[發(fā)明專利]一種基于混沌映射的車聯(lián)網(wǎng)完全會話密鑰協(xié)商方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910822099.6
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110602698B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 崔杰;王亞麗;楊明;仲紅;許艷;張靜
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學
• 主分類號: H04W12/0431
• 分類號: H04W12/0431;H04L9/08;H04L9/00
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發(fā)明公開一種基于混沌映射的車聯(lián)網(wǎng)完全會話密鑰協(xié)商方法，包括系統(tǒng)的初始化、車輛結(jié)點與霧服務器結(jié)點注冊、群管理員車輛與霧服務器結(jié)點之間的相互認證和密鑰協(xié)商以及群內(nèi)車輛結(jié)點之間的群密鑰協(xié)商。本發(fā)明基于切比雪夫混沌映射算法，其中混沌映射用于提供單向散列，而切比雪夫多項式用于建立公共多方密鑰，避免在橢圓曲線上進行模乘指數(shù)或標量乘法，計算開銷較低。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)通信安全技術(shù)，具體涉及一種基于混沌映射的車聯(lián)網(wǎng)完全會話密鑰協(xié)商方法。

背景技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)(VANETs)是一種無線自組織網(wǎng)絡，隨著技術(shù)的進步，人們依賴移動通信，VANETs的應用得到了廣泛的應用。由于它為駕駛員提供信息和幫助，避免各種碰撞，提供導航以提高交通效率，因此VANETs是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分。VANETs就是將車輛作為信息網(wǎng)絡中的節(jié)點,通過無線通信等手段，實現(xiàn)人、車、路及環(huán)境的協(xié)同交互,從而實現(xiàn)智能交通。

為了保證安全通信，在部署VANETs期間應該仔細考慮安全性，隱私性和效率。但是，與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡不同的是，由于這些車輛節(jié)點是高度移動的，而且是長距離大范圍的移動。因此導致VANETs具有動態(tài)拓撲。VANETs的高移動性和網(wǎng)絡拓撲變化快等獨特特性使其易受各種外部和內(nèi)部攻擊。這些攻擊使安全性和隱私性成為VANETs方案設計中的難題。VANETs屬于無線網(wǎng)絡系列，由于開放信道，消息很容易被竊聽，因此，有必要使用加密技術(shù)來保證安全通信。為此，在VANETs通信中引入了密鑰協(xié)商技術(shù)。其中組密鑰協(xié)議(GKA)為車輛通信提供安全通道。GKA協(xié)議允許一組參與者通過協(xié)議在不安全的網(wǎng)絡上建立用于安全通信信道的公共會話密鑰。

然而，傳統(tǒng)的密鑰協(xié)商方案效率低并且消耗太多資源。隨著車輛數(shù)量的快速增長和服務需求增加的變化，產(chǎn)生和需要處理的數(shù)據(jù)量也持續(xù)快速增加。目前已經(jīng)有使用云計算的方案來解決這些問題，但同時也存在一些不足。例如，由于云服務器遠離車輛終端，因此對需要實時處理道路信息，可能存在時延問題。

最近霧計算被重新定義和運用，成為了一種面向物聯(lián)網(wǎng)的分布式計算基礎設施，從而得到廣泛傳播和應用。在霧計算模式中，數(shù)據(jù)、(數(shù)據(jù))處理和應用程序集中在網(wǎng)絡邊緣的設備中，而不是幾乎全部保存在云中。它是云計算的延伸概念，將云計算模式擴展到網(wǎng)絡邊緣。但是現(xiàn)有技術(shù)中，通過霧計算來進行車聯(lián)網(wǎng)密鑰協(xié)商的過程，其計算開銷較大、數(shù)據(jù)傳輸有延遲且?guī)捪拇蟆?/p>

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于混沌映射的車聯(lián)網(wǎng)完全會話密鑰協(xié)商方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于混沌映射的車聯(lián)網(wǎng)完全會話密鑰協(xié)商方法，依次包括以下步驟：

(1)準備過程：

(1.1)系統(tǒng)的初始化：系統(tǒng)包括可信機構(gòu)TA、路邊單元RSU、霧服務器Fog以及配備有OBU的車輛V_i；通過TA進行初始化：TA確定基于混沌映射的哈希散列函數(shù)h:{0,1}^*→{0,1}^l，TA私鑰為δ；

(1.2)霧服務器節(jié)點注冊；

(1.2.1)霧服務器節(jié)點將其自身身份ID_f發(fā)送給TA；

(1.2.2)TA收到霧服務器節(jié)點的身份信息后，首先選擇隨機數(shù)x，k_δ，大素數(shù)n，并且為霧服務器節(jié)點計算偽身份PID_f＝h(ID_f||k_δ)，以及私鑰TA廣播公共參數(shù){x,n,T(·),PID_f}，其中T(·)為切比雪夫多項式，并將{PID_f,k_δ,SK_f}通過安全通道發(fā)送給對應的霧服務器節(jié)點；

(1.2.3)霧服務器節(jié)點接收并將{k_δ,SK_f}存儲為私鑰；