[發明專利]一種基于混合架構的車聯網數據安全存儲與共享方法

有效

• 申請號: 202110072236.6
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112929333B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 巫光福;王影軍;廖列法
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/32;H04L9/08;H04L9/06;H04L67/12
• 代理公司: 溫州知遠專利代理事務所(特殊普通合伙) 33262
• 代理人: 湯時達

本發明涉及車聯網安全通信技術領域，且公開了一種基于混合架構的車聯網數據安全存儲與共享方法，具體步驟如下：S1當有車輛V_i想要加入車聯網時，需要分別從TC和PKG獲得相應的公私鑰對，并以此作為類似于傳統網絡中的賬號和登錄密碼。本發明使用聯盟鏈?私有鏈的雙鏈結構來解決通信過程中數據的完整性和安全性問題，在基于身份的數字簽密算法中引入用于生成私鑰的中心權威，并設計了一種涉及離散中心二項分布的環簽名方案，把邊緣計算技術與云計算技術結合，達到了車輛網實時、高效的目的，在實用拜占庭容錯機制(PBFT)中引入信譽評估算法和節點分級，改善了通信過程中的高時延問題。

技術領域

本發明屬于車聯網安全通信領域，涉及到信息安全領域中的區塊鏈技術、基于身份的數字簽密算法，以及邊緣計算技術與云計算技術。

背景技術

據公安部統計，2020年全國新注冊登記機動車3328萬輛，比2019年增加114萬輛，增長3.56％。據數據分析中國每年都發生近20萬起交通事故，平均每8分鐘就有1人因車禍死亡。在IoV環境下的車輛配備了先進的車載傳感器和智能電子設備，并進一步配備無線通信裝置車載單元(OBU)，能夠有效地完成IoV內部成員之間的交互通信。目前，數據信息的傳遞和共享主要通過三種方式：車對車(V2V)、車對路(V2R)和路對路(R2R)。利用邊緣計算技術對車輛節點中的敏感數據進行局部處理。同時，非敏感信息通過互聯網傳輸，實現基于車輛(V)和路側單元(RSU)的信息交互。

然而，由于大量設備接入網絡并請求相應的網絡服務，網絡帶寬會被各種智能聯網設備占用，導致服務器處理任務請求速度慢，效率低下。在過去的云計算模式中，將消息處理工作部署在云端，造成消息處理速度慢，數據傳輸延遲，占用高帶寬資源。核心網難以滿足高峰時段回程負荷的延時要求。同時，由于云計算的集中計算特性，會進一步導致節點分布不均，惡化數據傳輸和信息獲取的過程。由于IoV系統通常運行在無線網絡環境中，惡意攻擊者可以很容易地截獲、插入、刪除和修改傳輸的信息。此外，如果在通信過程中車輛的身份信息泄露，車輛的位置和運行軌跡等私人信息可能會暴露出來。因為交通信息的安全性和完整性幾乎關系到對車內人員的保護，一旦傳輸的數據出現錯誤，就有可能造成交通事故和人員傷亡。

為此，我們提出一種基于混合架構的車聯網數據安全存儲與共享方法。

發明內容

上述文獻均未能深入研究如何將區塊鏈和邊緣計算同車聯網有機融合，只是單一的研究區塊鏈+車聯網或邊緣計算+車輛網。為了克服現有技術的不足，解決IoV通信安全問題，本發明提出了一種基于混合架構的車聯網數據安全存儲與共享方法。

一種基于混合架構的車聯網數據安全存儲與共享方法，具體步驟如下：

S1當有車輛V_i想要加入車聯網時，需要分別從TC和PKG獲得相應的公私鑰對，并以此作為類似于傳統網絡中的賬號和登錄密碼；

S2車輛V_i加入到車聯網后，首先隨機選取素數階p，循環群G₁和G₂，生成元g，雙線性映射e:G₁×G₁→G；選取基于密鑰k的加密函數E_k()和解密函數D_k()，其中k是由計算獲得，并非固定數值；密鑰生成階段，TC隨機選擇x_i并計算作為車輛公鑰，車輛可將從TC獲取的公鑰發送給任意一個PKG_i以便獲取相應的私鑰加密、解密階段，V₁對信息m加密并簽名后得到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)并發送給V₂，V₂接收到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)后驗證簽名，若合法，則對密文進行解密，驗證者接收并廣播驗證確認信息，進行共識；否則返回σ＝(c,U₁,U₂,Ver)，不計入區塊；