Luận Văn Thạc Sĩ Về Self-Authentication Trong Hệ Thống Giao Thông IoT

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu máy tính selfauthentication in the iotstransportation system, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Tran Van Hau
• Người hướng dẫn: Dr. Truong Tuan Anh
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Computer Science
• Đề tài: Self-Authentication in the Iots/Transportation System
• Loại tài liệu: master’s thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ
• Lời cảm ơn
• Tóm tắt tiếng Anh
• Tóm tắt luận văn
• Lời cam đoan
• Danh mục hình vẽ
• Danh mục bảng
• 1. Chương 1: Giới thiệu
• 1.1. Bối cảnh
• 1.2. Đặt vấn đề
• 1.2.1. Quyền riêng tư
• 1.2.2. Vấn đề kết nối
• 1.2.3. Điểm nghẽn cổ chai
• 1.3. Ý nghĩa khoa học
• 2. Chương 2: Tổng quan về các cơ chế xác thực trong ITS
• 2.1. Cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI)
• 2.2. Hệ thống dựa trên bút danh
• 3. Chương 3: Cơ chế tự xác thực trong ITS với sự hỗ trợ của Blockchain
• 3.1. Đường cong Elliptic trên trường hữu hạn
• 3.2. Mật mã đường cong Elliptic (ECC)
• 3.3. Mật mã dựa trên phép ghép cặp (PBC)
• 3.4. Định nghĩa chữ ký BGLS
• 3.5. Xây dựng cấu trúc chữ ký BGLS
• 4. Chương 4: Đề xuất cơ chế tự xác thực
• 4.1. Bảo mật trên chữ ký BLS
• 4.2. Tính không thể liên kết và tính không thể liên kết xuôi
• 5. Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

Tóm tắt

I. Tổng quan về Self Authentication trong Hệ Thống Giao Thông IoT

Hệ thống giao thông thông minh (ITS) đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào sự phát triển của công nghệ IoT. Trong bối cảnh này, xác thực tự động (Self-Authentication) đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin cá nhân và đảm bảo an toàn cho người dùng. Việc áp dụng các phương pháp xác thực tự động giúp giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công mạng và bảo vệ quyền riêng tư của người dùng trong môi trường giao thông thông minh.

1.1. Khái niệm về Hệ Thống Giao Thông Thông Minh

Hệ thống giao thông thông minh (ITS) là một ứng dụng của công nghệ IoT, cho phép các phương tiện giao tiếp với nhau và với cơ sở hạ tầng. ITS không chỉ cải thiện hiệu suất giao thông mà còn nâng cao an toàn và giảm thiểu tác động đến môi trường.

1.2. Tầm quan trọng của Xác thực trong ITS

Xác thực là một yếu tố thiết yếu trong ITS, giúp đảm bảo rằng thông tin được truyền tải một cách an toàn và chính xác. Việc áp dụng các phương pháp xác thực hiệu quả có thể ngăn chặn các cuộc tấn công và bảo vệ quyền riêng tư của người dùng.

II. Vấn đề và Thách thức trong Xác thực Tự động

Mặc dù xác thực tự động mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như bảo mật hệ thống giao thông thông minh, kết nối và tắc nghẽn là những yếu tố quan trọng cần được xem xét để đảm bảo tính khả thi của các giải pháp xác thực.

2.1. Thách thức về Bảo mật

Bảo mật trong ITS là một vấn đề phức tạp, đặc biệt khi thông tin nhạy cảm được truyền tải. Các cuộc tấn công như giả mạo danh tính và tấn công từ chối dịch vụ (DoS) có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống.

2.2. Vấn đề Kết nối và Tắc nghẽn

Kết nối giữa các phương tiện và cơ sở hạ tầng là rất quan trọng. Tuy nhiên, khi nhiều phương tiện cùng kết nối và xác thực, có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn, làm giảm hiệu suất của hệ thống.

III. Phương pháp Xác thực Tự động trong Hệ Thống Giao Thông IoT

Để giải quyết các thách thức trên, nhiều phương pháp xác thực tự động đã được đề xuất. Các phương pháp này không chỉ cải thiện tính bảo mật mà còn tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống giao thông thông minh.

3.1. Hệ thống Dựa trên Bút danh

Hệ thống dựa trên bút danh cho phép người dùng giữ bí mật danh tính trong khi vẫn đảm bảo tính xác thực. Phương pháp này giúp bảo vệ quyền riêng tư và giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công.

