ارائه ­دهنده:

جمیله خلیلی شهروز 

استاد راهمنا

دکتر مرتضی آنالویی





هیات داوران:

دکتر احمد اکبری

 دکتر محمد عبدالهی 

دکتر بابک صادقیان ( دانشگاه امیرکبیر)


دکتر احمد خونساری ( دانشگاه تهران)


 زمان۲۸ آبان  ماه ۱۴۰۴

  ساعت: ۱۷:۰۰
 

مکان:   سالن دفاعیه طبقه سوم دانشکده مهندسی کامپیوتر
 

چکیده

شبکه های موردی بین خودرویی ( VANET ) به منظور تبادل اطلاعات حیاتی  مانند وضعیت جاده، تراکم ترافیکی و سرعت خودروها طراحی شدەاند و نقش کلیدی در افزایش ایمنی و کارایی سامانه های حمل و نقل هوشمند دارند. با این حال، ماهیت باز این شبکه ها آن ها را در معرض تهدیدهای امنیتی گوناگون و خطر نقض حریم خصوصی قرار می دهد. از این رو توسعه سازوکارهای احراز هویت و در عین حال حفظ کننده ی ناشناسی کاربران به عنوان یکی از چالش های اصلی در پیاده سازی VANET مطرح است. در این پژوهش، یک طرح احراز هویت گمنام مبتنی بر اثبات های صفر⁃ دانش SNARK ارائه شده است که ضمن فراهم کردن ناشناسی مشروط، امکان راستی آزمایی پیام های مبادله شده بین خودروها را نیز فراهم می سازد. به منظور کاهش زمان محاسباتی اثبات ها، از فناوری زنجیره بلوکی جهت ذخیره محاسبات تکراری و حذف وابستگی به مرجع مرکزی بهره گرفته شده است. افزون بر این، به منظور رفع چالش های مرتبط با ابطال گواهی ها در سیستم های مبتنی بر کلید عمومی (PKI) یک  سازوکار لغو گواهی با حفظ حریم خصوصی مبتنی بر انباشتگرهای دودویی پیشنهاد گردیده که زمان بررسی گواهی های لغو شده را کاهش می دهد. در طرح پیشنهادی، امکان به روزرسانی گروهی شاهدهای کاربران توسط خودشان نیز فراهم شده تا کارایی سامانه در محیط های پر ترافیک افزایش یابد. نتایج ارزیابی های امنیتی و شبیه سازی نشان می دهد طرح ارائه شده از نظر امنیت، کارایی و مقیاس پذیری نسبت به روش های مشابه بهبود قابل توجهی داشته و برای محیط های حساس به زمان VANET مناسب است.

: Abstract

In the recent years, Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) have gained significant attention as an effective means of enabling communication and information exchange among vehicles, addressing critical aspects such as road conditions, traffic congestion, vehicle speed, and location. However, the open and wireless nature of VANET communication exposes them to a wide range of security threats. therefore, Secure authentication and privacy preservation have emerged as two major challenges in VANETs. To address these vulnerabilities, privacy-preserving authentication schemes play a pivotal role. The existence of security schemes susceptible to privacy and security issues or burdened by substantial computation and communication overheads, underscores the need for further research in this domain. In this article, we present an anonymous authentication scheme based on Zero-Knowledge Proof. Specifically, we adopted Simulation Extractable Zero-Knowledge SNARKs (SE zk-SNARKs) to achieve anonymity and conditional privacy. While zk-SNARK proofs are succinct and fast to verify, the time required for proof generation poses a significant obstacle in time-sensitive VANET environment. To overcome this limitation, we focus on key components of the proof statement, separating repetitive calculations, and archiving them in the Blockchain, serving as immutable data storage. This streamlined approach renders our proposed scheme lightweight enough for efficient execution. Many existing schemes rely on Public Key Infrastructure (PKI) to mitigate security risks, ensuring authentication and message integrity through public key certificates. However, a notable drawback of these schemes arises from the utilization of the Certificate Revocation List (CRL), introducing significant delays. Given the time-sensitive nature of vehicular networks, prolonged delays may lead to severe consequences. Moreover, the process of CRL checking can inadvertently leak sensitive information about vehicles, rendering PKI-based schemes impractical for VANETs. To overcome these challenges, we propose a privacy-preserving revocation mechanism based on a zero-knowledge accumulator, tailored specifically for VANETs. This mechanism markedly reduces the time required for checking revoked certificates, while preserving user privacy. Furthermore, by leveraging Blockchain technology to publish revoked certificates in a distributed manner, we have the opportunity to reduce the time needed for distributing the revoked certificate, diminish network congestion, enhance overall efficiency, and eliminate the reliance on a single central authority. Additionally, we address the issue of non-membership witnesses updating in batch mode. Finally, thorough security checks and simulation in the appropriate environment validate the feasibility, efficiency, and fulfillment of security requirements by our proposed plan.