PPTM-IoV：面向车联网的隐私保护信任管理框架

《Scientific Reports》：PPTM-IoV: a privacy-preserving trust management framework for the Internet of Vehicles (IoV)

　　

摘要

车联网（IoV）实现了在联网车辆、基础设施和云服务之间的无缝车对万物（V2X）通信，通过实时信息交换支持智能交通系统（ITS）。然而，车联网环境的动态和去中心化特性带来了关于信任管理、隐私保护和安全通信的重大挑战。为了应对这些挑战，本文提出了 PPTM-IoV，一种隐私保护信任管理框架，使车辆能够在不泄露其私有数据的情况下建立信任。该框架首先介绍了一种隐私保护的身份和凭证管理方案，该方案使用伪匿名身份和可验证凭证，并结合了基于成熟加密技术的非交互式零知识证明（ZKP）机制。接下来，通过结合直接观察和加权间接推荐，设计了一种动态信任评估机制。信任模型通过基于显著行为变化的自适应更新得到进一步加强，并由分析性质支持。为了保护外包计算过程中的敏感信任信息，该框架采用了基于 Paillier 的同态加密，从而能够在加密域中实现安全的信任聚合。通过结合同态计算和可信机构辅助的代理重加密，实现了隐私保护的信任处理工作流。此外，一种代理重加密机制支持车辆之间的授权信任验证，而不会将信任分数暴露给未授权实体。最后，一种安全且感知信任的通信协议纳入了双向信任验证、基于阈值的决策以及加密及数字签名的消息交换，以确保机密性、完整性和相互信任的强制执行。提出的框架是使用 SUMO 和 NS-3 模拟器实现的。实验结果表明，与表现最佳的基准方案相比，PPTM-IoV 实现了卓越的性能，平均延迟降低了 4.80%，同时数据包投递率（PDR）提高了 1.43%，吞吐量提高了 4.09%，信任准确度提高了 1.47%。