Ein sicheres und kostenarmes Authentifizierungsprotokoll für Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerke mit Batch- und Transfer-Authentifizierung

Zusammenfassung

In einem Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk (VANET) kommunizieren Fahrzeuge miteinander, und jede Nachricht muss überprüft werden, um böswillige Störungen zu verhindern. Traditionelle Authentifizierungsmethoden überprüfen jedes Fahrzeug einzeln, was erhebliche Verzögerungen verursacht. Um dieses Problem zu lösen, führt die vorgeschlagene Forschung einen Authentifizierungsmechanismus ein, der Batch- und Transferauthentifizierung kombiniert.

Zusammenfassung

Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerke (VANETs) erfordern sichere, effiziente und skalierbare Authentifizierungsmechanismen, um Vertrauen zwischen Fahrzeugen und Straßeneinheiten (RSUs) zu gewährleisten. Traditionelle Eins-zu-eins-Authentifizierungsmethoden führen oft zu hohen Kommunikations- und Rechenaufwanden, was sie für großflächige Fahrzeugumgebungen ungeeignet macht. Dies führt zu einem Sicherheitsstau, der den Prozess ineffizient und für Echtzeit-Sicherheitsanwendungen ungeeignet macht. Um dies zu beheben, schlägt eine Studie ein leichtgewichtiger Authentifizierungsprotokoll vor, das sowohl Batch- als auch Transferauthentifizierung unterstützt, sodass mehrere Fahrzeuge gleichzeitig authentifiziert werden können und die Authentifizierungsvalidität zwischen RSUs übertragen werden kann, ohne das vollständige Protokoll erneut ausführen zu müssen. Bei der Batch-Authentifizierung überprüft eine Straßenfahrzeugeinheit gleichzeitig eine Gruppe von Fahrzeugen statt einzeln – ähnlich wie ein Wachmann, der einen ganzen Bus mit vorab verifizierten Fahrgästen genehmigt, was Verzögerungen an Kreuzungen oder Mautstellen erheblich reduziert. Bei der Übertragungsauthentifizierung werden die Verifizierungsdaten sicher übertragen, wenn ein Fahrzeug von einem Straßenbereich in einen anderen fährt, was eine nahtlose Kontinuität ermöglicht, ohne den Prozess neu zu starten, ähnlich wie ein Konzertarmband, das es den Besuchern ermöglicht, ohne wiederholte Kontrollen zwischen den Bühnen zu wechseln. Dieses Schema nutzt die mathematischen Eigenschaften von Chebyshev-Polynomen, um starke Sicherheit mit reduziertem Overhead zu bieten. Die Leistungsanalyse zeigt, dass die vorgeschlagene Methode nur 42n Byte Kommunikationskosten und eine deutlich geringere Rechenkomplexität als bestehende Schemata erreicht. Dieser Ansatz verbessert die Skalierbarkeit, reduziert den Nachrichtenaustausch und erhält eine robuste Resistenz gegen häufige Angriffe, was ihn gut für Echtzeitkommunikation mit Fahrzeugen geeignet macht. Insgesamt erhöht dieses neue Protokoll die Praktikabilität von VANETs, indem es den Datenaufwand reduziert, die Authentifizierung beschleunigt und hohe Verkehrsaufkommen effizient verwaltet, wodurch es eine sichere und skalierbare Lösung für die Zukunft intelligenter Transportsysteme ist.

Einleitung

Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerke (VANETs) ermöglichen es Fahrzeugen, miteinander (Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V)) und mit Fahrzeugen zur Straßeninfrastruktur (Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I)) zu kommunizieren, um die Sicherheit und Effizienz des Transports zu verbessern. In dieser offenen drahtlosen Umgebung kann jedes Fahrzeug Sicherheitsmeldungen senden (z. B. Unfallwarnungen oder Verkehrsmeldungen); Daher ist eine robuste Authentifizierung entscheidend, um sicherzustellen, dass die Nachrichten von legitimen Quellen stammen. Gleichzeitig stellen VANETs strenge Leistungsanforderungen, und Fahrzeuge tauschen Nachrichten mit hohen Frequenzen (oft 10 Nachrichten pro Sekunde) aus, sodass nur wenige Millisekunden übrig bleiben, um jede Nachricht zu überprüfen, bevor die nächste Nachricht eintrifft. Traditionelle Public-Key-Authentifizierungsmethoden, wie die digitalen Signaturen des elliptischen Curve-Digital-Signatur-Algorithmus (ECDSA), wie im WAVE/IEEE 1609.2-Standard, verursachen erhebliche Berechnungs- und Kommunikationsaufwälzungen. Die Überprüfung einer einzelnen ECDSA-Signatur oder die Verwaltung eines öffentlichen Schlüsselzertifikats für jede Nachricht kann eine ressourcenbeschränkte Onboard-Einheit (OBU) überfordern und zu unakzeptablen Verzögerungen führen, wenn mehrere Nachrichten gleichzeitig eintreffen. Darüber hinaus wechseln Fahrzeuge häufig ihren Befestigungspunkt (von einer Straßeneinheit (RSU) zur nächsten), was wiederholte Authentifizierung oder Händeschütteln erfordert, was die Latenz weiter erhöhen kann.

Kanal	Frequenzbereich (GHz)	Priorität	Hauptfunktionen
CCH-178	5.885 – 5.895	Hoch	Authentifizierungskontrolle, Serviceanzeigen, erste Nachrichtenverbreitung von RSUs, Batch-Authentifizierungsinitiierung.
SCH-172	5.855 – 5.865	Hoch	Zeitkritische Nachrichten (Batch-Authentifizierungsbestätigungen, dringende Sicherheitsbenachrichtigungen).
SCH-174	5.865 – 5.875	Mittel bis hoch	Navigationsbasierte Validierung, verkehrsbewusste Batch-Koordination (urbane Mobilitätsszenarien).
SCH-176	5.875 – 5.885	Niedrig bis Mittel	Übertragung von Widerrufslisten, Aktualisierungen von Gruppenzugangsdaten, regelmäßige Benachrichtigungen zur erneuten Authentifizierung.
SCH-180	5.895 – 5.905	Medium	Sichere Nachrichtenaustausche nach der Authentifizierung (Updates/Benachrichtigungen für authentifizierte Chargen).
SCH-182	5.905 – 5.915	Niedrig	Nicht-kritische Dienste (cloudunterstützte Verifikation, internetbasierte Prüfungen, Hintergrundmeldungen).
SCH-184	5.915 – 5.925	Mittel bis hoch	Hochdurchsatzanwendungen (Video-Streaming, Kartenverteilung, OTA-Updates für authentifizierte Gruppen).

