[發明專利]車載網中基于區塊鏈的可控匿名的數據安全共享方法

有效

• 申請號: 201810501301.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108848062B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 駱明星;張磊
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/32;H04L9/30;H04L9/08;H04W4/029;H04W4/40
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種車載網中基于區塊鏈的可控匿名的數據安全共享方法，該方法包括系統設置、注冊、生成車輛假名憑證、消息收集與認證、生成區塊和追蹤。本發明針對目前車載網中可信組織易被攻擊從而篡改數據，且車輛不能實現有效匿名的問題，提供了一個基于區塊鏈的可控匿名的數據安全共享的方法。車輛實現匿名發送消息，當交通管理部門需要追蹤時，可由多個追蹤組織通過門限的方式追蹤車輛的真實身份。車載網中關于道路狀態的公告消息存儲在區塊鏈中，實現安全可靠的消息共享，便于規劃交通路線，提升道路的安全和效率。

技術領域

本發明屬于信息安全領域，具體涉及車載網中基于區塊鏈的可控匿名的數據安全共享方法。

背景技術

車載網用于提升道路的安全和效率。在車載網中，車輛配備無線信息發送模塊和許多其它傳感器，車輛使用這些傳感器收集車輛的位置，速度和道路狀況消息，并且車輛將這些消息發送給附近的車輛或者路邊單元。例如當一個車輛發生緊急剎車的情況，它發送一個警告信息給附近的車輛，后面的車輛根據這個消息采取剎車或者拐彎的措施來避免車輛相撞。另外，車輛發送道路狀態的消息，例如道路結冰，道路擁堵消息，遠處的車輛接受到這個消息后選擇其它路線避免道路擁堵。這些消息通常需要發送給一個省的所有車輛，但是這些消息并不能被實時的處理。

當使用車載網獲得便利的同時，車載網也面臨著幾個安全問題。攻擊者發送虛假消息誤導其它車輛，例如攻擊者發送虛假的道路擁堵消息來誤導其它車輛選擇其它道路，從而使攻擊者獲得更好的駕車體驗。只有車輛發送的消息是正確的情況下，車載網才能提升交通的安全和效率，這也就意味著消息需要被認證。另外一個安全問題是車輛的隱私需要被保護，例如車輛的歷史位置，車輛的身份，歷史行駛路線。當車輛保護隱私時，車載網中安全也將受到影響，因為當車輛匿名發送虛假消息時，不能有效的追蹤車輛。

目前，傳統的簽名技術，假名或者組簽名被廣泛的應用來保障車載網中消息的安全，這種方法通常稱為后驗策略。在后驗策略中，發送假消息的車輛被發現時將會受到處罰。另外一種保證消息的正確性的是先驗策略，先驗策略主要的目標是防止接受虛假消息，門限機制通常被作為先驗策略用于車載網中用于保證消息的正確性。盡管先驗策略比后驗策略擁有更強的安全性保證，但是先驗策略不適用于車載網中的警告信息，因為這些消息需要實時處理，先驗策略更適合增強車載網中的公告消息的安全性。這些先驗和后驗策略仍然面臨一些問題，第一不能將公告消息廣播給限定區域中的車輛，并且車載網中很難找到一個可信的機構存儲和分發這些公告消息。第二，車輛缺乏動機去生成道路狀態消息，并且將這些消息發送給其它車輛，需要一種激勵機制來激勵車輛主動發送消息。

區塊鏈是分布式賬本，記錄一些擁有時序的數據。不可信的分布式網絡中所有參與者共同維護一個區塊鏈，他們有相同的權力產生下一個區塊，通過挖礦的方式隨機產生一個生成下一個區塊的礦工，其它所有參與者都能驗證這個區塊中的數據的正確性和這個區塊是否為有效區塊。對于一個參與者，他不能更改區塊中的消息，因為整個網絡中的用戶認可最長的一條鏈上的數據，當攻擊者篡改其中的數據時，他需要重新計算整個區塊以及這個區塊之后的哈希值，由于他計算的速度不能使他生成最長的一條鏈，除非他擁有超過全網51％的算力，否者他不能篡改其中的數據。以太坊是第一個實現智能合約的區塊鏈平臺，它將紙質化的合約數字化，降低了成本，并且增強了合約執行的可靠性。智能合約是一個數字化的協議，當它滿足參與者規定的條件時，它能自動執行合約的內容，例如轉移資金，股份，或者其它有價值的東西。

目前區塊鏈使用不同的方式保護用戶的隱私，但是保護隱私的強度要么太強，要么太弱。例如比特幣不能保護用戶的隱私，用戶使用公鑰作為自己的身份，當攻擊者分析歷史交易數據，可獲得指定用戶的歷史交易行為。Zerocash和zerocoin使用零知識證明保證用戶的隱私，攻擊者不能獲取交易雙方的真實身份和交易的內容。Monero使用環簽名保護用戶的隱私，隱藏用戶的交易行為，但是這些區塊鏈不能進行追蹤。車載網中需要保護車輛的隱私的同時，當交通管理部門需要追蹤車輛的歷史消息時，由多個組織通過門限的方式追蹤車輛的歷史消息。