A fundamental layer of smart cities, the Internet of Vehicles (IoV) can significantly improve transportation efficiency, reduce energy consumption, and traffic accidents. However, because of the vehicle and the RoadSide Units (RSU) use wireless channels for communication, the risk of information being leaked or tampered is highly increased. Therefore, secure and reliable authentication and key agreement protocol is the masterpiece of IoV security. As most of the existing authentication protocols pertain to a centralized structure and single Trusted Authority (TA) network model, all vehicles involved can only perform mutual authentication with one TA through the intermediate node RSU, and thus, the efficiency of these centralized authentication protocols is easily affected by TA’s communication and computing resource bottlenecks. In this article, a blockchain-based authentication and key agreement protocol is designed for the multi-TA network model, moving the computing load of TA down to the RSU to improve the efficiency of authentication. In addition, blockchain technology is used for multiple TAs to manage the ledger that stores vehicle-related information, which results in vehicles that can easily achieve cross-TA authentication. Both formal and informal security analysis and simulation results from ProVerif show that the proposed protocol is secure. Comparisons with other existing work show that the proposed protocol has less computational overhead, higher authentication efficiency, and can resist various common attacks.

车联网（IoV）是智慧城市的基础层，可以显着提高交通效率，减少能耗和交通事故。但是，由于车辆和路边单元（RSU）使用无线信道进行通信，因此信息泄漏或篡改的风险大大增加。因此，安全可靠的身份验证和密钥协商协议是IoV安全的杰作。由于大多数现有身份验证协议都与集中式结构和单个受信机构（TA）网络模型有关，因此所涉及的所有车辆只能通过中间节点RSU与一个TA进行相互身份验证，因此，这些集中式身份验证协议的效率为容易受到TA的通信和计算资源瓶颈的影响。在这篇文章中，针对多TA网络模型设计了基于区块链的身份验证和密钥协商协议，将TA的计算负担下放到RSU，以提高身份验证效率。此外，区块链技术用于多个TA来管理存储与车辆有关的信息的分类帐，这使得车辆可以轻松实现跨TA身份验证。ProVerif的正式和非正式安全分析以及仿真结果均表明，所提出的协议是安全的。与其他现有工作的比较表明，提出的协议具有较少的计算开销，较高的身份验证效率，并且可以抵抗各种常见的攻击。将TA的计算负担降低到RSU，以提高身份验证效率。此外，区块链技术用于多个TA来管理存储与车辆有关的信息的分类帐，这使得车辆可以轻松实现跨TA身份验证。ProVerif的正式和非正式安全分析以及仿真结果均表明，所提出的协议是安全的。与其他现有工作的比较表明，提出的协议具有较少的计算开销，较高的身份验证效率，并且可以抵抗各种常见的攻击。将TA的计算负担降低到RSU，以提高身份验证效率。此外，区块链技术用于多个TA来管理存储与车辆有关的信息的分类帐，这使得车辆可以轻松实现跨TA身份验证。ProVerif的正式和非正式安全分析以及仿真结果均表明，所提出的协议是安全的。与其他现有工作的比较表明，提出的协议具有较少的计算开销，较高的身份验证效率，并且可以抵抗各种常见的攻击。ProVerif的正式和非正式安全分析以及仿真结果均表明，所提出的协议是安全的。与其他现有工作的比较表明，提出的协议具有较少的计算开销，较高的身份验证效率，并且可以抵抗各种常见的攻击。ProVerif的正式和非正式安全分析以及仿真结果均表明，所提出的协议是安全的。与其他现有工作的比较表明，提出的协议具有较少的计算开销，较高的身份验证效率，并且可以抵抗各种常见的攻击。