Tabelle 1: DSRC-Kanalspezifikationen für sichere Fahrzeugnetze. Es erklärt den Steuerkanal (CCH) und die verschiedenen Dienstkanäle (SCHs), die in VANETs verwendet werden. Alle diese Kanäle arbeiten im Frequenzbereich 5,855–5,925 GHz und verfügen jeweils über eine Bandbreite von 10 MHz. Dieses Setup unterstützt eine reibungslose und organisierte Kommunikation, insbesondere für Batch-Authentifizierung und wichtige Sicherheitsmeldungen. CCH-178 (5,885–5,895 GHz) war der Hauptsteuerkanal. Es wird verwendet, um den Authentifizierungsprozess einzuleiten und sicherheitsrelevante Nachrichten zu senden; hochprioritäre SCHs wie SCH-172, SCH-174 und SCH-184 werden für zeitkritische Aufgaben wie Notfallwarnungen und große Datenübertragungen verwendet, mittlere und niedrigprioritäre SCHs wie SCH-176, SCH-180 und SCH-182 übernehmen weniger dringende Aufgaben wie das Aktualisieren von Abruflisten, die Reauthentifizierung von Fahrzeugen oder die Verwaltung allgemeiner Dienste. Abkürzungen; DSRC = Dedizierte Kurzstreckenkommunikation; VANET = Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk; CCH = Steuerkanal; SCH = Service Channel; GHz = Gigahertz; MHz = Megahertz.

Das dedizierte Kurzstreckenkommunikationsspektrum (DSRC), wie in Tabelle 1 gezeigt, veranschaulicht seine Verwendung in Fahrzeugnetzen. Diese Tabelle zeigt die Kanalzuweisung im dedizierten Kurzstreckenkommunikationsband (DSRC) 5,9 GHz (5,855–5,925 GHz), wobei jeder Kanal eine Bandbreite von 10 MHz hat. Es hebt den Kontrollkanal (CCH) und verschiedene Servicekanäle (SCHs) hervor, die in Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerken (VANETs) verwendet werden, um eine organisierte, priorisierte Kommunikation sicherzustellen. Kanal 178 dient als primäres CCH für die Initiierung der Authentifizierungsprozesse und die Ausstrahlung sicherheitsrelevanter Nachrichten. Hochprioritäre SCHs (wie 172, 174 und 184) unterstützen zeitkritische Anwendungen wie Notfallwarnungen und große Datenübertragungen, während mittlere und niedrigprioritäre SCHs (wie 176, 180 und 182) weniger dringende Aufgaben wie Aktualisierungen der Widerrufslisten, Fahrzeug-Neuerkennung und allgemeine Dienste übernehmen.

Eine weitere Herausforderung ist die Privatsphäre. Fahrzeuge sollten authentifiziert werden, ohne ihre dauerhafte Identität in jeder Nachricht preiszugeben (um eine Verfolgung zu verhindern). Lösungen wie pseudonyme Zertifikate bieten Anonymität, indem sie temporäre Identitäten verwenden; sie verursachen jedoch Gemeinkosten für die Verteilung und den Widerruf großer Zertifikate. Ein Fahrzeug kann Gruppensignaturschemata verwenden, um Nachrichten für eine Gruppe zu signieren. Dies authentifiziert die Nachricht, während die spezifischen Fahrzeuge anonym bleiben. Diese Gruppensignaturen basieren jedoch zusammen mit anderen Public-Key-Methoden auf komplexer Mathematik, wie bilinearen Paarungen und großen Exponentiationen. Diese Operationen sind für eine VANET-Umgebung nicht praktikabel, die sich ständig schnell bewegt und eine geringe Latenz erfordert. Paketverlust verschärft diese Situation. Daher ist eine leichte Kryptographiemethode erforderlich. Daher muss eine Technik entwickelt werden, die schnell mehrere Nachrichten gleichzeitig überprüfen kann, ohne Privatsphäre oder Sicherheit zu gefährden. In diesem Zusammenhang haben Forscher die Anwendung von Chebyshev-Polynomen untersucht, die zwei bedeutende Eigenschaften besitzen, die für die Kryptographie geeignet sind: die Halbgruppeneigenschaft und chaotisches Verhalten. Der Hauptvorteil der Verwendung von Chebyshev-Polynomoperationen besteht darin, dass sie weniger Rechenkomplexität benötigen als elliptische Kurven. Diese besondere Eigenschaft wurde genutzt, um neue Authentifizierungssysteme zu entwickeln, die Ideen aus symmetrischer und öffentlich-schlüssel-Kryptographie kombinieren. So verwenden sie beispielsweise Einwegfunktionen, die aus diesen Polynomen gebaut sind, um gemeinsame Geheimnisse oder digitale Signaturen zu erstellen, die Effizienz und Nicht-Widerlegung gewährleisten. Studien haben bereits gezeigt, dass bei der Verwendung dieser Chebyshev-Protokolle zur Authentifizierung der Arbeitsaufwand der Bordeinheiten deutlich geringer ist. Diese Studie liefert formale Definitionen und mathematische Details der Chebyshev-polynombasierten Operationen, die im vorgeschlagenen Schema verwendet werden. Konkret basiert diese Studie auf zwei Annahmen, die klassischen kryptographischen harten Problemen ähneln: dem Chebyshev-Polynom-Diskretlogarithmusproblem (CPDLP) und dem Chebyshev-Polynomial-Diffie–Hellman-Problem (CPDHP). Diese Probleme sind als rechentechnisch unlösbar, was beweist, dass die Fälschung der Authentifizierung eines Fahrzeugs oder die Imitation eines gültigen Knotens rechnerisch unmöglich ist. Außerdem wird ausdrücklich gesagt, dass, wenn Chebyshev-Polynome über große endliche Körper mit praktischen Bitlängen (z. B. 160–256 Bit) definiert werden, das Abrufen des Polynomgrads oder geheimen Parameters aus einem öffentlichen Polynom mit aktuellen klassischen Algorithmen¹ rechentechnisch unmöglich ist.