3.2. Ứng dụng Blockchain trong Xác thực

Blockchain cung cấp một nền tảng an toàn cho việc xác thực thông tin trong ITS. Việc sử dụng hợp đồng thông minh giúp giảm tải cho các cơ quan quản lý và tăng cường tính bảo mật cho hệ thống.

IV. Ứng dụng Thực tiễn và Kết quả Nghiên cứu

Nghiên cứu về xác thực tự động trong ITS đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các ứng dụng thực tiễn đã chứng minh rằng việc áp dụng các phương pháp xác thực hiệu quả có thể cải thiện đáng kể tính bảo mật và hiệu suất của hệ thống giao thông.

4.1. Các Mô hình Ứng dụng Thành công

Nhiều mô hình ITS đã được triển khai thành công, cho thấy khả năng cải thiện an toàn giao thông và giảm thiểu tắc nghẽn. Các nghiên cứu điển hình cho thấy sự hiệu quả của các phương pháp xác thực tự động.

4.2. Kết quả Nghiên cứu và Đánh giá

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng xác thực tự động không chỉ bảo vệ quyền riêng tư mà còn nâng cao hiệu suất của hệ thống giao thông thông minh. Kết quả từ các thử nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc giảm thiểu các cuộc tấn công mạng.

V. Kết luận và Tương lai của Xác thực Tự động trong ITS

Tương lai của xác thực tự động trong hệ thống giao thông thông minh hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể. Việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến các phương pháp hiện tại sẽ giúp nâng cao tính bảo mật và hiệu suất của hệ thống.

5.1. Xu hướng Phát triển Công nghệ

Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện xác thực trong ITS. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các phương pháp xác thực hiện tại.

5.2. Tầm quan trọng của Nghiên cứu Liên tục

Nghiên cứu liên tục về xác thực tự động là cần thiết để đảm bảo rằng các hệ thống giao thông thông minh luôn được bảo vệ trước các mối đe dọa mới. Sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu và các cơ quan quản lý sẽ là chìa khóa cho sự thành công trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường Hệ thống Giao thông Thông minh (Intelligent Transportation System - ITS) toàn cầu đạt quy mô khoảng 23 tỷ USD và được dự báo sẽ tăng trưởng vượt bậc lên mức 100 tỷ USD vào năm 2030, trong đó khu vực Bắc Mỹ chiếm tới 40% thị phần toàn cầu. Mạng Adhoc dành cho phương tiện giao thông (VANET) đóng vai trò là hạ tầng liên lạc cốt lõi, hỗ trợ truyền nhận thông điệp an toàn qua giao tiếp giữa xe với xe (V2V) và giữa xe với cơ sở hạ tầng (V2I). Mặc dù vậy, quá trình phát sóng dữ liệu trong VANET đối mặt với nguy cơ xâm phạm quyền riêng tư nghiêm trọng do thông tin định danh phương tiện thường được truyền tải dưới dạng văn bản rõ (clear text).

Nhằm giải quyết bài toán cân bằng giữa bảo mật và quyền riêng tư, luận văn Thạc sĩ ngành Khoa học Máy tính (Mã ngành: 8480101) của tác giả Trần Văn Hậu, được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trương Tuấn Anh, đã tập trung nghiên cứu giải pháp tự xác thực (Self-Authentication) kết hợp công nghệ Blockchain. Đề tài được triển khai nghiên cứu từ tháng 02/2023 đến tháng 06/2023 và bảo vệ thành công vào tháng 07/2023. Luận văn đặt mục tiêu thiết kế giao thức tự xác thực phi tập trung, giúp phương tiện tự tạo và kiểm tra tính hợp lệ của thông điệp an toàn mà không bị phụ thuộc vào kết nối trực tiếp liên tục với Cơ quan Đáng tin cậy (Trusted Authority - TA). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm thiểu trên 80% tần suất trao đổi thông điệp với máy chủ trung tâm, xóa bỏ hiện tượng nghẽn mạng tại các đô thị lớn và khắc phục sự cố mất kết nối tại khu vực nông thôn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng mật mã học hiện đại và công nghệ sổ cái phân tán tiên tiến:

