieve diversified authentication services for different scenarios from the view of security, timeliness and privacy. Next, design message-based and behavior-based dynamic trust model to provide strong real-time and high accurate trust evaluation, which can offer technical support for malicious nodes detecting. Last but not least, considering IoV paradigm is likely to run in the quantum communication environment in the future, the proposal deduces the threshold quantum anonymous authentication and quantum trust evolution decision mechanism, which will lay a theoretical basis for IoV security under quantum communication environment. Based on previous achievements, our research work will be tested and verified on IoV simulation platform with priori assumptions.

车联网通过人-车-路-后台实时互联感知实现交通智慧管理、决策和控制，其安全认证机制和信任模型是当前研究的重点和难点。车联网安全面临的主要问题是：单一的认证机制和信任模型无法满足车联网复杂多通信场景下安全的差异化保障。为解决这个问题，项目提出面向多通信场景的车联网认证方法论和信任模型。基本思想是通过深入研究认证机制的内在机理，构建按安全需求划分的认证机制和理论框架，并设计相关协议，实现不同场景下的安全性、时效性和隐私性的个性化认证服务；设计基于车辆节点消息和行为的动态信任模型，提供强实时性和高精确性的信任评估，为能主动感知恶意节点提供方法支撑；考虑未来车联网极有可能运行于量子通信环境，本项目推演量子门限匿名认证和量子信任演化决策机理的研究，为量子通信环境下的车联网安全奠定理论基础。研究工作具有一定的前期基础，将在具备先验假设条件的车联网仿真平台上进行认证机制和信任模型的验证和测试分析。

车联网作为智能交通系统的重要组成部分，能够有效地提高智慧城市的安全和效率，是构建智慧城市的重要基础设施之一，其安全性至关重要。由于车联网具有随机拓扑、自组织和动态连接的特点，其安全性相比传统网络面临更大的挑战。车联网安全的主要研究内容包括认证机制和信任模型。针对不同场景下认证的差异性需求，本项目构建了按安全需求划分的认证机制和理论框架，设计的相关认证方案实现了不同场景下的安全性、时效性和隐私性等个性化认证服务。为了解决车联网中的信任问题，本项目从实体信任角度提出了隐式信任网络的概念，并由此设计了相关算法来计算本地和全局信任度。从数据信任角度使用贝叶斯网络作为其决策逻辑，建立了一个因果网络来表示虚假消息检测中涉及的变量之间的概率关系，并构建了抵御外部和内部攻击的信任管理系统。为了应对未来的量子通信环境，本项目以量子门限秘密共享中的门限关键技术作为研究对象，对其中的份额分发算法和秘密重构算法进行深入的理论研究，提出多个量子门限秘密共享方案。. 本项目通过Visual Studio、OMNET++、MATLAB、VEINS、SUMO等编程和仿真平台，构建不同的网络场景，分别对所提的认证方案和信任管理系统进行了多角度实验仿真、验证及性能分析，评估和对比了所设计机制和算法的基本性能。实验表明，本项目提出的相关认证方案在保障安全性的前提下，实现了节点间多跳通信快速、高效、隐私保护的身份认证。构建的信任管理系统实现了强实时性和高精确性的信任评估，为能主动感知恶意节点提供了方法支撑。此外，本项目对提出的多个量子门限秘密共享方案进行详细的理论和性能分析，为量子通信环境下的多通信场景的车联网安全提供理论基础，也为车联网认证机制和信任模型提供丰富的量子通信环境下的底层应用方案。. 到项目结题为止，在国内外重要学术期刊或国际会议上发表与本项目相关的论文23篇，其中SCI/EI检索19篇，国内授权专利4项，国外授权专利1项。培养博士研究生9人，硕士研究生12人。项目组在未来研究中将继续与国内外知名大学相关研究团队及学者展开研讨和合作，将继续积极参加相关国际、国内学术会议。