轻量级、抗量子攻击的基于区块链的密钥协商方案，适用于物联网（IoV）通信

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Lightweight Quantum-Resistant Blockchain-Based Key Agreement Scheme for IoV Communications

　　

摘要：

智能交通网络有潜力显著改善交通流量。车联网（IoV）是这类网络的重要组成部分，它实现了车辆与基础设施之间的实时连接和协调。基于车联网的通信范围的扩大以及传输数据量的增加，使得实施有效的隐私保护和技术来确保信息安全变得十分必要。然而，传统的数据安全模型存在明显的缺点，主要是计算成本过高。在我们的匿名认证框架中，每辆车首先使用基于多维格子（N次截断多项式环单位）的方法生成一对公钥和私钥。然后，车辆用其私钥对自己的身份进行数字签名，并向路边单元（RSU）发送认证请求；RSU使用相应车辆的公钥验证该签名。验证通过后，车辆和RSU通过使用临时超奇异同源Diffie-Hellman算法来执行安全的临时密钥协商，以建立共享会话密钥。整个认证和会话密钥协商过程都会使用轻量级的增强型委托权益证明共识机制在区块链上进行安全签名和记录，从而高效地确认交易并将其添加到区块链中。实验结果表明，所提出的系统的计算成本为12.1毫秒，通信成本为1184比特。此外，还在Remix虚拟机上部署了智能合约，以展示该系统在去中心化区块链环境中的功能。智能合约的执行成本分别为RSU注册表（681,713）、车辆注册表（734,851）和会话认证（870,301）比特。我们将所提出的方案与现有的框架（如PBSCF-ITS、AAKE-BIVT、IIoT-QRSCA和BASF-ITS）进行了对比评估...

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