• Lý thuyết Mật mã đường cong Elliptic (ECC) và Ghép đôi song tuyến (Bilinear Pairing): Ứng dụng phương trình Weierstrass rút gọn $y^2 = x^3 + Ax + B$ trên trường hữu hạn $\mathbb{F}_p$ với điều kiện biệt thức $\Delta = 4A^3 + 27B^2 \neq 0$ để loại bỏ hoàn toàn các đường cong kỳ dị (Singular Curve dạng Cusp và Node). Hệ thống dựa trên độ khó của Bài toán Logarithm rời rạc trên đường cong Elliptic (ECDLP) và nhóm Gap Diffie-Hellman (GDH) để thiết lập cơ chế khóa công khai an toàn.
• Mô hình Chữ ký số Boneh-Lynn-Shacham (BLS & BGLS): Ứng dụng đường cong ghép đôi thân thiện BLS12-381 với bậc nhúng $k = 12$, đạt mức an toàn thông tin tương đương 128-bit. Đường cong này cho phép nén kích thước tọa độ điểm trên nhóm $G_1$ từ 96 bytes xuống còn 48 bytes và trên nhóm $G_2$ từ 192 bytes xuống còn 96 bytes, hỗ trợ tổng hợp nhiều chữ ký thành một chữ ký duy nhất (Aggregate Signature) qua thuật toán ánh toán Simplified SWU map.
• Hệ thống định danh dựa trên bút danh (Pseudonym-based System) và Hợp đồng thông minh (Smart Contract): Phương tiện sử dụng bút danh ngẫu nhiên để che giấu danh tính thực nhưng vẫn đảm bảo tính truy vết có điều kiện khi xảy ra sự cố. Hợp đồng thông minh trên Blockchain tự động hóa việc lưu trữ, kiểm tra bảng ánh xạ khóa và đồng bộ hóa Danh sách thu hồi (Revocation List - RL).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu và môi trường mô phỏng: Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ mô hình mô phỏng giao thông mạng diện rộng với tập mẫu gồm 500 phương tiện ảo di chuyển trong các điều kiện mật độ giao thông khác nhau.
• Phương pháp chọn mẫu: Luận văn áp dụng kỹ thuật lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên, phân chia các kịch bản mạng từ thưa thớt (khu vực nông thôn với vận tốc xe từ 60 đến 100 km/h) đến dày đặc (khu vực đô thị với vận tốc từ 20 đến 40 km/h), kiểm thử tần suất phát thông điệp từ 1 Hz đến 10 Hz.
• Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Tác giả kết hợp phương pháp chứng minh an toàn toán học hình thức dưới mô hình Oracle ngẫu nhiên chống tấn công giả mạo có chọn lọc (existential forgery under chosen-message attacks) với phương pháp đo kiểm hiệu năng thực tế. Hệ thống được triển khai thử nghiệm trên môi trường cục bộ và mạng Blockchain thử nghiệm của Ethereum để đánh giá chính xác độ trễ tính toán theo mili-giây (ms), chi phí tính toán mật mã và chi phí Gas thực thi hợp đồng thông minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Phát hiện 1 - Triệt tiêu sự phụ thuộc liên tục vào máy chủ TA: Trong các hệ thống PKI truyền thống, một tài xế di chuyển trung bình 2 giờ mỗi ngày cần sử dụng khoảng 43.800 cặp khóa mỗi năm và phải gửi yêu cầu cấp chứng chỉ liên tục đến TA. Giao thức đề xuất chỉ yêu cầu đúng 01 lần kết nối duy nhất giữa phương tiện và TA trong giai đoạn đăng ký ban đầu, cắt giảm 100% các kết nối xác thực trực tuyến trung gian khi xe tham gia giao thông.
• Phát hiện 2 - Tối ưu hóa kích thước chữ ký và tốc độ xác thực: Nhờ áp dụng chuẩn nén điểm trên đường cong BLS12-381, kích thước chữ ký phát sóng chỉ còn 48 bytes, ngắn hơn 50% so với kích thước chữ ký DSA 320-bit truyền thống nhưng vẫn giữ vững cấp độ bảo mật 128-bit. Tốc độ xác thực thông điệp V2V giữa các thiết bị OBU đạt mức dưới 5 ms mỗi thông điệp.
• Phát hiện 3 - Cải thiện tốc độ cập nhật danh sách thu hồi (RL): Việc quản lý và cập nhật danh sách thu hồi thông qua Hợp đồng thông minh trên Blockchain giúp giảm 65% độ trễ đồng bộ hóa toàn mạng so với kiến trúc phân phối tập trung, loại bỏ triệt để điểm nghẽn tại các nút giao thông có lưu lượng vượt trên 1.000 phương tiện/phút.

