[發(fā)明專利]車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于無證書環(huán)簽密的隱私保護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910255797.2
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110166228B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章國安;趙楠;金麗;季彥呈;段瑋;季晨;谷曉會
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/40;H04W4/44
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

1.一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于無證書環(huán)簽密的隱私保護方法，設(shè)定環(huán)R中有n個車輛R＝{V₁,V₂,...,V_n}，車輛用戶V_s有代表環(huán)R中所有車輛對消息明文m簽密的意愿，車輛用戶V_s的身份為其特征在于包括如下步驟：

步驟1)在交通管理中心進行車輛注冊操作；

步驟2)進行系統(tǒng)初始化及密鑰生成；

步驟3)設(shè)定E表示加密算法，D表示解密算法,作為消息發(fā)送者的簽密車輛V_s用自身私鑰對消息m加密，根據(jù)式(1)得到簽名c；

步驟4)簽密車輛V_s應(yīng)用環(huán)外消息接收車輛V_r的公鑰對簽名c進行二次加密，根據(jù)式(2)得到環(huán)簽密σ，

步驟5)消息接收車輛V_r收到環(huán)簽密σ后，應(yīng)用自身私鑰對密文進行解密得到環(huán)簽名c；應(yīng)用簽密車輛V_s的公鑰進行二次解密，根據(jù)式(3)得到消息明文m′；

步驟6)驗證公鑰合法性，并判斷解密的明文m′是否正確；

所述步驟1)中，交通管理中心對管理區(qū)域內(nèi)的每一個車輛用戶V_i進行車輛注冊操作的過程為：設(shè)定車輛用戶V_i的身份密鑰生成中心計算作為車輛V_i的偽身份，車輛在與其他車輛通信中使用該偽身份進行數(shù)據(jù)匿名交互；

所述步驟2)中系統(tǒng)初始化具體為：密鑰生成中心選擇系統(tǒng)安全參數(shù)k，設(shè)定G₁為階數(shù)為q的循環(huán)加法群，G₂是同階循環(huán)乘法群，q為素數(shù)且設(shè)置q＝k，設(shè)定雙線對e:G₁×G₁→G₂，交通管理中心選擇四個安全的單向散列函數(shù)H₁、H₂、H₃以及H₄，分別為H₁:{0,1}^*→G₁、H₂:G₂→{0,1}^l×G₁、H₃:{0,1}^l×G₁×G₂×{0,1}^*×G₁→Z_q^*和H₄:{0,1}^l×Z_q^*→Z_q^*，其中l(wèi)是消息明文m的長度，交通管理中心選擇一個隨機數(shù)s∈Z_q^*作為系統(tǒng)的主密鑰，Z_q^*表示(q-1)非0正整數(shù)循環(huán)群；接著計算系統(tǒng)公鑰P_pub＝sP，P是循環(huán)群G₁的一個生成元，交通管理中心公開系統(tǒng)參數(shù)Params＝{q,e,G₁,G₂,P,P_pub,H₁,H₂,H₃,H₄}，保密主密鑰s；

所述步驟2)中的私鑰的生成過程包括如下步驟：

步驟a)根據(jù)式(4)由密鑰生成中心得到部分私鑰，

其中，s為主密鑰，Q_i為車輛V_i的偽身份；

步驟b)根據(jù)式(5)由密鑰生成中心得到完整私鑰，

其中，x_i為車輛用戶V_i選擇的隨機數(shù)作為的秘密值，x_i∈_RZ_q^*；

所述步驟2)中的公鑰根據(jù)式(6)得到，

Q_i表示車輛用戶V_i的偽身份，X_i表示車輛V_i的假名，Y_i表示車輛V_i所對應(yīng)的系統(tǒng)公鑰，P_pub是系統(tǒng)公鑰；

所述步驟3)中對消息m加密包括如下步驟：

步驟A)選擇隨機數(shù)α∈_RZ_q^*，根據(jù)式(7)、式(8)計算

U＝α·P (7)

ω＝e(P_pub,X_r)^α (8)

其中，U是環(huán)簽密σ＝(c,U,R,R₁,R₂,...,R_n)的一個元素，ω表示利用接收車輛的假名生成的簽密車輛對消息m加密的一個因子，X_r表示消息接收車輛的假名；步驟B)對于任意的i∈{1,2,...,n}，若i≠s，選擇β_i∈_RZ_q^*，計算

R_i＝β_i·P (9)

h_i＝H₃(m,R_i,ω,R,X_r) (10)

其中，R_i表示車輛V_i在環(huán)R中的身份標(biāo)識；R表示n個車輛組成的環(huán)標(biāo)識；m表示簽密車輛V_s希望代表環(huán)R發(fā)送給環(huán)外接收車輛V_r的消息明文；h_i是于解簽密階段驗證簽密正確性的驗證因子；

若i＝s，選擇β_s∈_RZ_q^*，根據(jù)式(11)、式(12)以及式(13)計算加密因子：

h_s＝H₃(m,R_s,ω,R,X_r) (12)

其中，R_s表示簽密車輛V_s在環(huán)R中的身份標(biāo)識；h_s是便于解簽密階段驗證簽密正確性的驗證因子；Z表示簽密車輛V_s對消息明文m的一個加密因子；

步驟C)根據(jù)式(14)計算消息m對應(yīng)的密文，

所述步驟4)中環(huán)簽密σ根據(jù)σ＝(c,U,R,R₁,R₂,...,R_n)得到，簽密車輛V_s將環(huán)簽密σ發(fā)送給接收車輛V_r；

所述步驟5)中解密具體過程如下：

步驟Ⅰ)驗證公鑰的合法性：對于所有i∈{1,2,...,n}，驗證等式(15)

e(X_i,P_pub)＝e(Q_i,Y_i) (15)

判斷驗證等式(15)是否成立，若成立，則公鑰合法，繼續(xù)解密；否則，判定解密失敗；

步驟Ⅱ)計算并通過式(16)計算m′和Z′，

步驟Ⅲ)對任意i∈{1,2,...,n}，計算h_i′，

h_i′＝H₃(m′,R_i,ω′,R,X_r) (17)

驗證等式(18)是否成立，若等式成立，則表明解密成功，輸出解密后的消息m′；否則，判定解密失敗，