In den letzten Jahren wurden die Schemata CDAS (zentralisiertes Datenauthentifizierungsschema) und DDAS (verteiltes Datenauthentifizierungsschema) vorgeschlagen^{, um} Stromdaten in Vehicle-to-Grid (V2G)-Systemen zu verarbeiten. Beide Methoden zeigten bessere Geschwindigkeit, Sicherheit und Effizienz als frühere Ansätze und schützten die Privatsphäre der Nutzer effektiv. Diese Arbeit fehlt jedoch an realer Implementierung und ignoriert dynamische Preisszenarien. Ein intelligentes und effizientes Batch-Authentifizierungsverfahren für V2G-Netze, das bilineare Paarungen und aggregierte Signaturen verwendet, um mehrere Elektrofahrzeugsignaturen gleichzeitig zu verifizieren, wurde vorgeschlagen^{, um Zeit} zu sparen und die Rechenleistung zu minimieren, aber diese Arbeit behandelt nicht, wie die Blockchain die Langzeitspeicherung beeinflusst. Ein Smart-Batch-Authentifizierungsansatz für V2G-Netzwerke, der Edge Computing nutzt, um dichte Elektrofahrzeuge gleichzeitig zu überprüfen, wurde vorgeschlagen, der kurze Gruppensignaturen und zertifikatlose Kryptographie^verwendet, um Verzögerungen zu reduzieren und Zertifikatsprobleme zu vermeiden. Die Batch-Authentifizierungsmethode für V2G-Netzwerke mit Edge Computing und kurzen Gruppensignaturen zur gleichzeitigen Überprüfung von Gruppen-EVs^{wurde entwickelt,} aber sie überprüft die Leistung in stark belebten EV-Gebieten nicht vollständig, da die Widerrufsrichtlinie für EVs nicht festgelegt wurde.

Ein Rahmenwerk für datenschutzorientierte Datenfreigabe in V2G-Netzwerken mittels Blockchain wurde vorgeschlagen, ein^Rahmenwerk für attributbasierte Verschlüsselung (ABE), doch in dieser Arbeit wird die Batch-Authentifizierung nicht berücksichtigt. Eine datenschutzerhaltende Authentifizierungsmethode für V2G-Netzwerke unter Verwendung von Blockchain und Batchverarbeitung^{wurde entwickelt,} um elliptische Kurvenkryptographie (ECC) zu adressieren, die auf der gleichzeitigen Überprüfung von EV-Gruppen basiert. Allerdings gelingt es ihnen nicht, die Skalierbarkeitsherausforderungen für dichte Netzwerke anzugehen. Ein blockchain-basiertes Schlüsselmanagement für V2G, das auch Batch-Verarbeitung nutzt, schlug⁸ wenige Smart Contracts für eine sichere Schlüsselverteilung, Verlängerung und Widerruf vor, um die Privatsphäre von EVs zu gewährleisten; Allerdings wird die Echtzeitarbeit nicht überprüft und es ist nicht klar, wie man EVs in einer Charge widerrufen kann. Eine leichte Batch-Authentifizierungsmethode für VANETs wurde^{vorgeschlagen} , die Chebyshev-Polynome verwendet, um viele Fahrzeuge gleichzeitig mit geringer Berechnung zu überprüfen. Die mathematischen Eigenschaften der Chebyshev-Polynome helfen, schwere kryptografische Schritte zu vermeiden, sodass das System schneller arbeitet und besser für die Echtzeitkommunikation mit Fahrzeugen geeignet ist. Es gewährleistet zudem die Privatsphäre und bietet starke Sicherheit. Allerdings wird nicht vollständig erklärt, wie sehr großer Verkehr, fahrende Fahrzeuge, widerrufene Nutzer und der Schlüssel-Update-Prozess gehandhabt wird. Das VANETs-Batch-Authentifizierungsschema unter Verwendung von Chebyshev-Polynomen wurde¹⁰ vorgestellt, um viele Fahrzeug-IDs mit geringerer Verzögerung zu verifizieren. Die chaotischen Teile der Chebyshev-Polynome unterstützen anonyme IDs, Schlüsselgenerierung und Datenschutz. Diese Studie erklärte jedoch wenig über starken Verkehr, Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge, das Entfernen defekter Fahrzeuge in Chargen, Übertragungsauthentifizierung und vollständige Schlüsselhandhabung. Ein leichtes Batch-Authentifizierungssystem für VANETs^{wurde entwickelt,} ein sicheres System, das Chebyshev-Polynome verwendet, um große Fahrzeuggruppen gleichzeitig und kostengünstig zu überprüfen. Es bietet Privatsphäre und ermöglicht bei Bedarf Nachverfolgung. Es behandelt jedoch nicht großflächige Netzwerke. Es wird auch die Arbeit mit VANET-Regeln und vollständiger Schlüsselbehandlung nicht berücksichtigt. Ein Chebyshev-chaotisches kartenbasiertes Batch-Authentifizierungsschema für VANETs wurde^{vorgeschlagen} , um mehrere Fahrzeuge gleichzeitig mit reduzierten Rechenkosten zu authentifizieren. Es gewährleistet die Privatsphäre der Nutzer, indem es anonyme IDs, Nachverfolgungsmöglichkeiten und das Überspringen umfangreicher kryptografischer Operationen bereitstellt, sodass es für Live-Kommunikation geeignet ist. Sie erklärt jedoch weder den Widerruf bösartiger Fahrzeuge noch die Einhaltung der VANET-Regeln. Eine leichte Batch-Authentifizierung für VANET-Netzwerke unter Verwendung von Authentifizierungs- und Schlüsselvereinbarungsschemata (AKA) in Kombination mit Chebyshev-Chaotenkarten zur gleichzeitigen Überprüfung mehrerer Fahrzeugnachrichten wurde^{vorgeschlagen} , um Zeit und Arbeit zu sparen. Das System gewährleistet Privatsphäre, Nachrichtensicherheit und macht es für den echten Verkehr geeignet. Allerdings wird nicht erklärt, wie es bei großen Fahrzeuggruppen funktioniert, wie schnelle RSU-Änderungen eingeführt werden oder wie schädliche Fahrzeuge in Gruppen entfernt werden. Eine leichte Batch-Authentifizierungsmethode für VANETs unter Verwendung von Chebyshev-Chaotic Maps wurde^entwickelt , um viele Fahrzeugnachrichten schnell mit weniger Verzögerung und weniger Berechnung zu überprüfen. Es sorgt für Privatsphäre, sicheren Schlüsselaustausch und Nachverfolgung ohne umfangreiche Krypto, was es für die Echtzeitkommunikation mit Fahrzeugen geeignet macht. Das Papier erklärt jedoch nicht, wie das System mit großen Fahrzeugzahlen umgeht, wie sich schlecht verhaltende Fahrzeuge widerrufen oder wie schnell fahrende Autos zwischen RSUs wechseln. Es fehlt auch die Integration mit Standard-VANET-Protokollen und es wird kein Edge Computing verwendet, um die Leistung zu steigern.

