面向車聯網的群密鑰管理方案的研究.pdf

1、隨著物聯網(Internet of Things，簡稱IoT)技術的快速發(fā)展與廣泛應用，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，如智能醫(yī)療、智能家居、智能產業(yè)和智能交通等。車聯網(Internet of Vehicles，簡稱IOV)是物聯網技術在交通系統(tǒng)領域的應用，有望改善目前的道路交通狀況、確保道路駕駛安全，是構建未來智慧城市的重要組成部分。車聯網群組通信作為車聯網通信系統(tǒng)的主要通信方式，受到學術界和產業(yè)界的密切關注。
　　車聯網通信

2、系統(tǒng)中，車輛規(guī)模較大、車輛的位置不斷變化、車載自組織網的拓撲結構不斷改變、無線信道中存在各種攻擊、報文丟包率大，使得車聯網群組通信的安全和效率受到挑戰(zhàn)。群密鑰管理是保證群組通信安全、群通信開銷合理的關鍵。本文立足于車聯網環(huán)境，以群密鑰管理為研究對象，研究車聯網下具有隱私保護功能的群密鑰管理方案以及帶自愈能力的群密鑰分配方案。本文的主要研究工作如下:
　　首先，介紹車載自組織網絡和群密鑰管理等技術背景，描述群密鑰管理方案和自愈群密鑰

3、分配方案的研究現狀，分析現有研究工作的特點及其存在的不足。
　　其次，針對現有的群密鑰管理方案密鑰管理開銷較大、未協調車輛的身份隱私保護和可問責性之間的矛盾、忽略車聯網中相鄰路邊單元(Road Side Unit，簡稱RSU)之間的盲區(qū)如何獲取服務等問題，本文提出一個面向服務的隱私保護群密鑰管理方案，利用車輛的假名綁定自身所訂購的服務保護車輛身份隱私，并能在可信機構的協助下追溯車輛真實身份，解決問責、合理收費問題，基于中國剩余定理

4、設計群密鑰因子，使服務群的成員能夠以一個模運算獲得群密鑰，提高了群密鑰更新的效率，降低了群密鑰更新的開銷。此外，整個方案采用一個集中式的群密鑰管理框架，加密服務的群密鑰不會因為車輛跨RSU移交而改變，能適應車輛頻繁跨RSU移交的車聯網環(huán)境。對該方案的安全性分析和效率分析表明，該方案具有身份隱私保護性、身份可追溯性、抵抗合謀攻擊的能力，并具有較少群密鑰管理開銷，相比于現有方案，具有明顯的優(yōu)勢。
　　然后，針對車聯網中群會話密鑰在不可

5、靠的無線信道上分配容易丟失，影響群組通信問題，本文提出了一個輕量級的自愈群密鑰分配方案。該方案設計訪問控制多項式和群密鑰以指數的形式廣播，并在廣播消息中增加消息驗證碼，實現了群密鑰的保密性和廣播認證，利用滑動窗口機制恢復丟失的群會話密鑰，緩解了通信開銷。并針對車聯網的子群和群間通信場景，提出子群自愈群密鑰分配和安全群間通信方案，實現了子群之間的信息共享和信息保密。安全性分析證明該方案具有通用自愈群密鑰分配方案安全模型中定義的各項安全性以