目前，道路安全受到了公眾越來(lái)越多的關(guān)注，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界在減輕交通事故影響方面已經(jīng)做了很多工作。無(wú)線技術(shù)的發(fā)展給道路安全和交通管理帶來(lái)了新的技術(shù)手段，多數(shù)車輛都配備了無(wú)線通信設(shè)備。該設(shè)備稱為車載單元（OBU），可以和其他車輛、路側(cè)設(shè)備（RSU）進(jìn)行通信。
　　OBU和RSU形成的自組織網(wǎng)絡(luò)稱為車輛ad hoc網(wǎng)絡(luò)（VANET），通過(guò)車車通信實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用（如緊急制動(dòng)警告）可以提高道路安全和效率，以及提高駕駛經(jīng)驗(yàn)。新技術(shù)的采用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)是如何解決由新技術(shù)帶來(lái)的安全和隱私問(wèn)題。如果我們?cè)趶V泛部署這種網(wǎng)絡(luò)之前不考慮安全和隱私問(wèn)題，那么VANET吸引人的特點(diǎn)將不可避免地承擔(dān)更高的濫用風(fēng)險(xiǎn)。
　　VANET作為移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET網(wǎng)絡(luò)）的一種特殊實(shí)現(xiàn)方式，具有許多獨(dú)特的功能和應(yīng)用。首先，節(jié)點(diǎn)（車輛和RSU）之間的連接經(jīng)常是短暫的和一次性的事件；在有限的時(shí)間內(nèi)，兩車之間在傳輸范圍內(nèi)或者經(jīng)過(guò)幾跳保持連接，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是高度動(dòng)態(tài)的。此外，VANET是一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，可能包括數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的節(jié)點(diǎn)（在道路上的車輛和RSU），使得VANET在保證安全性和隱私方面面臨巨大的挑戰(zhàn)，特別是消息的真實(shí)性和完整性以及保護(hù)與用戶相關(guān)的隱私信息，如駕駛?cè)诵彰�、車牌�?hào)碼、車型和行駛路線等信息�，F(xiàn)有的通信安全和隱私保護(hù)的研究和解決方案沒(méi)有考慮車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的伸縮性和通信開(kāi)銷，因此不能有效地應(yīng)用于VANET。消息驗(yàn)證是確保信息可靠性的常用工具，但它在VANET中面臨巨大挑戰(zhàn)，當(dāng)車輛收到大量的信息時(shí)，傳統(tǒng)的認(rèn)證機(jī)制可能產(chǎn)生車輛無(wú)法負(fù)擔(dān)的計(jì)算開(kāi)銷，并且有可能給時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用（如事故預(yù)警）帶來(lái)不可接受的延時(shí)。另一個(gè)挑戰(zhàn)是通信的隱私保護(hù)，如不應(yīng)該被未經(jīng)授權(quán)的第三者獲得車輛的身份、位置和移動(dòng)軌跡等隱私信息。在本書(shū)中，匿名消息認(rèn)證的概念是將信息的真實(shí)性和私密性進(jìn)行了融合。
　　本書(shū)主要關(guān)注VANET中的消息認(rèn)證和隱私問(wèn)題，我們首先描述了VANET中安全和隱私問(wèn)題，以及解決這些問(wèn)題面臨的挑戰(zhàn)。
　　第2章描述了VANET中不同設(shè)備（OBU和RSU）之間通信的安全和隱私需求。本書(shū)確定了最合適的密碼原語(yǔ)，并設(shè)計(jì)了安全和隱私保護(hù)協(xié)議。該協(xié)議融合了群簽名和基于標(biāo)識(shí)（ID）的簽名來(lái)滿足車載通信安全性和私密性的要求。
　　第3章進(jìn)一步描述了VANET的隱私保護(hù)，即如何有效地應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的撤銷列表而實(shí)現(xiàn)有條件的可追溯。在OBU和RSU之間采用基于on-the-fly short-term的匿名密鑰生成技術(shù)，本書(shū)提出了一種有效的條件隱私保護(hù)協(xié)議，其特點(diǎn)是通過(guò)提供有條件的隱私保護(hù)，提高OBU存儲(chǔ)最小化的匿名密鑰和安全信息快速驗(yàn)證的工作效率。