Diese Studie schlägt einen Authentifizierungsrahmen für VANETs vor, der ausschließlich Chebyshev-Polynom-basierte Mechanismen für die Batch-Verifizierung von Nachrichten und die Übertragungsauthentifizierung während der Fahrzeugübergabe verwendet. Das Batch-Verifikationsverfahren ermöglicht es einer RSU oder einem empfangenden Fahrzeug, mehrere Nachrichtensignaturen gemeinsam statt einzeln zu verifizieren, was die Verzögerung pro Nachricht drastisch reduziert, wenn der Verkehr stark belastet^ist. Das Transfer-Authentifizierungsprotokoll ermöglicht es einem Fahrzeug, kontinuierlich authentifiziert zu bleiben, während es verschiedene RSU-Abdeckungsbereiche durchquert, ohne bei jedem Hops einen vollständigen und teuren Händedruck durchführen zu müssen. Stattdessen wird ein leichtgewichtiger dynamischer Sessionsmechanismus verwendet, um den Authentifizierungszustand von einer Sitzung oder Domäne in eine andere zu übertragen. Durch die Verwendung von Chebyshev-Polynomen in beiden Aspekten stellt dieses Schema sicher, dass für VANET-Entitäten nur einfache mathematische Operationen (wie modulare Multiplikation und Addition aus Polynomauswertung) erforderlich sind, was es für die eingeschränkte Rechenumgebung von OBUs äußerst geeignet macht.

Protokoll

Vorläufe

Systemmodell: Das VANET-System besteht aus drei Haupttypen von Entitäten: vertrauenswürdige Autorität (TA), Straßeneinheiten (RSUs) und Fahrzeuge mit Bordeinheiten (OBUs). Der TA ist zentral für die Initiierung der Initialisierung, der Schlüsselverwaltung und gelegentlicher Widerruf. Sie ist voll vertrauenswürdig und in der Regel von der Regierung oder der Infrastruktur kontrolliert. Jede RSU ist eine stationäre Einheit, die entlang der Straße stationiert ist. Dies stellt eine Kommunikationsinfrastruktur bereit; in diesem Modell wird angenommen, dass RSUs über ein sicheres Backbone (z. B. Glasfaser oder ein sicheres Netzwerk) mit dem TA verbunden sind, sodass sie bei Bedarf Updates vom TA senden oder empfangen können. Fahrzeuge sind mit OBUs ausgestattet, die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Fahrzeugen (V2V) und Fahrzeugen zu Infrastruktur (V2I) ermöglichen. Diese Studie geht davon aus, dass OBUs über ein manipulationssicheres Gerät (TPD) oder ein sicheres Hardwaremodul verfügen, das kryptografische Schlüssel speichern und kryptografische Operationen isoliert durchführen kann, um langfristige Geheimnisse vor physischer Kompromittierung zu schützen.

Kommunikationsmodell: Fahrzeuge senden periodische One-Hop-Nachrichten (wie grundlegende Sicherheitsmeldungen) über einen drahtlosen Kanal (z. B. IEEE 802.11p oder C-V2X PC5), die von anderen Fahrzeugen und RSUs in Reichweite empfangen werden können. Diese Nachrichten müssen von den Empfängern authentifiziert werden, um ihre Gültigkeit sicherzustellen. RSUs senden außerdem periodische Informationen (Ampeln und Warnungen) über Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I)-Kommunikation. In dieser Arbeit liegt der Hauptfokus auf der Authentifizierung von Vehicle-to-Infrastructure (V2I)-Nachrichten. Das bedeutet, dass die Fahrzeuge von einer RSU durch Batch-Authentifizierung authentifiziert werden, wenn sie in die Abdeckungszone der RSU eintreten. Die V2V-Authentifizierung kann ähnlich durchgeführt werden, indem Fahrzeuge dasselbe Signaturschema verwenden; jedoch ist die Batch-Verifikation an RSUs am vorteilhaftesten, da möglicherweise viele Fahrzeugmeldungen gleichzeitig überprüft werden müssen.

Abbildung 1: Batch-Verifikation im VANET-Netzwerk. Diese Abbildung zeigt die für die Batch-Authentifizierung verwendete Architektur und zeigt, wie mehrere OBUs in Fahrzeugchargen (z. B. BATCH1 und BATCH2) drahtlos mit RSUs an Kreuzungen oder Verkehrspunkten kommunizieren, die über kabelgebundene Verbindungen mit einem zentralen TA verbunden sind. Das Protokoll ermöglicht eine kollektive Verifikation von Authentifizierungsanfragen in hochdichtem Datenverkehr mit Chebyshev-Polynomen. Jedes Fahrzeug berechnet ein Authentifizierungstoken, indem es T_k(x) mod P auswertet, es mit seiner Identität und seinem Zeitstempel verkettet, den Wert hasht und an die RSU überträgt. Die RSU aggregiert die Token und überprüft sie gemeinsam.
Abkürzungen; VANET = Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk; OBU = Bordeinheit; RSU = Straßeneinheit; TA = Vertrauenswürdige Autorität. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Batch-Authentifizierung in VANETs: In Umgebungen mit hoher Verkehrsdichte können RSUs innerhalb sehr kurzer Zeit Authentifizierungsanfragen von mehreren Fahrzeugen erhalten. Die individuelle Authentifizierung für jede Anfrage kann erhebliche Rechenverzögerungen verursachen und den Kommunikationsaufwand erhöhen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, nutzt der vorgeschlagene Batch-Authentifizierungsmechanismus die mathematischen Eigenschaften von Chebyshev-Polynomen, um eine effiziente Multi-Fahrzeug-Verifikation¹⁵ zu erreichen. Jedes Fahrzeug berechnet ein Authentifizierungstoken α_i, indem es ein Chebyshev-Polynom T_vi(T_r(x)) modulo eine große Primzahl p auswertet, wobei v_i der private Schlüssel des Fahrzeugs ist, r der private Schlüssel der RSU und x eine öffentliche Basis ist. Der Ausgang wird mit der digitalen Identität und dem Zeitstempel des Fahrzeugs verkettet, gehasht und an die RSU übertragen. Die RSU aggregiert alle empfangenen Token zu einem einzigen Wert und verifiziert sie kollektiv mit der Relation T_r.∑vi(x) modulo p. Dieser Ansatz reduziert die Anzahl teurer Verifikationsoperationen erheblich und verbessert dadurch die Skalierbarkeit in Umgebungen wie Kreuzungen, Mautstellen und Verkehrsengpässen.

