一种基于PUF混淆技术的轻量级车辆自组织网络身份认证协议 宋家全、 王晓芳、 卢鹏飞

《Sensors》：A Lightweight Identity Authentication Protocol for Vehicle Ad Hoc Network Based on PUF-Obfuscation Jiaquan Song, Xiaofang Wang and Pengfei Lu

　　

摘要

随着智能交通系统（ITS）的迅速发展，安全高效的车对一切（V2X）通信变得至关重要。然而，现有的基于物理不可克隆功能（PUF）的方案往往存在建模漏洞和较高的开销问题。本文提出了一种适用于车辆自组织网络（VANET）的去中心化、动态、匿名的认证协议。通过将椭圆曲线密码学（ECC）与高度可靠的自我适应偏差锁定PUF（SDL PUF）相结合，我们设计了一种动态的挑战-响应对（CRP）混淆机制。该机制有效缓解了建模威胁，与原始SDL PUF相比，将机器学习（ML）和深度学习（DL）攻击的预测成功率降低了约35%。该协议通过匿名标识符和临时会话密钥确保了身份不可追踪性和通信保密性。安全性在真实或随机（ROR）模型下得到了正式验证，并使用AVISPA工具进行了验证。在SUMO和Omnetpp中的仿真表明，该协议效率极高，每个实体的计算开销仅为6.77毫秒，通信成本为192字节。与现有最先进的方法相比，我们的解决方案在对抗高级建模攻击时具有更强的鲁棒性，并显著降低了延迟，非常适合资源受限的V2X环境。