论文2023/1835

ID-CAKE:VANETs中用于消息广播和批量验证的基于身份的集群认证和密钥交换方案

摘要

车辆自组网（VANETs）在智能交通系统中发挥着关键作用，提供车辆、路侧单元（RSU）和互联网之间的动态通信。鉴于VANET的开放访问性质和相关威胁，如冒充和侵犯隐私，确保这些通信的安全至关重要。本文提出了基于身份的集群认证和密钥交换（ID-CAKE）方案，这是一种解决VANET安全挑战的新方法。ID-CAKE方案将基于集群共识的身份识别（CCIBI）与零知识（ZK）证明以及基于身份的多接收器密钥交换机制（ID-mKEM）签名方案相结合。这种集成通过CCIBI提供了强大的授权，而ID-mKEM签名确保了消息的完整性，并通过mKEM保证了消息广播的不可否认性和不可伪造性。该方案使用一种新颖的三方ZK证明，使用mKEM进行批量验证，大大减少了计算负担。我们的方案还通过向集群中的所有用户引入伪身份来确保匿名性和不可链接性。提供的严格安全性证明证实了ID-CAKE方案在不同场景下对潜在攻击的弹性，以及对随机预言模型下椭圆曲线计算Diffie-Hellman的硬度的弹性。ID-CAKE方案为VANET建立了一个强大的安全框架，其引入突出了VANET安全领域未来探索的潜在途径。