　　前言●●●●●●●●●●車載ad hoc網(wǎng)絡(luò)的安全性與隱私保護(hù)第4章討論了VANET中位置隱私的假名改變策略，即使一個(gè)OBU持有大量VANET假名，如果假名沒(méi)有在合適的時(shí)間和合適的地點(diǎn)改變，則位置隱私仍然受到侵犯。為了使汽車實(shí)現(xiàn)高層次的位置隱私，本書(shū)提出了一個(gè)高效的在聚集點(diǎn)進(jìn)行假名改變的策略。其中，聚集點(diǎn)是指許多車輛臨時(shí)聚集的地方。
　　隨后，本書(shū)采用協(xié)作的方法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的匿名消息驗(yàn)證挑戰(zhàn)。在VANET中，匿名消息認(rèn)證協(xié)作可以被定義為車輛和RSU一起工作以確保接收信息的完整性，以及驗(yàn)證消息確實(shí)是從合法用戶發(fā)出。協(xié)作可采取多種形式，例如車輛和RSU或只在車輛之間采用協(xié)作的方式。根據(jù)組內(nèi)車輛和RSU角色的不同，可以采取不同的協(xié)作方式，例如，VANET中資源豐富的RSU通常被視為可信實(shí)體，因?yàn)檫@種RSU一般由政府或服務(wù)提供商部署，它們的位置是固定的。這種情況下VANET可以利用RSU的資源和固定位置的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)消息驗(yàn)證，通過(guò)允許資源豐富的和值得信賴的RSU在消息驗(yàn)證過(guò)程中作為主要的處理角色，RSU可以協(xié)助車輛驗(yàn)證它們收到的信息。
　　對(duì)于VANET早期常見(jiàn)的只有車輛之間協(xié)作（由于缺少RSU）的情況，車輛可以按照自己的計(jì)算能力驗(yàn)證一定比例的消息并報(bào)告檢測(cè)到的任何無(wú)效的消息。當(dāng)各單元一起工作時(shí)，不必要的消息認(rèn)證和驗(yàn)證也可以被最小化。此外，可以根據(jù)車載網(wǎng)絡(luò)中傳送的消息內(nèi)容決定是否進(jìn)行協(xié)作，例如所有車輛通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中在特定的區(qū)域傳播緊急消息是最重要的，向附近的車輛快速地傳播緊急狀態(tài)和本地警告消息可以防止發(fā)生二次事故，尤其是在能見(jiàn)度不好的條件下（例如大霧的情況）對(duì)車輛的安全駕駛很有幫助。在大多數(shù)情況下，VANET以多跳傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)緊急消息的傳播，特別是在安裝較少RSU的郊區(qū)。在緊急情況下，同一地區(qū)的多個(gè)感測(cè)車輛可以檢測(cè)到相同的公共事件，因此充分利用緊急事件交叉驗(yàn)證的特點(diǎn)可能成為提升VANET整體安全級(jí)別的方法。通過(guò)收集證人的反饋來(lái)交叉驗(yàn)證緊急事件的方法可以被定義為一種投票機(jī)制。該機(jī)制最初用于檢測(cè)在沒(méi)有任何集中安全授權(quán)的分布式自組織網(wǎng)絡(luò)中行為不端的節(jié)點(diǎn)。這種協(xié)作往往適用于處理特殊類型的消息，如緊急消息，并且該機(jī)制可以移植到VANET中，以提高突發(fā)事件認(rèn)證的整體安全性。
　　本書(shū)將VANET協(xié)作認(rèn)證機(jī)制分為四類：RSU輔助認(rèn)證（第5章）、基于TESLA的認(rèn)證（第6章）、分布式協(xié)作認(rèn)證（第7章）和上下文感知協(xié)作認(rèn)證（第8章）。對(duì)于每類機(jī)制，本書(shū)引入了相應(yīng)的消息認(rèn)證協(xié)議，同時(shí)還對(duì)這些協(xié)議的安全性、效率和效益進(jìn)行了分析。理論分析和仿真結(jié)果表明，對(duì)車輛通信消息的安全認(rèn)證來(lái)說(shuō)，協(xié)作認(rèn)證是一種很有前途的、有效的方式。
　　由于車輛的移動(dòng)，車輛可以在路旁部署的RSU之間漫游。最后一章討論了在VANET中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫移動(dòng)的挑戰(zhàn)。通過(guò)考慮車載通信網(wǎng)絡(luò)的一些固有特性如可預(yù)見(jiàn)的車輛移動(dòng)，介紹了一種基于移動(dòng)預(yù)測(cè)的無(wú)縫認(rèn)證方案，實(shí)現(xiàn)快速認(rèn)證，減少認(rèn)證延遲時(shí)間。
　　本書(shū)主要介紹了我們對(duì)VANET中匿名消息驗(yàn)證的研究結(jié)果，并且提供了一個(gè)綜合性研究及VANET中安全和隱私問(wèn)題的解決方案。
