车载自组网中保护隐私的数字签名算法研究与应用

Privacy-preserving has got more and more attention in the Internet applications especially in the security of vehicular ad hoc networks (VANETs). This project focuses on the Cryptography to construct the privacy-preserving signature algorithms and apply these algorithms to the VANETs to provide the privacy-preserving authentication protocols for VANETs. In this project, we research on the security model of VANETs and the construction of efficient conditionally anonymous ring signature schemes in the standard model, the construction of short-length designated confirmer signature schemes with stronger attacker model and the construction of privacy-preserving authentication protocols for VANETs with the two kinds of signature algorithms. Additionally, we make use of the network simulator to estimate the communication overhead of our proposal. These algorithms in this project are realized by using the Cryptography primitives such as zero-knowledge proof system, pseudorandom functions, provable security model and so on. The goals of this project are to construct more efficient and secure privacy-preserving digital signatures which can be applied to VANETs to realize the anonymous authentication of the vehicles during the communications.

保护用户隐私是互联网应用日益关注的议题，该议题在车载自组网的信息安全保障中尤为重要。本项目旨在通过密码学手段研究能够实现保护用户隐私的数字签名算法，对其进行设计和形式化分析，最后应用于车载自组网中，构造适合车载自组网通信的匿名认证协议，实现对该网络中成员的有效认证与隐私保护。本项目的具体研究内容包括：研究车载自组网的安全模型并在该安全模型下，构造不依赖于随机预言机模型的安全高效的条件匿名的环签名算法；研究构造签名长度更短、敌手攻击模型更强的指定证实人的签名算法；研究将条件匿名的环签名算法和指定证实人的签名算法应用于匿名认证协议中，通过网络仿真实验证明该协议的有效性。本项目将利用零知识证明系统、伪随机函数、可证明安全模型探索这些算法的构造方法，使用网络仿真工具客观分析协议的效率，使得本项目中的基础算法基于更弱的复杂性假设，计算效率更高，适用于拓扑灵活的车载自组网，从最大程度上保护车辆的隐私。

车载自组网中的用户隐私保护是互联网应用中安全保障的重要议题。本项目通过密码学手段研究构造实现车载自组网隐私保护的底层算法，对其进行设计和形式化分析，最后应用于车载自组网的保护隐私的通信中；对车载自组网的敌手攻击模型进行分析，构造适合车载自组网通信的匿名认证协议，实现对车载自组网中成员的有效认证与隐私保护。本项目的具体研究内容包括：研究车载自组网的安全模型，分析车载自组网面临的隐私威胁，总结对车载自组网进行隐私保护的技术方法，由此明确了我们对车载自组网隐私保护的研究方向为研究面向车辆身份的隐私保护技术和面向车辆位置的隐私保护技术。在面向车辆身份的隐私保护技术中，我们构造了特殊性质的环签名算法并将该算法应用于车载自组网车辆身份匿名的实现；在面向车辆位置的隐私保护技术中，我们研究了环签名算法、加密算法的PA2性质、零知识证明系统、平滑仿射哈希函数、属性基加密算法等。基于这些基础密码学算法，我们构造了一系列可否认的认证协议，并最终应用于对车载自组网车辆位置隐私保护的实现。