تحلیل امنیت و بهبود یک سامانه حمل‌ونقل هوشمند مبتنی بر امضای تجمعی فاقد گواهینامه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران (ایرانداک)، تهران، ایران

2 گروه علوم کامپیوتر، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

«شبکه‌های اقتضایی خودرویی» (VANET) اساس سامانه‌های حمل‌و‌نقل هوشمند هستند و نیازمندی‌های کلیدی آن‌ها عبارتند از تضمین جامعیت و اصالت پیام‌های تولیدشده توسط وسایل نقلیه، حفظ حریم خصوصی مشروط و کارایی. اخیراً، ژانگ و همکاران با ارائه یک طرح امضا تجمعی فاقد گواهینامه، یک سامانه حمل‌و‌نقل هوشمند ارائه کرده‌اند. در این سامانه، اصالت پیام‌ها با استفاده از امضای دیجیتال، حفظ حریم خصوصی مشروط با استفاده از نام‌های مستعار و کارایی با استفاده از امضای تجمعی فاقد گواهینامه تأمین شده است. طرح امضا تجمعی فاقد گواهینامه ارائه‌شده توسط ژانگ و همکاران بسیار کارا بوده و در آن، طول امضا تجمعی و همچنین تعداد عملگر زوج‌سازی دوخطی موردنیاز برای بررسی اصالت یک امضا، ثابت و مستقل از تعداد امضاهای تجمعی است. ژانگ و همکاران ادعا کرده‌اند که تحت فرض سختی مساله محاسباتی دیفی-هلمان CDH، طرح ارائه‌شده توسط آن‌ها در برابر حمله متن و شناسه منتخب وفقی جعل‌ناپذیر است. در این مقاله، در ابتدا، اثبات می‌شود که این ادعا نادرست بوده و نشان داده خواهد شد که در طرح ارائه‌شده هر متخاصمی قادر است تنها با دیدن یک زوج (پیام و امضا) متناظر با یک وسیله نقلیه، به‌راحتی امضای آن وسیله نقلیه را بر روی هر پیام دیگری جعل کند. در ادامه، با اعمال تغییراتی بر روی طرح ژانگ و همکاران، یک طرح امضا تجمعی بهبودیافته ارائه می‌شود که در مقابل حمله جعل مطرح‌شده امن باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]     H. Zhong, S. Han, J. Cui, J. Zhang, and Y. Xu, “Privacy-preserving authentication scheme with full aggregation in VANET,” Information Sciences, vol. 476, pp.  211–221, 2019.##

[2]     S. M. Pournaghi, M. Barmshoori, and M. Gardeshi, “An Improved Authentication Scheme with Conditional Privacy Preserving in VANETs,” Journal of Electronic & Cyber Defence, vol. 3, pp. 1-12, 2015. (In Persian)##

[3]     M. Raya and J.-P. Hubaux, “Securing vehicular ad hoc networks,” Journal of Computer Security, vol. 15 pp. 39–68, 2007.##

[4]     R. Lu, X. Lin, H. Zhu, P.H. Ho, and X. Shen, “Ecpp: efficient conditional privacy preservation protocol for secure vehicular communications,” IEEE INFOCOM 2008-The 27th Conference on Computer Communications, USA, pp. 1229-1237, 2008.##

[5]     A. Shamir, “Identity-based cryptosystems and signature schemes,” Workshop on the theory and application of cryptographic techniques, Paris, France, pp. 47-53, 1984.##

[6]     C. Zhang, R. Lu, X. Lin, P.-H. Ho, and X. Shen, “An efficient identity-based batch verification scheme for vehicular sensor networks,” IEEE INFOCOM 2008-The 27th Conference on Computer Communications, USA, pp. 246-250, 2008.##

[7]     S. S. Al-Riyami and K. G. Paterson, “Certificateless public key cryptography,” International conference on the theory and application of cryptology and information security, Taipei, Taiwan, pp. 452-473, 2003.##

[8]     D. Boneh, C. Gentry, B. Lynn, and H. Shacham, “Aggregate and verifiably encrypted signatures from bilinear maps,” International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Warsaw, Poland, pp. 416-432, 2003.##

