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編輯推薦：
Unlike any other book in this area,this book provides innovative solutions to security issues,making this book a must read for anyone working with or study security measures.
內容簡介：
本书主要关注VANE中的消息认证和隐私问题，我们首先描述了VANE中安全和隐私问题的概述，以及解决这些问题面临的挑战。第2章描述了VANET中不同设备之间（OBU和RSU）之间通信的安全和隐私需求。本书确定了合适的密码原语，并设计了安全和隐私保护协议，该协议融合了群签名和基于标识（ID）的签名来满足为车载通信的安全性和私密性要求。
目錄
译者的话前言缩略语第1章概述111背景112专用短程通信DSRC和车辆自组织网络VANET2121专用短程通信DSRC2122车辆自组织网络VANET3123VANET的特点513安全和隐私威胁614安全和隐私保护需求715挑战和展望8151VANET中有条件的隐私保护8152VANET中有效撤销的认证916标准化和相关的活动917安全原语1118本书概要15参考文献15第2章GSIS：基于群签名和基于ID签名的安全和隐私保护协议1821概述1822预备知识和背景介绍19221群签名19222双线性对和基于身份的加密19223威胁模型20224安全需求2023安全和保护隐私协议21231面临的问题21232系统设置23233OBU之间的安全协议24234RSU和OBU之间的安全协议3224性能评估34241流量负荷的影响36242加密签名验证延迟的影响37243成员撤销和跟踪效率3925结论40参考文献40第3章ECPP：高效、有条件的隐私保护协议4331概述4332系统模型和面临的问题44321系统模型44322设计目标4533ECPP协议46331系统初始化46332OBU短时匿名密钥生成48333OBU安全消息发送52334OBU快速跟踪算法5434有条件隐私保护分析5535性能分析56351OBU存储开销56352OBU验证计算开销57353TA进行OBU跟踪的计算复杂度5836结论59参考文献59第4章位置隐私的假名改变策略6141概述6142问题定义63421网络模型63422威胁模型64423位置隐私保护需求6443位置隐私的PCS策略64431PCS策略的KPSD模型65432针对位置隐私的匿名集分析68433PCS策略的灵活性分析7344性能评估7445结论76参考文献77目录●●●●●●●●●●车载ad hoc网络的安全性与隐私保护第5章RSU辅助消息认证7951概述7952系统模型和预备知识80521系统模型81522假设81523问题描述82524安全目标8353RSU辅助的消息认证方案83531概述83532RSU和车辆之间的双向认证和密钥协商84533哈希聚合85534确认86535隐私扩展8654性能评估88541消息丢失率88542消息时延89543通信开销9055安全分析9156结论92参考文献93第6章基于TESLA的广播认证9461概述9462高效安全的车辆通信方案95621预备知识95622系统模式96623建议的TSVC方案97624支持不可否认性的增强TSVC方案102625讨论10663安全分析11164性能评估112641车辆移动速度的影响114642车辆密度的影响11565结论116参考文献116第7章分布式合作消息认证11971概述11972问题描述120721网络模型120722安全模型12073基本合作认证方案12174安全合作认证方案123741用于实现公平的证据和令牌123742认证证明126743方案的流程12875安全性分析128751链接性攻击128752没有认证成果的搭便车攻击128753用假认证成果的搭便车攻击12976性能评估129761仿真设置129762仿真结果13077结论131参考文献132第8章上下文感知的合作认证13381概述13382VANET中的可信消息13583系统模型和设计目标138831网络模型138832攻击模型139833设计目标13984预备知识139841配对技术139842聚合签名和批量验证13985AEMAT方案140851系统设置140852注册140853SER生成和广播141854SER机会转发141855SER聚合认证142856SER聚合可信14486安全讨论146861共谋攻击146862证人隐私保护14787性能评估147871传输开销147872计算开销14788结论148参考文献148第9章基于移动预测的快速认证切换15091概述15092车联网架构15193基于移动预测的快速切换认证方案152931多层感知分类器152932建议的认证方案15494安全性分析159941重放攻击159942前向安全15995性能评估15996结论161参考文献161
內容試閱
