論文の概要: zk-ScalHard: Scalable and Hardware-Rooted Privacy-Preserving Authentication for Secure OTA Updates in Zonal SDVs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.07371v2
- Date: Fri, 10 Jul 2026 08:57:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-13 16:48:13.408089
- Title: zk-ScalHard: Scalable and Hardware-Rooted Privacy-Preserving Authentication for Secure OTA Updates in Zonal SDVs
- Title（参考訳）: zk-ScalHard: ゾーナルSDVのセキュアなOTAアップデートのためのスケーラブルでハードウェアルートなプライバシ保護認証
- Abstract要約: 自動車産業は、Software-Defined Vehicles(SDV)のためのZoA(ZoA)に移行しつつある
Uptane や AUTOSAR Adaptive といった現在の標準は Public-Key Infrastructure (PKI) に依存している。
ハードウェアによるプライバシ保護型認証プロトコルであるzk-ScalHardを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.310645987157574
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The automotive industry is transitioning to Zonal-oriented Architectures (ZoA) for Software-Defined Vehicles (SDVs), enabling frequent over-the-air (OTA) updates for 100+ Electronic Control Units (ECUs). While OTA updates improve efficiency, they introduce safety-critical security risks. Current standards like Uptane and AUTOSAR Adaptive rely on Public-Key Infrastructure (PKI). However, PKI-based authentication creates bandwidth bottlenecks in in-vehicle and vehicle-to-cloud (V2I) communication as ECU density increases. It also risks exposing sensitive vehicle configurations and passenger privacy due to centralized architectures. Next-generation Zonal SDVs require decentralized, scalable authentication with data privacy. To address this, we propose zk-ScalHard, a hardware-rooted, privacy-preserving authentication protocol. We introduce a decentralized, hierarchical trust-promotion model utilizing Silicon Physical Unclonable Functions (PUFs) and two novel Zero-Knowledge Proof (ZKP) circuits: (1) Zonal Identity and Integrity (ZIDI) and (2) High-Performance Computing Aggregation (HPCA). These circuits employ multi-party computation (MPC) and recursive aggregation to achieve decentralization and scalability. The integration of ZKPs and PUFs ensures 100% vehicle-level data sovereignty. Benchmarked against Uptane, zk-ScalHard achieves constant O(1) communication and verification complexity, improving upon the linear O(n) complexity of current systems. Evaluation shows a 99.2% reduction in authentication bandwidth and a 99.9% reduction in the temporal attack surface. Our results demonstrate that zk-ScalHard provides a scalable, secure, and GDPR-compliant architecture for future Zonal SDVs.
- Abstract（参考訳）: 自動車産業は、Software-Defined Vehicles (SDV) のためのZoA (ZoA) に移行し、100以上の電子制御ユニット (ECU) に対するOTA (Over-the-air) の頻繁な更新を可能にしている。
OTAアップデートは効率を向上する一方で、安全クリティカルなセキュリティリスクを導入している。
UptaneやAUTOSAR Adaptiveといった現在の標準はPublic-Key Infrastructure (PKI)に依存している。
しかし、PKIベースの認証は、ECU密度が増加するにつれて、車内およびV2I通信における帯域幅のボトルネックを生じさせる。
また、センシティブな車両構成や、集中型アーキテクチャによる乗客のプライバシーを侵害する危険性もある。
次世代のZalnal SDVは、データプライバシを備えた分散型でスケーラブルな認証を必要とする。
そこで本研究では,ハードウェアによるプライバシ保護型認証プロトコルであるzk-ScalHardを提案する。
本稿では,シリコン物理不閉関数(PUF)とZKP(Zero-Knowledge Proof)の2つの新しい回路,(1)ZIDI(Zalnal Identity and Integrity)と(2)HPCA(High-Performance Computing Aggregation)を用いた分散的階層的信頼促進モデルを提案する。
これらの回路は、分散化とスケーラビリティを達成するために、マルチパーティ計算(MPC)と再帰集約を用いる。
ZKPとPUFの統合により、100%車両レベルのデータ主権が保証される。
Uptane に対してベンチマークすると、zk-ScalHard は定数 O(1) 通信と検証の複雑さを実現し、現在のシステムの線形 O(n) 複雑性を改善している。
評価では、認証帯域の99.2%が減少し、時間的攻撃面の99.9%が減少している。
以上の結果から,zk-ScalHardは将来のZalnal SDVに対して,スケーラブルでセキュアでGDPRに準拠したアーキテクチャを提供することが示された。
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