Abbildung 2: Übertragungsauthentifizierung in VANET-Netzwerken. Diese Abbildung zeigt das vorgeschlagene leichte Handover-Authentifizierungsprotokoll, das es einem Fahrzeug ermöglicht, von der aktuellen RSU (Roadside Unit 1) zur nächsten RSU (Roadside Unit 2) zu wechseln, ohne vollständige Neuerkennung, was die Latenz reduzieren kann. RSU1 erzeugt eine autorisierte Karte mittels hashbasierter Verkettung öffentlicher Schlüssel und eines Zufallswerts und wendet dann Chebyshev-Polynomoperationen an, um Zwischenparameter (ω₁, ω₂), einen Anfangsschlüssel (IK), einen verschlüsselten Sitzungsschlüssel und einen temporären Schlüssel (TK) zu berechnen. Diese Werte werden an das Fahrzeug gesendet und an RSU2 weitergeleitet. RSU2 überprüft die Daten und stellt den Sitzungsschlüssel mittels inverser Chebyshev-Operationen wieder, wodurch ein sicherer Sitzungsschlüssel (SK) für unterbrechungsfreie Kommunikation etabliert wird. Das Protokoll unterstützt schnelle und sichere Übergaben, die für Hochgeschwindigkeits-Fahrzeugkommunikationsumgebungen geeignet sind. Abkürzungen; VANET = Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk; RSU = Straßeneinheit; IK = Anfangsschlüssel; TK = Temporärer Schlüssel; SK = Session Key. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Übertragen der Authentifizierung für eine nahtlose Übergabe: Wenn Fahrzeuge zwischen RSU-Abdeckungszonen wechseln, führt die erneute vollständige Authentifizierung bei jeder neuen RSU zu Latenzen und kann sichere Sitzungen stören. Der Übertragungsauthentifizierungsprozess, wie in Abbildung 2 dargestellt, ermöglicht eine sichere und einfache Übergabe. Die aktuelle RSU erzeugt eine autorisierte Karte AC_i, indem sie die Verkettung der öffentlichen Schlüssel des Fahrzeugs und der RSU zusammen mit einem zufälligen Sitzungsparameter b_i hasht. Mit Hilfe der Chebyshev-Polynomtransformationen T_AC(x) modulo p berechnet die RSU Zwischenwerte ω_{1,ω 2} = ω₁ FPK_Ri, einen sitzungsspezifischen Schlüssel IK_i = H(ω₁FPK_vi) und einen verschlüsselten Sitzungsschlüssel ω₃ = (E_IKi(SK_i)). Schließlich wird ein temporärer Schlüssel TK_i aus γ = b_i abgeleitet. IK ^i-1 mit einer weiteren Chebyshev-Transformation T_γ(x). Das Tupel (TK_{i,ω 2,ω 3}) wird an die nächste RSU gesendet, die es nutzt, um die sichere Kommunikation mit dem Fahrzeug zu überprüfen und wieder aufzunehmen, ohne eine vollständige Neuauthentifikation durchzuführen. Dieser Mechanismus gewährleistet minimale Störungen und extrem niedrige Latenz bei Fahrzeugen, die mit hoher Geschwindigkeit fahren. 

Mobilität und Übergabe: Fahrzeuge, die sich im Netzwerk von einem Ort zum anderen bewegen, können auf ihrer Route auf mehrere RSUs treffen. Durch die Kombination der Chebyshev-polynombasierten Batch-Authentifizierung für den initialen RSU-Zugriff und Transfer-Authentifizierung für Mobilitätsübergänge erreicht das System sowohl Skalierbarkeit als auch Kontinuität¹⁶. Die Batch-Authentifizierung bewältigt effektiv viele gleichzeitige Fahrzeug-Authentifizierungen, während die Übertragungsauthentifizierung die Verzögerungen der erneuten Authentifizierung während RSU-Übergängen reduziert. Zusammen bilden diese Mechanismen einen starken, mathematisch sicheren und leistungswirksamen Rahmen für die VANET-Authentifizierung.

Chebyshev-Polynom-Vorläufe

Chebyshev-Polynome (T_n(x)) sind das mathematische Kernkonzept des Authentifizierungsschemas. Sie folgen einer Rekurrenzformel und verfügen über Eigenschaften, die sie für einseitige kryptographische Funktionen geeignet machen. Die wichtigsten Definitionen und Eigenschaften sind wie folgt.

Definition: Das Chebyshev-Polynom vom Grad n (für die ganze Zahl n≥ 0):

T_n(x) = cos(n Arccos x),

für x [-1,1]]. Äquivalent dazu kann man sie über den reellen Zahlen definieren oder modulo eine Primzahl P verwenden. Die ersten paar Chebyshev-Polynome der ersten Art T_n(x) bis n=4 (Grad variiert von 0 bis 4) sind in Tabelle 2 beschrieben.

S.No	Abschluss	Beschreibung	Ergebnis
1	T0(x)	T0(x) = cos(0.arccros x) = cos(0) = 1	T0(x) = 1
2	T1(x)	T1(x) = cos(1.arccros x) = cos(arcos x) = 1	T1(x) = x
3	T2(x)	T2(x) = cos(2.arccros x) = 2cos2(arcos x)-1 = 2x2-1 (Da cos(2θ) = 2cos2θ-1)	T2(x) = 2x2-1
4	T3(x)	T3(x) = cos(3.arccros x) = 4x 3-3x (Da cos(3θ) = 4cos3θ-3cosθ)	T3(x) = 4x3-3x
5	T4(x)	T4(x) = 8x4-8x 2+1 (Da cos(4θ) = 8cos4θ-8cos2θ+1)	T4(x) = 8x4-8x 2+1

Tabelle 2: Bewertung der Rekurrenzbeziehung. Diese Tabelle zeigt die ersten paar Chebyshev-Polynome der ersten Art T_n(x) (für die Grade 0 bis 4), berechnet mit der Rekurrenzrelation, die die mathematische Grundlage des vorgeschlagenen Authentifizierungsschemas bildet. Abkürzungen; T_n(x) = Chebyshev-Polynom vom Grad n , ausgewertet bei x; n = Polynomgrad; x = Eingabevariable.

