[發(fā)明專利]一種基于代理車輛的消息認(rèn)證方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010522801.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111629359A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;王夢(mèng)婷;張強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/44
• 分類號(hào): H04W4/44;H04W4/46;H04W12/00;H04W12/02;H04W12/04;H04W12/06;H04W12/12;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 西安合創(chuàng)非凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61248
• 代理人: 惠銀銀

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于代理車輛的消息認(rèn)證方法，涉及車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括系統(tǒng)初始化過(guò)程，Ta生成包含系統(tǒng)密鑰和系統(tǒng)公鑰的系統(tǒng)參數(shù)并將所述系統(tǒng)參數(shù)加載到車輛的防篡改設(shè)備中；車輛偽身份生成，所述車輛通過(guò)注冊(cè)獲取所述防篡改設(shè)備為其生成的偽身份PIDi及對(duì)應(yīng)的密鑰；RSU接收驗(yàn)證請(qǐng)求車輛發(fā)送的簽名消息，并根據(jù)消息數(shù)量判斷是否采用代理車輛協(xié)助RSU對(duì)簽名消息進(jìn)行認(rèn)證，所述代理車輛為RSU覆蓋區(qū)域內(nèi)具有額外計(jì)算資源的車輛。本申請(qǐng)減輕了RSU的認(rèn)證負(fù)擔(dān)，提高RSU認(rèn)證的效率，且減少了RSU的信息丟包率，提高了行車安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于代理車輛的消息認(rèn)證方法。

背景技術(shù)

車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Network，VANET)是一種連續(xù)的自配置式，無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，它是無(wú)線通信和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。隨著5G?通信技術(shù)的應(yīng)用普及，VANET的研究已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

一般地，VANET中的通信可分為兩種類型：車對(duì)車(V2V)通信和車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信。兩種類型的通信均由專用短程無(wú)線通信(DSRC)協(xié)議控制。通過(guò)使用DSRC協(xié)議，每輛車的車載單元OBU和附近的車輛以及路邊單元(RSU)進(jìn)行通信。VANET中的車輛交通狀況主要依靠網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間周期性地發(fā)送信息，利用這些信息車輛可以提前獲得預(yù)警，并及時(shí)調(diào)整行駛狀態(tài)，從而能夠有效地避免交通事故的發(fā)生。

而VANET的網(wǎng)絡(luò)模型主要包括安全層和通信層，其中安全層由TA和防篡改設(shè)備組成。TA是一個(gè)權(quán)威的第三方，它負(fù)責(zé)將密鑰分發(fā)給所有實(shí)體，并且具有在發(fā)生任何惡意情況時(shí)追溯到車輛真實(shí)身份的能力。TA為注冊(cè)的車輛分配一個(gè)防篡改裝置TPD，根據(jù)VANET標(biāo)準(zhǔn)，安裝在車輛車載單元中的TPD負(fù)責(zé)存儲(chǔ)安全材料并實(shí)施所有加密操作。另一方面，通信層由V2I和V2V模塊組成。V2V通信系統(tǒng)可提供通信范圍內(nèi)所有同級(jí)車輛的消息。V2I通信和廣播系統(tǒng)可為駕駛員提供交通和娛樂(lè)信息。

由于VANET采用無(wú)線通信方式，攻擊者很容易控制通信鏈路從而更改、刪除和重放交通信息來(lái)造成安全威脅。并且在VANET的許多應(yīng)用中，車輛往往將其身份信息以明文形式發(fā)送給RSU或其他車輛，一旦攻擊者捕獲車輛身份信息，就會(huì)導(dǎo)致車輛的身份、行駛路線等隱私發(fā)生泄漏。因此，信息泄露以及冒充、修改、重放攻擊等是VANET面臨的主要安全威脅，這些威脅可能導(dǎo)致交通混亂或安全事故。

盡管人們已經(jīng)對(duì)VANET消息認(rèn)證進(jìn)行了大量研究，但隨著社會(huì)車輛的日益增加，交通密集的環(huán)境下的RSU接收消息數(shù)量十分龐大，使得RSU的處理任務(wù)越來(lái)越繁重，這時(shí)傳統(tǒng)的認(rèn)證方法很難及時(shí)完成所有消息的認(rèn)證工作，從而導(dǎo)致很多重要消息因認(rèn)證時(shí)延而丟失。因此，對(duì)VANET來(lái)說(shuō)需要滿足下面三個(gè)基本要求：首先，提高VANET中用戶節(jié)點(diǎn)簽名與認(rèn)證的效率；其次，有效阻止攻擊者對(duì)VANET環(huán)境中通信節(jié)點(diǎn)的惡意攻擊；最后，實(shí)現(xiàn)對(duì)VANET環(huán)境中對(duì)用戶身份的隱私保護(hù)與傳輸數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于代理車輛的消息認(rèn)證方法，該方法通過(guò)計(jì)算具有額外計(jì)算資源的車輛節(jié)點(diǎn)充當(dāng)代理車輛，并通過(guò)代理車輛對(duì)消息進(jìn)行驗(yàn)證并簽名后發(fā)送給RSU，RSU再對(duì)代理車輛輸出簽名消息進(jìn)行驗(yàn)證的過(guò)程；該消息認(rèn)證方法通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的式子來(lái)解決前面所述的用戶節(jié)點(diǎn)簽名與認(rèn)證效率問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)利用額外計(jì)算資源的車輛節(jié)點(diǎn)充當(dāng)代理車輛，協(xié)助RSU完成認(rèn)證工作。

本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案為：一種基于代理車輛的消息認(rèn)證方法，包括：

系統(tǒng)初始化過(guò)程，Ta生成包含系統(tǒng)密鑰和系統(tǒng)公鑰的系統(tǒng)參數(shù)并將所述系統(tǒng)參數(shù)加載到車輛的防篡改設(shè)備中；

車輛偽身份生成，所述車輛通過(guò)注冊(cè)獲取所述防篡改設(shè)備為其生成的偽身份PIDi及對(duì)應(yīng)的密鑰；