[發明專利]一種基于車輛云的實時安全數據聚合及恢復方法

有效

• 申請號: 202010423746.9
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111641943B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 沈劍;祝慶峰;季賽;盧俊情
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04W12/03
• 分類號: H04W12/03;H04W12/106;H04W4/46;H04W4/44;H04L9/32;H04L9/14;H04L9/08;G06F18/25;G06F21/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種基于車輛云的實時安全數據聚合及恢復方法，其特征在于：車輛通過車載單元與路邊單元或其他車輛進行通信，交通控制服務器分別與車輛云和路邊單元進行數據交互，設一定區域內有m個車輛簇，其中第i個車輛簇包含n_i個車輛，i＝1,2,…,m；所述方法包括數據預處理階段和批認證聚合階段；

所述數據預處理階段包括以下步驟：

(a)車輛云進行系統初始化：輸入安全參數，車輛云利用參數生成算法生成系統參數，車輛云計算自己的公鑰和私鑰，并選取加密哈希函數和隨機數，將所述系統參數、公鑰、加密哈希函數和隨機數進行廣播；

(b)交通控制服務器選擇自己的私鑰x，并根據私鑰x計算自己的公鑰Y；

(c)路邊單元向車輛云發送注冊請求，車輛云任意選取一個區域碼i作為該路邊單元的標識符，將該路邊單元定義為RSU_i，RSU_i選擇自己的私鑰x_i，并根據私鑰x_i計算自己的公鑰Y_i；第i個車輛簇中的第k個車輛N_userik向RSU_i注冊，RSU_i返回一個區域碼i給N_userik，N_userik選擇自己的私鑰x_ik，并根據私鑰x_ik計算自己的公鑰Y_ik，k＝1,2,…,n_i；

(d)車輛N_userik定期發送自己的交通數據V_ik，利用paillier加密算法對V_ik進行加密得到密文C_ik，并利用自己的私鑰x_ik產生對應的簽名信息δ_ik，最后根據簽名信息δ_ik生成交通數據報告Rt_ik并發送給RSU_i，k＝1,2,…,n_i；

在步驟(d)中，所述交通數據V_ik＝(V_ik1V_ik2…V_ikl)，其中V_ikl為V_ik中的第l維數據，l為V_ik的維數；計算隨機從{1，2，...,N}中選擇一個數r_ik，利用paillier加密算法加密V_ik得到密文所述簽名信息δ_ik＝x_ikH(C_ik||ID_RSU_i||ID_N_userik||T)，其中||表示數據級聯，T為當前時間，ID_RSU_i為RSU_i的身份信息，ID_N_userik為N_userik的身份信息；所述交通數據報告Rt_ik＝C_ik||ID_RSU_i||ID_N_userik||T||δ_ik；其中g是隨機從{1，2，...,N²}中選取的一個生成元，H為加密哈希函數，為隨機數；所述公鑰為(N，g)，其中N＝p₁×q₁，p₁和q₁是兩個大素數；

所述批認證聚合階段包括以下步驟：

(A)RSU_i收到交通數據報告Rt_ik后，首先檢查對應的車輛用戶進行身份驗證，驗證通過后進入步驟(B)；

(B)RSU_i產生密文C_ik，k＝n_i+1,n_i+2,…n，n為m個車輛簇一共包含的車輛數；

(C)RSU_i聚合上述步驟(d)和步驟(B)產生的n個密文C_ik得到Agg_i，并利用RSU_i的私鑰x_i產生對應的簽名信息δ_i；

(D)RSU_i根據Agg_i和δ_i得到第一次聚合的數據信息Rt_i并發送給交通控制服務器，交通控制服務器收到Rt_i后通過步驟(A)中提到的身份驗證方法進行身份驗證，如果驗證通過則進一步聚合m個Agg_i得到AAgg，交通控制服務器利用自己的私鑰x產生對應的簽名信息δ；

(E)交通控制服務器根據AAgg和δ得到第二次聚合后的數據信息Rt并發送給車輛云，車輛云利用paillier解密算法和霍納規則對AAgg進行解密和分析，得到各車輛簇內部所有車輛用戶的聚合數據。