基于自更新哈希链的安全高效车-地鉴权方案

针对下一代高速铁路无线通信系统LTE-R （long term evolution-railway）对安全性和实时性的特殊需求，基于哈希链技术，提出一种完全基于对称密码体制的的车-地通信鉴权方案. 用户归属服务器（home subscriber sever，HSS）利用身份授权主密钥为车载设备（on-board unit，OBU）生成动态可变的匿名身份（temporary identity，TID），以在接入认证请求信令中保护车载设备的隐私，同时能够抵挡去同步攻击. 在列车高速移动过程中，方案采用高效的哈希链代替认证向量完成列车和服务网络之间的双向认证，哈希链的本地更新可解决认证向量耗尽导致的全认证重启问题. 此外，通过引入身份证明票据实现基于基站协同的高效无缝切换认证. 安全性和性能分析表明:在同样条件下，所提出的全认证协议、重认证协议和切换认证协议与目前性能最优的LTE （long term evolution）标准协议相比，计算量分别下降41.67%、44.44%和45.45%，通信量分别下降62.11%、50.91%和84.91%，能够满足LTE-R接入网络的安全性和实时性要求.