基于轻量级零知识证明的认证与区块链辅助的VANETs网络切换技术

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Lightweight Zero-Knowledge Proof-based Authentication and Blockchain-Assisted Handover for VANETs

　　

摘要：

随着车辆智能化程度的不断提高，车联网正逐渐普及。然而，车联网中的安全问题愈发重要，尤其是与车辆身份认证相关的问题，这直接影响到系统的稳定性和可靠性。因此，设计高效且安全的认证机制已成为车联网发展中的关键挑战。本研究聚焦于车联网中车辆与路侧单元之间的身份认证问题。为应对车辆数量急剧增加所带来的计算负担，我们提出了一种基于零知识证明的轻量级认证方案，并设计了相应的批量验证机制。此外，考虑到车辆流动的动态性，我们基于轻量级多层感知器引入了联邦智能动态批量算法。该算法能够动态预测最优批量大小，从而降低验证延迟和计算成本。这种方法在保障安全的同时，大幅降低了计算和通信成本，提升了系统的可扩展性和实时性能。为进一步解决车辆交接过程中的延迟问题，我们整合了区块链技术。利用其去中心化、不可篡改和透明的特性，区块链可以安全存储已认证的车辆信息，避免重复验证，减少交接延迟。为缓解区块链查询中的效率问题，我们设计了缓存机制以实现快速数据访问。通过理论分析和实验验证，本研究表明所提方案在安全性、效率及可扩展性方面都具有优势。该方案能够满足当前车联网的需求，为未来智能交通系统的发展提供了有益的参考。