Im Allgemeinen erfüllen sie die Wiederholung:

T_n+1(x) = 2xT_n(x) - T_n-1(x), wobei T₀(x) = 1, T₁(x) = x .

Diese Rekurrenz ermöglicht eine effiziente iterative Berechnung von T_n(x).

Semigruppeneigenschaft: Ähnlich wie multiplikative Exponenten zeigen Chebyshev-Polynome eine Kompositionseigenschaft, nämlich:

T_m(T_n(x)) = T_m.n(x) ,

für beliebige positive ganze Zahlen m,n. Mit Worten: Wenn man zunächst ein Chebyshev-Polynom vom Grad n auf x anwendet und dann ein anderes Chebyshev-Polynom vom Grad m auf das Ergebnis anwendet, ist es äquivalent dazu, ein Chebyshev-Polynom vom Grad m * n direkt auf x anzuwenden. Diese Eigenschaft ist zentral für die Verwendung von Chebyshev-Polynomen in Diffie–Hellman-ähnlichen Schlüsselaustausch- und Authentifizierungsprotokollen, da sie der Eigenschaft (g^a)^b = (g^b)^a der Exponentierung in einer zyklischen Gruppe ähnelt.

Chaotisches Verhalten: Für die Grade n>1 wurde gezeigt, dass die Abbildung x T_n(x) (wenn x in [-1,1]) unter bestimmten Bedingungen chaotisch ist. Informell kann eine kleine Veränderung von x große Veränderungen in T_n(x) verursachen, wenn n groß ist, und T_n(x) ist in [-1,1] so verteilt, dass für großes n zufällig erscheinen kann. Diese "Pseudozufallsquote" ist in der Kryptographie nützlich, um unvorhersehbare Ergebnisse zu erzeugen.

Chebyshev-Polynom-Diskretionslogarithmusproblem (CPDLP): Dies ähnelt dem diskreten Logarithmusproblem, verwendet jedoch Chebyshev-Polynome. Gegeben ein Primmodul P und öffentliche Werte x und y = T_n(x) mod P, ist es sehr schwierig, die ganze Zahl n zu finden. Mit anderen Worten: Wenn man x und y kennt, ist das Herausfinden von n extrem schwierig, wenn die Zahlen groß sind. Das ähnelt dem klassischen diskreten Log-Problem, bei dem es schwierig ist, aus g^ein mod P zu finden.

Chebyshev-Polynom Diffie–Hellman-Problem (CPDHP): Gegeben x, T_a(x) und T_b(x) (für zufällige geheime Zahlen a,b), ist es schwierig, T_a.b(x) zu berechnen, ohne entweder a oder b zu kennen. Dies spiegelt das Diffie–Hellman-Problem wider: Geben wir g^a und g^b, kann ein Angreifer g^ab nicht berechnen. Im Chebyshev-Kontext ist zu beachten, dass T_ab(x) = T_a(T_b(x)) = T_b(T_a(x)) durch die Halbgruppeneigenschaft gilt; Wenn also zwei Parteien jeweils einen von a,b kennen, können sie jeweils T_ab(x) leicht berechnen, während ein Lauscher, der nur die einzelnen Ergebnisse kennt, dies nicht kann.

Die Sicherheit des Systems beruht auf diesen Annahmen (CPDLP und CPDHP sind unüberwindbar). Für die praktische Umsetzung arbeitet diese Studie in einem endlichen Körper (modulo einer großen Primzahl P), um ein unterschiedliches Verhalten zu garantieren. Typischerweise wird eine Zufallszahl x in [2,P-2] als Systemparameter gewählt (diese spielt eine Rolle wie ein Generator in einer multiplikativen Gruppe). Der TA wählt ein solches x aus und veröffentlicht es als Teil der öffentlichen Parameter. Dann können die Chebyshev-Polynome modulo P mittels der Rekurrenzformel berechnet werden. Obwohl x in diesem Fall nicht in [-1,1] liegt, kann man die Isomorphie zwischen Chebyshev-Polynomen und hyperbolischem Kosinus für Werte außerhalb von [-1,1] verwenden oder die Rekurrenz einfach algebraisch modul P behandeln. Die chaotische Eigenschaft gilt im strengen Sinne für reelle Intervalle; für die kryptographische Nutzung beruht die Untersuchung jedoch auf der Unvorhersehbarkeit durch die Härte des CPDHP im endlichen Feld.

Angriffsmodell

Im vorgeschlagenen Batch- und Transfer-Authentifizierungsrahmen für VANETs mit Chebyshev-Polynomen betrachten Forscher eine realistische Bedrohungslandschaft, in der sowohl externe als auch interne Gegner versuchen könnten, die sichere Kommunikation zu stören. Externe Angreifer sind Personen außerhalb des Fahrzeugnetzwerks, die darauf abzielen, bösartige Nachrichten abzufangen, zu verändern oder einzuschleusen, ohne über legitime Authentifizierungsdaten zu verfügen.¹⁷. Interne Angreifer hingegen sind kompromittierte oder bösartige Fahrzeuge oder RSUs, die bereits gültige Zugangsdaten besitzen, diese aber missbrauchen, um andere zu imitieren, Daten zu fälschen oder koordinierte Angriffe zu starten.

Man-in-the-Middle-(MIM)-Angriff: Der Gegner fängt Nachrichten zwischen zwei legitimen Parteien ab und leitet sie weiter, während er deren Inhalt möglicherweise verändert. Das Protokoll mindert dies, indem es gegenseitige Authentifizierung und Sitzungsschlüsselvereinbarung basierend auf der Schwierigkeit des Chebyshev-Polynomproblems einsetzt, wodurch sichergestellt wird, dass abgefangene Daten rechnerisch nicht ohne Erkennung¹⁸ manipulierbar sind.

Replay-Angriff: Ein Angreifer sendet zuvor aufgenommene gültige Nachrichten neu, um unbefugten Zugriff zu erhalten oder Netzwerkverwirrung zu verursachen. Forscher gehen dieses Problem an, indem sie Zeitstempel und Sitzungsidentifikatoren in den Authentifizierungsprozess einbauen, um sicherzustellen, dass Nachrichten nur innerhalb eines kurzen Zeitfensters gültig sind und später nicht wiederverwendet werden können.

