zk-ScalHard：面向区域式软件定义汽车安全OTA更新的可扩展且硬件根植的隐私保护认证

汽车行业正在向面向区域式架构转型，以支持软件定义汽车(SDV)的100多个电子控制单元(ECU)进行频繁的空中(OTA)更新。虽然OTA更新提高了效率，但它们引入了安全关键的安全风险。Uptane和AUTOSAR Adaptive等现有标准依赖于公钥基础设施(PKI)。然而，随着ECU密度的增加，基于PKI的认证在车内和车到云(V2I)通信中造成了带宽瓶颈。由于集中式架构，它还面临暴露敏感车辆配置和乘客隐私的风险。下一代区域式SDV需要具有数据隐私的去中心化、可扩展认证。为此，我们提出了zk-ScalHard，一种硬件根植的、隐私保护的认证协议。我们引入了一个去中心化的分层信任提升模型，利用硅物理不可克隆函数(PUF)和两个新型零知识证明(ZKP)电路：(1)区域身份与完整性(ZIDI)和(2)高性能计算聚合(HPCA)。这些电路采用多方计算(MPC)和递归聚合来实现去中心化和可扩展性。ZKP和PUF的集成确保了100%的车辆级数据主权。以Uptane为基准，zk-ScalHard实现了常数级 $O(1)$ 的通信和验证复杂度，改进了当前系统的线性 $O(n)$ 复杂度。评估表明，认证带宽减少了99.2%，时间攻击面减少了99.9%。我们的结果表明，zk-ScalHard为未来的区域式SDV提供了一个可扩展、安全且符合GDPR的架构。