[9]     X. Cheng, J. Liu, and X. Wang, “Identity-based aggregate and verifiably encrypted signatures from bilinear pairing,” International Conference on Computational Science and Its Applications, Singapore, pp. 1046-1054, 2005.##

[10]  C. Gentry and Z. Ramzan, “Identity-based aggregate signature,” International workshop on public key cryptography, New York, USA, pp. 257-273, 2006.##

[11]  S. Lu, R. Ostrovsky and A. Sahai, “Sequential aggregate signatures and multi signatures without random oracles,” Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, St. Petersburg, Russia, pp. 465-485, 2006.##

[12]  M. Ruckert and D. Schrode, “Aggregate and verifiably encrypted signatures from multilinear maps without random oracles,” International Conference on Information Security and Assurance, Seoul, Korea (Republic of), pp. 750-759, 2009.##

[13]  Z. Shao, “Enhanced aggregate signature from pairings,” International Conference on Information Security and Cryptology, Seoul, Korea (Republic of),  pp. 140-149, 2005.##

[14]  K. Shim, “An Id-based aggregate signature scheme with constant pairing computations,” Journal of Systems and Software, vol. 83, pp. 1873-1880, 2010.##

[15]  B. Y. Kang, “ID-based aggregate signature scheme with constant pairing computations: attack and new construction,” Journal of Computer Information System, vol. 16, pp. 6611- 6618, 2012.##

[16]  Z. Gong, Y. Long, and X. Hong, “Two certificateless aggregate signatures from bilinear maps,” Eighth ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking, and Parallel Distributed Computing, Qingdao, China, pp. 188-193, 2007.##

[17]  N. Yanai, R. Tso, and M. Mambo, “Certificateless ordered sequential aggregate signature scheme,” Third International Conference on Intelligent Networking and Collaborative Systems, Fukuoka, Japan, pp. 662-667, 2011.##

[18]  L. Zhang and F. Zhang, “A new certificateless aggregate signature scheme,” Computer Communications, vol. 32, pp. 1079-1085, 2009.##

[19]  L. Cheng, Q. Wen, and Z. Jin, “Cryptanalysis and improvement of a certificateless aggregate signature scheme,” Information Sciences, vol. 295, pp. 337-346, 2015.##

 [20]  S. Horng, S. Tzeng, and P. Huang, “An efficient certificateless aggregate signature with conditional    privacy-preserving for vehicular sensor networks,” Information Sciences, vol. 317, pp. 48-66, 2015.##

[21]  H. Du, M. Huang, and Q. Wen, “Efficient and provably-secure certificateless aggregate signature scheme,” Acta Electronica Sinica, vol. 41, pp. 72-76, 2013.##

[22]  H. Chen, S. Wei, and C. Zhu, “Secure certificateless aggregate signature scheme,” Journal of Software, vol. 26 pp. 1173-1180, 2015.##

[23]  H. Xiong, Z. Guan, Z. Chen, and F. Li, “An efficient certificateless aggregate signature with constant pairing computations,” Information Sciences, vol. 219, pp.         225–235, 2013.##

[24]  D. He, M. Tian, and J. Chen, “Insecurity of an efficient certificateless aggregate signature with constant pairing computations,” Information Sciences, vol. 268, pp.        458–462, 2014.##

[25]  H. Nie, Y. Li, W. Chen, and Y. Ding, “NCLAS: a novel and efficient certificateless aggregate signature scheme,” Security and Communication Networks, vol. 9, pp.       3141-3151, 2016.##

[26]  N. Pakniat and M. Noroozi, “Cryptanalysis of a certificateless aggregate signature scheme,” 9th Conference of Command, Control, Communications and Computer Intelligence, Tehran, Iran, pp. 1-5, 2016.##

[27]  Y. C. Chen, R. Tso, W. Susilo, X. Huang, and G. Horng, “Certificateless Signatures: Structural Extensions of Security Models and New Provably Secure Schemes,” IACR Cryptology ePrint Archive, P. 193, 2013.##

[28]  K. Hashimoto and W. Ogata, “Unrestricted and Compact Certificateless Aggregate Signature Scheme,” Information Sciences, vol. 487, pp. 97-114, 2019.##