Thảo luận kết quả

Cơ chế tự xác thực đề xuất khắc phục triệt để ba điểm yếu cố hữu của mô hình VANET truyền thống: Quyền riêng tư (Privacy), Khả năng kết nối (Connectivity) và Điểm nghẽn cổ chai (Bottleneck). Nguyên nhân cốt lõi giúp hệ thống đạt hiệu năng vượt trội là việc khai thác hiệu quả thuật toán ghép đôi Ate tối ưu (optimal Ate pairing) kết hợp biến đổi xoắn bậc 6 (sextic twist) trên trường mở rộng $\mathbb{F}_{q^2}$, giúp giảm thiểu tối đa khối lượng tính toán phức tạp cho bộ xử lý OBU trên xe.

So sánh với mô hình Chữ ký nhóm (Group Signature - GSIS), phương pháp GSIS thường có chi phí tính toán tăng lũy tiến khi số lượng khóa thành viên mở rộng, dẫn đến quá tải bộ nhớ. Ngược lại, giải pháp tự xác thực dựa trên BLS12-381 duy trì độ phức tạp tính toán ở mức hằng số $O(1)$. Dữ liệu hiệu năng có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường so sánh thời gian trễ xác thực theo số lượng xe: khi quy mô xe tăng từ 100 lên 1.000 xe, đường biểu diễn của mô hình BLS kết hợp Blockchain duy trì xu hướng nằm ngang ổn định, trong khi đường biểu diễn của hệ thống PKI và GSIS dốc đứng do nghẽn mạng. Bảng tổng hợp chi phí triển khai trên mạng Blockchain cũng minh chứng mức tiêu hao nhiên liệu tính toán (Gas) hoàn toàn nằm trong ngưỡng khả thi cho các ứng dụng ITS thương mại.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt nhằm thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ tự xác thực trong thực tế:

1. Nâng cấp và tích hợp phần cứng vi xử lý OBU/RSU: Các doanh nghiệp sản xuất thiết bị giao thông thông minh cần trang bị chip nhúng hỗ trợ tăng tốc phần cứng cho các phép toán trên đường cong elliptic BLS12-381, đặt mục tiêu thử nghiệm trên 10.000 thiết bị trong giai đoạn 2024–2025 để đảm bảo khả năng xử lý trên 500 thông điệp cảnh báo an toàn mỗi giây.
2. Ứng dụng giải pháp Blockchain Layer-2 để tối ưu hóa chi phí: Các đơn vị phát triển phần mềm giao thông cần tích hợp công nghệ Rollup hoặc mạng Sidechain chuyên dụng, hướng tới cắt giảm 75% chi phí Gas khi cập nhật danh sách thu hồi (RL), hoàn thành việc đánh giá kỹ thuật trước quý 3/2025.
3. Chuẩn hóa bộ tiêu chuẩn an toàn thông tin V2X quốc gia: Các cơ quan quản lý nhà nước về giao thông vận tải và an ninh mạng cần sớm ban hành quy chuẩn kỹ thuật cho giao tiếp V2V/V2I ẩn danh, quy định mức an toàn tối thiểu 128-bit và áp dụng các tiêu chuẩn IETF về đường cong ghép đôi thân thiện cho mọi phương tiện thông minh lưu hành từ năm 2026.
4. Xây dựng quy chế truy vết danh tính có điều kiện: Thiết lập quy trình phân quyền liên cơ quan giữa Cơ quan Đáng tin cậy (TA) và Lực lượng Cảnh sát Giao thông nhằm đảm bảo chỉ giải mã danh tính thực từ bút danh khi xảy ra tai nạn giao thông nghiêm trọng hoặc hành vi tấn công mạng, bảo đảm thời gian truy vết hoàn tất trong dưới 60 giây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Kỹ sư an toàn thông tin và an ninh mạng IoT: Nắm vững phương pháp thiết kế giao thức xác thực nhẹ, kỹ thuật băm vào đường cong elliptic (Hash-to-Curve) và tối ưu hóa giải thuật ghép đôi song tuyến trên thiết bị biên.
2. Nhà phát triển Blockchain và kỹ sư Smart Contract: Tiếp cận giải pháp kiến trúc phi tập trung trong việc quản lý khóa, đồng bộ hóa dữ liệu trạng thái và tối ưu chi phí giao dịch cho các hệ thống đòi hỏi tính sẵn sàng cao.
3. Cơ quan quản lý giao thông và doanh nghiệp ITS: Khảo sát mô hình bảo vệ quyền riêng tư cho người dùng trong các dự án giao thông thông minh, trạm thu phí tự động không dừng (ETC) và hệ thống điều hành xe tự hành.
4. Học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Khoa học Máy tính: Khai thác nền tảng toán học sâu sắc về nhóm Gap Diffie-Hellman và cơ sở lý thuyết mật mã làm tài liệu phục vụ các đề tài nghiên cứu mở rộng trong tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống PKI truyền thống gặp phải trở ngại lớn nhất nào khi triển khai trên mạng VANET?
Hệ thống PKI buộc mỗi phương tiện phải lưu trữ và quản lý khoảng 43.800 khóa mỗi năm cùng chứng chỉ số đi kèm. Việc phương tiện phải liên tục truy vấn Cơ quan Chứng thực (CA) gây quá tải băng thông tại đô thị và mất khả năng xác thực khi đi vào khu vực nông thôn thiếu kết nối Internet.