　　我們要感謝很多人的幫助，他們有見(jiàn)地的意見(jiàn)和建議，幫助我們更好地提高研究工作水平。特別是，我們要感謝下述研究人員，他們與我們一起為本書(shū)所描述的這個(gè)令人興奮的研究課題努力：Prof.Xue min(Sherman)Shen,Prof.Pin-HanHo,Prof.HaojinZhu,Dr.ChenxiZhang,XiaotingSun,Dr.XiaoyuWang,Dr.XiaohuiLiang,Dr.TomH.Luan,和Dr.XuLi。與他們之間的討論和合作為這本書(shū)打下了基礎(chǔ)。此外，還要感謝IEEE允許我們使用IEEE-版權(quán)作品。
　　加拿大安大略理工大學(xué)Xiaodong Lin
　　新加坡南洋理工大學(xué)Rongxing Lu
　　在提供更多的連接已經(jīng)成為車輛智能化重要標(biāo)志的大趨勢(shì)下，隨著更多車輛接口的開(kāi)放和更多接入方式的引入，車輛信息安全和隱私保護(hù)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。在這個(gè)大背景下，《車載ad hoc網(wǎng)絡(luò)的安全性與隱私保護(hù)》一書(shū)對(duì)車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的安全和隱私保護(hù)提出了相應(yīng)的解決方案。本書(shū)涵蓋了安全技術(shù)、通信技術(shù)和車輛工程等學(xué)科的知識(shí)，專業(yè)程度較高，其出版對(duì)我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展具有積極的意義，可以為科研人員的研究提供參考。
　　隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車已經(jīng)變成了人們生活中的一部分，隨之而來(lái)的交通安全問(wèn)題也成為世界性的大問(wèn)題。隨著高速公路的發(fā)展和汽車性能的提高，汽車行駛速度也相應(yīng)加快，加之汽車數(shù)量增加以及交通運(yùn)輸日益繁忙，汽車事故增多所引起的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，已成為一個(gè)不容忽視的社會(huì)問(wèn)題，汽車的行車安全的重要性更加凸顯。雖然汽車行業(yè)已經(jīng)采用各種方法來(lái)保證駕駛?cè)说陌踩�，但是如何避免事故發(fā)生才是未來(lái)車輛安全的討論重點(diǎn)�？梢灶A(yù)見(jiàn)，車輛的主動(dòng)安全性將成為未來(lái)汽車安全技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和趨勢(shì)。
　　隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下，人們開(kāi)始研究車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車主動(dòng)安全性領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，歐美等國(guó)家已經(jīng)基于802��11a協(xié)議開(kāi)發(fā)出了專用短距通信（DSRC），即802��11p協(xié)議，而我國(guó)企業(yè)主導(dǎo)的LTE-V標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)在3GPP成功立項(xiàng)，2016年9月將推出V2V版本。
　　從目前車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，提供更多的連接已經(jīng)成為車輛智能化的一個(gè)重要標(biāo)志。但隨著更多車輛接口的開(kāi)放和更多接入方式的引入，車輛信息安全和隱私保護(hù)又成為一個(gè)重要的問(wèn)題。在這個(gè)大背景下，這本書(shū)對(duì)車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的安全和隱私保護(hù)提出了相應(yīng)的解決方案，該書(shū)的出版對(duì)我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展具有積極的意義，可以為科研人員的研究提供參考。
　　本書(shū)由大唐無(wú)線移動(dòng)創(chuàng)新中心車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品線的徐暉和周巍負(fù)責(zé)翻譯，前言、1~5章由徐暉負(fù)責(zé)翻譯，6~9章由周巍負(fù)責(zé)翻譯。在翻譯過(guò)程中得到了機(jī)械工業(yè)出版社的大力支持，在此表示衷心的感謝。作為一本學(xué)術(shù)專著，本書(shū)涵蓋了安全技術(shù)、通信技術(shù)和車輛工程等學(xué)科的知識(shí)，專業(yè)程度較高，在翻譯過(guò)程中，我們盡可能地保留原著的寫(xiě)作風(fēng)格，但是由于自身的水平有限，在翻譯中難免存在不足之處，希望能夠得到讀者的悉心指正。
　　譯者