Imitationsangriff: wird ebenfalls betrachtet, wenn ein Angreifer versucht, sich als legitimes Fahrzeug oder RSU auszugeben. Indem der Authentifizierungsprozess eng an eindeutige Chebyshev-Polynomschlüssel gebunden und digitale Signaturen während der Batch- und Transferauthentifizierung überprüft werden, stellt das System sicher, dass nur echte Teilnehmer kommunizieren können.

Abhörangriffe: Gegner überwachen passiv die Kommunikation, um sensible Informationen zu extrahieren. Das vorgeschlagene System gewährleistet Vertraulichkeit durch sichere Sitzungsschlüsselgenerierung; daher bleiben Datenpakete selbst dann ohne den geheimen Schlüssel unverständlich, wenn sie abgefangen werden.

Kollusionsangriffe: bei denen mehrere kompromittierte Akteure zusammenarbeiten, um das Authentifizierungsprotokoll zu knacken. Der Einsatz aggregierter Verifizierung bei der Batch-Authentifizierung und unabhängiger Verifikation bei der Übertragungsauthentifizierung verhindert, dass kompromittierte Knoten gemeinsam gültige Zugangsdaten fälschen.

Symbol	Beschreibung
Ui	i-tes Fahrzeug im VANET
RSU	Straßeneinheitseinheit
TA	Vertrauenswürdige Autorität
TSi	Zeitstempel, der vom Fahrzeug generiert wird
TARSU	Zeitstempel erzeugt von RSU
TSTA	Zeitstempel, der von TA generiert wird
ΔT	Maximal zulässiger Taktunterschied für die Gültigkeit der Nachricht
DIDUi	Pseudonymbasierte Identität des Fahrzeugs Ui
DIDRSU	Pseudonymbasierte Identität der RSU
Tv(x)	Chebyshev-Polynom mit dem privaten Fahrzeugschlüssel "v"
Tv(x)	Chebyshev-Polynom mit vertrauenswürdiger Autoritäts-Privatschlüssel "b"
TPKRi(x)	Chebyshev-Polynom mit dem öffentlichen Schlüssel der RSU
αi	Identitäts-Hash, berechnet vom Fahrzeug Ui
βich	Identitätshash, berechnet von RSU für Ui
θi	Polynom-Verifikationstoken aus UI verwendet für die Aggregation
θ'agg	Erwartetes aggregiertes Polynom (TA berechnet)
θagg	aggregiertes Polynomprodukt aus allen Vehikeln Θi
mi,n i	Zufällige Sitzungs-Schlüssel-Seed-Werte von TA generiert
ri, ui	Geheime skalare Werte, die RSU bzw. Fahrzeug zugewiesen werden
PUBRSU	Öffentlicher Schlüssel der RSU
PUBui	Öffentlicher Schlüssel des Fahrzeugs Ui
E1(i), E2(i)	Maskierungswerte, berechnet über Hash zur Vertraulichkeit
IK(i)	Komponenten von Authentifizierungs-/Sitzungsschlüssel-Austauschnachrichten
SKi	Abschließender Sitzungsschlüssel zwischen Fahrzeug und RSU festgelegt
H(.)	Kollisionsresistente Hashfunktion
ESK(.)/DSK(.)	Symmetrische Verschlüsselung/Entschlüsselung mit Sitzungsschlüssel
||	Konkatenationsoperator
mod P	Modulare Operation über einer großen Primzahl p

Tabelle 3: Notationen. Diese Tabelle listet die wichtigsten Symbole, Parameter und kryptographischen Notationen auf, die im gesamten Artikel verwendet werden.

Vorgeschlagenes Schema:

Dieses vorgeschlagene Verfahren besteht aus zwei Hauptkomponenten: (i) einem Mechanismus zur Batch-Nachrichtenverifizierung unter Verwendung von Chebyshev-Polynomen und (ii) einem Übertragungsauthentifizierungsprotokoll für Fahrzeugübergaben zwischen RSUs. Diese Studie bietet zunächst einen Überblick über den Systemaufbau und beschreibt dann jede Komponente im Detail in den folgenden Abschnitten, wobei die Terminologie und die Notation in Tabelle 3 dargestellt wurden.

Fahrzeugzulassung:

Schritt 1: Jedes Fahrzeug startet den Authentifizierungsprozess. Es gibt n Fahrzeuge u_{1,u 2,u 3}....,u_n die Authentifizierung mit derselben RSU zum Zeitpunkt t. Jedes Fahrzeug u_i berechnet:

α_i = H(DID_ui|| T_vi(T_b(x)) || TS_i) (1)

Dann sendet u_i:

I₁⁽ⁱ⁾ = (α_{i,DID ui,TS i}) (2)

an die RSU.

Schritt 2: RSU aggregiert und bereitet die Batch-Authentifizierung vor. Nach Erhalt aller I₁⁽ⁱ⁾-Authentifizierung führt RSU folgende Folgen aus:

1. Zeitstempel-Validierung: |TS_c - TS_i| ≤ ΔT
2. Berechnen Sie den RSU-Antwort-Hash für jedes Fahrzeug: β_i = H(DID_RSU||T_ri(T_b(x))||TS_RSU)
3. Berechnen Sie Chebyshev-Token: θ_i = T_vi(T_PKRi(x)) mod P
4. Alle Token aggregieren:   
5. Bereite Batch-Nachricht vor: und sende sie an TA.

Schritt 3: TA überprüft Batch-Unterschriften

1. Zeitstempel überprüfen: TS_TA - TS_RSU ≤ ΔT
2. RSU-Hash prüfen: β_i^* = H(DID_RSU || T_b(T_ri(x)) || TS_RSU) = β_i 
3. Fahrzeug-Hash prüfen: α_i^* = H(DID_ui|| T_b(T_vi(x)|| TS_i) = α_i 
4. Aggregierte Verifikation: _θ'agg = T_∑vi(x)mod P
H(θ_agg) = H(θ_agg^') Wenn alle Durchgänge erfolgen, ist die Authentifizierung erfolgreich.