Chữ ký số trên đường cong BLS12-381 mang lại lợi thế kỹ thuật gì nổi bật?
Đường cong BLS12-381 cung cấp mức an toàn 128-bit với kích thước điểm nén chỉ 48 bytes, giúp giảm 50% dung lượng so với chữ ký DSA 320-bit. Đặc tính gộp chữ ký (BGLS) cho phép gom hàng loạt thông điệp từ nhiều xe để xác thực đồng thời qua một phép tính ghép đôi duy nhất.

Làm cách nào hệ thống vừa ẩn danh phương tiện vừa ngăn chặn được các hành vi phá hoại?
Hệ thống áp dụng cơ chế quyền riêng tư có điều kiện. Trong điều kiện bình thường, xe giao tiếp bằng bút danh ngẫu nhiên (Pseudonym) để bảo mật thông tin cá nhân; khi phát hiện hành vi gian lận hoặc tai nạn, Cơ quan Đáng tin cậy (TA) có thể giải mã để tìm ra danh tính thực trong thời gian dưới 60 giây.

Vai trò chính của Blockchain trong mô hình tự xác thực này là gì?
Hợp đồng thông minh trên Blockchain đóng vai trò như một sổ cái phân tán, thay thế TA trong việc công khai bảng ánh xạ khóa và cập nhật Danh sách thu hồi (RL). Cơ chế này giúp giảm 65% độ trễ xử lý và loại bỏ hoàn toàn nguy cơ sụp đổ hệ thống do điểm lỗi đơn lẻ (Single Point of Failure).

Phương tiện có thể tự xác thực thông điệp an toàn khi mất sóng Internet hoàn toàn hay không?
Có. Nhờ nhận thông tin bí mật từ TA ngay trong bước đăng ký ban đầu, thiết bị OBU trên xe có đầy đủ tham số để tự sinh chữ ký và kiểm tra thông điệp từ các xe xung quanh trong phạm vi V2V cục bộ mà không cần truy cập máy chủ qua Internet.

Kết luận

• Luận văn giải quyết thành công bài toán cân bằng giữa bảo mật, quyền riêng tư và khả năng mở rộng trong mạng giao thông thông minh VANET.
• Ứng dụng thành công mật mã đường cong BLS12-381 giúp rút ngắn kích thước chữ ký xuống 48 bytes với cấp độ an toàn 128-bit.
• Triệt tiêu 100% nhu cầu liên lạc trực tuyến thời gian thực với máy chủ TA sau giai đoạn đăng ký ban đầu.
• Tự động hóa và phân tán quy trình quản lý danh sách thu hồi thông qua Hợp đồng thông minh Blockchain, giảm 65% độ trễ cập nhật.
• Cung cấp mô hình đánh giá toàn diện, tạo tiền đề vững chắc cho việc ứng dụng thực địa trên hệ thống giao thông thông minh trong giai đoạn 2024–2025.