目前，道路安全受到了公众越来越多的关注，工业界和学术界在减轻交通事故影响方面已经做了很多工作。无线技术的发展给道路安全和交通管理带来了新的技术手段，多数车辆都配备了无线通信设备。该设备称为车载单元（OBU），可以和其他车辆、路侧设备（RSU）进行通信。OBU和RSU形成的自组织网络称为车辆ad hoc网络（VANET），通过车车通信实现的应用（如紧急制动警告）可以提高道路安全和效率，以及提高驾驶经验。新技术的采用带来了巨大的社会效益，同时也带来了巨大的挑战，其中最大的挑战是如何解决由新技术带来的安全和隐私问题。如果我们在广泛部署这种网络之前不考虑安全和隐私问题，那么VANET吸引人的特点将不可避免地承担更高的滥用风险。VANET作为移动自组织网络（MANET网络）的一种特殊实现方式，具有许多独特的功能和应用。首先，节点（车辆和RSU）之间的连接经常是短暂的和一次性的事件；在有限的时间内，两车之间在传输范围内或者经过几跳保持连接，这样导致的结果是车联网的网络拓扑结构是高度动态的。此外，VANET是一个巨大的网络，可能包括数以百万计的节点（在道路上的车辆和RSU），使得VANET在保证安全性和隐私方面面临巨大的挑战，特别是消息的真实性和完整性以及保护与用户相关的隐私信息，如驾驶人姓名、车牌号码、车型和行驶路线等信息。现有的通信安全和隐私保护的研究和解决方案没有考虑车联网相关的伸缩性和通信开销，因此不能有效地应用于VANET。消息验证是确保信息可靠性的常用工具，但它在VANET中面临巨大挑战，当车辆收到大量的信息时，传统的认证机制可能产生车辆无法负担的计算开销，并且有可能给时间要求严格的应用（如事故预警）带来不可接受的延时。另一个挑战是通信的隐私保护，如不应该被未经授权的第三者获得车辆的身份、位置和移动轨迹等隐私信息。在本书中，匿名消息认证的概念是将信息的真实性和私密性进行了融合。本书主要关注VANET中的消息认证和隐私问题，我们首先描述了VANET中安全和隐私问题，以及解决这些问题面临的挑战。第2章描述了VANET中不同设备（OBU和RSU）之间通信的安全和隐私需求。本书确定了最合适的密码原语，并设计了安全和隐私保护协议。该协议融合了群签名和基于标识（ID）的签名来满足车载通信安全性和私密性的要求。第3章进一步描述了VANET的隐私保护，即如何有效地应对日益严重的撤销列表而实现有条件的可追溯。在OBU和RSU之间采用基于on-the-fly short-term的匿名密钥生成技术，本书提出了一种有效的条件隐私保护协议，其特点是通过提供有条件的隐私保护，提高OBU存储最小化的匿名密钥和安全信息快速验证的工作效率。前言●●●●●●●●●●车载ad hoc网络的安全性与隐私保护第4章讨论了VANET中位置隐私的假名改变策略，即使一个OBU持有大量VANET假名，如果假名没有在合适的时间和合适的地点改变，则位置隐私仍然受到侵犯。为了使汽车实现高层次的位置隐私，本书提出了一个高效的在聚集点进行假名改变的策略。其中，聚集点是指许多车辆临时聚集的地方。随后，本书采用协作的方法应对复杂的匿名消息验证挑战。在VANET中，匿名消息认证协作可以被定义为车辆和RSU一起工作以确保接收信息的完整性，以及验证消息确实是从合法用户发出。协作可采取多种形式，例如车辆和RSU或只在车辆之间采用协作的方式。根据组内车辆和RSU角色的不同，可以采取不同的协作方式，例如，VANET中资源丰富的RSU通常被视为可信实体，因为这种RSU一般由政府或服务提供商部署，它们的位置是固定的。这种情况下VANET可以利用RSU的资源和固定位置的优势实现消息验证，通过允许资源丰富的和值得信赖的RSU在消息验证过程中作为主要的处理角色，RSU可以协助车辆验证它们收到的信息。对于VANET早期常见的只有车辆之间协作（由于缺少RSU）的情况，车辆可以按照自己的计算能力验证一定比例的消息并报告检测到的任何无效的消息。当各单元一起工作时，不必要的消息认证和验证也可以被最小化。此外，可以根据车载网络中传送的消息内容决定是否进行协作，例如所有车辆通信网络应用中在特定的区域传播紧急消息是最重要的，向附近的车辆快速地传播紧急状态和本地警告消息可以防止发生二次事故，尤其是在能见度不好的条件下（例如大雾的情况）对车辆的安全驾驶很有帮助。在大多数情况下，VANET以多跳传输的方式实现紧急消息的传播，特别是在安装较少RSU的郊区。在紧急情况下，同一地区的多个感测车辆可以检测到相同的公共事件，因此充分利用紧急事件交叉验证的特点可能成为提升VANET整体安全级别的方法。通过收集证人的反馈来交叉验证紧急事件的方法可以被定义为一种投票机制。该机制最初用于检测在没有任何集中安全授权的分布式自组织网络中行为不端的节点。这种协作往往适用于处理特殊类型的消息，如紧急消息，并且该机制可以移植到VANET中，以提高突发事件认证的整体安全性。本书将VANET协作认证机制分为四类：RSU辅助认证（第5章）、基于TESLA的认证（第6章）、分布式协作认证（第7章）和上下文感知协作认证（第8章）。对于每类机制，本书引入了相应的消息认证协议，同时还对这些协议的安全性、效率和效益进行了分析。理论分析和仿真结果表明，对车辆通信消息的安全认证来说，协作认证是一种很有前途的、有效的方式。由于车辆的移动，车辆可以在路旁部署的RSU之间漫游。最后一章讨论了在VANET中实现无缝移动的挑战。通过考虑车载通信网络的一些固有特性如可预见的车辆移动，介绍了一种基于移动预测的无缝认证方案，实现快速认证，减少认证延迟时间。本书主要介绍了我们对VANET中匿名消息验证的研究结果，并且提供了一个综合性研究及VANET中安全和隐私问题的解决方案。我们要感谢很多人的帮助，他们有见地的意见和建议，帮助我们更好地提高研究工作水平。特别是，我们要感谢下述研究人员，他们与我们一起为本书所描述的这个令人兴奋的研究课题努力：Prof.Xue minShermanShen,Prof.Pin-HanHo,Prof.HaojinZhu,Dr.ChenxiZhang,XiaotingSun,Dr.XiaoyuWang,Dr.XiaohuiLiang,Dr.TomH.Luan,和Dr.XuLi。与他们之间的讨论和合作为这本书打下了基础。此外，还要感谢IEEE允许我们使用IEEE-版权作品。加拿大安大略理工大学Xiaodong Lin新加坡南洋理工大学Rongxing Lu
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