Schritt 4: Sitzungsschlüssel-Etablierung (in Batch) für jedes u_i, führt TA aus:
1. Berechnen: E₁⁽ⁱ⁾ = H(PUB_RSU||r_i||TS_RSU)
E₂⁽ⁱ⁾ = H(PUB_ui||v_i||TS_i) .
2. Erzeugen Sie zufällige Werte m_{i,n i Z}^*_P 
3. Sitzungsschlüssel berechnen: SK_i = H(m_i||n_i||r_i||v_i)
4. Konstruiere verschlüsselte Komponenten:
I₃⁽ⁱ⁾ = H(m_i)E₁⁽ⁱ⁾ 
I₄⁽ⁱ⁾ = H(n_i)E₂⁽ⁱ⁾
I₅⁽ⁱ⁾ = SK_iH(m_i)
I₆⁽ⁱ⁾ = SK_iH(n_i)
Send bundle: {I₃⁽ⁱ⁾,I₄⁽ⁱ⁾,I₅⁽ⁱ⁾,I₆⁽ⁱ⁾,TS_TA}ⁿ_i=1 

Schritt 5: RSU sendet Sitzungsinformationen an jedes Fahrzeug u_i 
1. Wiederherstellen: H(m_i) = I₃⁽ⁱ⁾E₁⁽ⁱ⁾ 
SK_i = I₅⁽ⁱ⁾H(m_i)
2. Ihnen senden_i : {I₄⁽ⁱ⁾,I₆⁽ⁱ⁾,TS_RSU+1}

Schritt 6: Fahrzeuge schließen die Sitzungsschlüsselextraktion für jeden u_i ab 
1. Berechnen: H(n_i) = I₄⁽ⁱ⁾E₂⁽ⁱ⁾ 
SK_i = I₆⁽ⁱ⁾H(n_i)
2. Verwenden Sie den Sitzungsschlüssel zur Verschlüsselung von Nachrichten:
E_SKi(m_i||PUB_{u i}||PUB_RSU)

Schritt 7: Übertragungsauthentifizierung für nahtlose Übergabe
Schritt 7.1: Die autorisierte Kartengenerierung durch RSU wird berechnet
AC_i = H(FPK_vi|| FPK_Ri|| b_i)
ω₁ = T_AC(x) mod P,ω₂=ω₁FPK_Ri 
IK_i = H(ω₁||FPK_vi)
ω₃ = E_IKi(SK_i)
TK_i = T_γ(x) mod P
γ = b_i. IK ^i-1 
Senden Sie (TK_{i,ω 2,ω 3}) an die nächste RSU.
Schritt 7.2: Validierung durch die benachbarte RSU
T_AC(x) = ω₂FPK_Ri-1 
IK_i ^'= H(T_AC(x)||FPK_vi)
T_TKi(IK_i^'(HOR_i))mod P = T_t(x)mod P
Schritt 7.3: Sitzungsschlüsselwiederherstellung (Neue RSU-Entschlüsselung)
SK_i = D_IKi^'(ω₃)

Das Fahrzeug_ui ist nun innerhalb der neuen RSU-Zone authentifiziert und kann die sichere Kommunikation fortsetzen, wobei alle im in Tabelle 3 beschriebenen Algorithmus verwendeten Notationen verwendet werden.

In Abbildung 3 haben die Forscher ausführlich erklärt, wie die Übertragungsauthentifizierung anhand eines Schwimmspurdiagramms die Autorisierung an die neue RSU überträgt, indem sie ihre Parameter (TK_{i,ω 2,ω 3}) sendet und nachdem sie diese Parameter von der neuen RSU erhalten hat, die Verifizierungen mit Hilfe von
T_TKi(IK_i^'(HOR_i))mod P = T_t(x)mod P . Aus dieser Sitzung wird der Schlüssel von der neuen RSU geborgen und an das Fahrzeug geschickt.

Abbildung 3: Übertragungsauthentifizierung zwischen zwei RSUs. Diese Abbildung illustriert das Flussdiagramm des Übertragungsauthentifizierungsprotokolls in einem VANET, bei dem ein Fahrzeug eine sichere Übergabe zwischen der aktuellen Roadside Unit (RSU 1) und der nächsten Roadside Unit (RSU 2) ermöglicht. Der Prozess beginnt mit der authentifizierten Kartengenerierung und kryptografischen Berechnungen an RSU 1, gefolgt von der Übertragung von Parametern an das Fahrzeug, der Validierung und der Wiederherstellung des Sitzungsschlüssels bei RSU 2 und endet mit der Einrichtung eines sicheren Sitzungsschlüssels. Abkürzungen; VANET = Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk; RSU = Straßendienst. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Ergebnisse

Sicherheitsanalyse

Informelle Sicherheitsanalyse

Imitationsangriff: Ein Angreifer kann versuchen, sich als legitimes_{Fahrzeug oder eine} Straßeneinheit (RSU) auszugeben, um unbefugten Zugriff zu erhalten oder die Authentifizierung zu stören, aber eine solche Imitation ist aufgrund der robusten Sicherheitsmechanismen rechnerisch nicht machbar. Jedes Fahrzeug und jede RSU verwendet Chebyshev-...

Diskussion

Das vorgeschlagene Batch- und Transfer-Authentifizierungsschema verbessert die VANET-Leistung erheblich, indem es die Einschränkungen der traditionellen Eins-zu-eins-Verifikation überwindet. Durch Batch-Authentifizierung können mehrere Fahrzeuge gleichzeitig von einer RSU authentifiziert werden, was die Rechen- und Kommunikationsbelastung reduziert und einen effizienten Großbetrieb bei dichtem Verkehr ermöglicht. Dieser Mechanismus sorgt für schnellere Authentifizierungszyklen und eine b...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Komponente	Spezifikation / Details
Chargengröße (n)	10 bis 100 Fahrzeuge
Vergleichsschemata	[20],[21],[22] (analytisch aus der Literatur)
Kryptographische Primitive	Chebyshev-Polynome (benutzerdefinierte rekursive Implementierung), SHA-256-Hash
Hardware-Plattform	Intel Core i7 Prozessor, 16 GB RAM, Windows 11 (oder dein spezielles Betriebssystem)
Schlüsselbibliotheken	hashlib (für SHA-256), time (für Messungen), integrierte mathematische Operationen
Messmethode	Durchschnittliche Ausführungszeit über 1000 Iterationen mit Zeitmodul
Primmodul (p)	256– 512 Bit (kleine Werte wie 7919 für Tests verwendet; skaliert für Sicherheitsanalysen)
Programmiersprache	Python 3.10
Simulationstyp	Kryptographische Betriebszeitmessung (kein Netzwerksimulator verwendet)