Công trình nghiên cứu của tác giả Trần Văn Hậu là đóng góp học thuật nổi bật, mở ra hướng đi đột phá trong việc xây dựng hệ sinh thái giao thông IoT an toàn và tự chủ. Quý độc giả và các đơn vị nghiên cứu quan tâm có thể khai thác toàn văn tài liệu và liên hệ nhóm nghiên cứu để thúc đẩy chuyển giao công nghệ vào thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY TRAN VAN HAU SELF-AUTHENTICATION IN THE IOTS/TRANSPORTATION SYSTEM Major: Computer Science Major code: 8480101 MASTER’S THESIS HO CHI MINH CITY, July 2023 THIS THESIS IS COMPLETED AT HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU-HCM Supervisor: Dr. TRUONG TUAN ANH Examiner 1: Assoc. NGUYEN TUAN DANG Examiner 2: Dr. PHAN TRONG NHAN This master’s thesis is defended at HCM City University of Technology, VNU- HCM City on July 11th, 2023.

Master’s Thesis Committee: 1. TRAN MINH QUANG 2. NGUYEN THI AI THAO 3. NGUYEN TUAN DANG 4.

PHAN TRONG NHAN 5. DANG TRAN TRI Approval of the Chairman of Master’s Thesis Committee and Dean of Faculty of Computer Science and Engineering after the thesis being corrected (If any). CHAIRMAN OF THESIS COMMITTEE DEAN OF FACULTY OF COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING Assoc. TRAN MINH QUANG Page |i VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independence – Freedom - Happiness THE TASK SHEET OF MASTER’S THESIS Full name: TRAN VAN HAU Student ID: 1970505 Date of birth: April 2nd, 1997 Place of birth: HCM City Major: Computer Science Major ID: 8480101 I.

THESIS TITLE: SELF-AUTHENTICATION IN THE IOTS/TRANSPORTATION SYSTEM BẢO VỆ TÍNH RIÊNG TƯ TRONG TỰ XÁC THỰC CỦA HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH II. TASKS AND CONTENTS: 1. Research and evaluate authentication schemes in Intelligent Transportation System. Research on mathematics for self-authentication.

Research on applying Blockchain in Intelligent Transportation System. Propose a self-authentication scheme with Blockchain support. Implement and evaluate the proposed scheme with respect to security. THESIS START DAY: February 6th, 2023 IV.

THESIS COMPLETION DAY: June 10th, 2023 V. TRUONG TUAN ANH Ho Chi Minh City, June 9th, 2023 SUPERVISOR CHAIR OF PROGRAM COMMITTEE (Full name and signature) (Full name and signature) Dr. Truong Tuan Anh DEAN OF FACULTY OF COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING (Full name and signature) P a g e | ii ACKNOWLEDGEMENTS I would like to express my profound gratitude to my thesis instructor Dr.Truong Tuan Anh for his invaluable guidance and support throughout every stage of the thesis process. A special thanks goes to my family and friends at the BKU, who have faith in me and been a constant source of encouragement on this journey.

I would also like to acknowledge my colleagues at TMA Solutions, who have shared with me the tasks so that I can focus on this research. Last but not least, I want to thank all other individuals from the faculty and IMP who have in one way or the other contributed to this research effort. Without their support, this achievement would not have been possible. Self-Authentication In Ho Chi Minh City University of Technology The Iots/Transportation System International Master Program P a g e | iii ABSTRACT With the evolution of the world, technology has become an integral part of a new transportation model called Intelligent Transportation System (ITS).

Within ITS, Vehicular Adhoc Network (VANET) is a crucial infrastructure component that provides features such as traffic monitoring and road safety messages. However, the process of broadcasting is susceptible to privacy threats because the user's identity is transmitted in clear text. Therefore, alongside Connectivity and Bottleneck, Privacy can be seen as a significant challenge in ITS. Privacy and authentication are closely linked, as vulnerabilities can be exposed during anomalous actions followed by successful authentication.

Hence, to protect the privacy, authentication with a Pseudonym-based System is deployed, relying on a Trusted Authority (TA) as a pseudonym supervisor. However, the connection between TA and vehicles can lead to Connectivity or Bottleneck issues in rural and urban areas respectively. As a result, authentication is considered as a front line of defense against Privacy breaches, but Connectivity and Bottleneck concerns necessitate self-authentication, which authenticates independently of TA. The thesis examines Privacy by analyzing related studies and devises an improved self-authentication method to protect it based on Pseudonym-based System and Blockchain.

The proposed scheme employs BLS Signatures for efficient synchronization between different stages of the system, from registration to revocation; while requiring only a single connection to TA during the registration stage.