车联网中基于身份和消息认证的安全机制研究

发布时间：2020-07-20 22:02

【摘要】：随着无线网络技术的发展,车载自组织网络(VANET:Vehicular Ad hoc Networks)成为近些年网络技术研究的热点。车联网作为物联网与智能交通的结合产物,借助通信、互联网等行业的发展优势,融合人工智能、大数据、云计算等先进技术,为汽车行业以及人们的出行生活带来了巨大的变化。随着无人驾驶技术的逐渐成熟,车联网因为其具有的特点:节点移动速度快、建立连接时间短、环境开放性强等,带给车联网系统不少安全问题。车联网所面临的安全问题主要有用户的隐私保护以及其他的安全攻击,为了车辆行驶安全和人们的隐私、财产、生命的安全,车联网网络安全是车联网推广及应用的重中之重。本文重点研究车联网隐私保护安全问题,首先分析了车联网的网络模型,并根据车联网的特点分析了车联网中的安全特性,以此提出了车联网的安全需求。梳理了车联网关于消息认证方案的国内外研究现状。论文结合密码学知识,针对车联网的特定应用场景,对车联网中的安全问题作出研究。针对车联网中用户身份认证的安全问题,提出一种多因素身份认证方案:在使用传统的用户名和密码的认证方案的基础上,结合用户生物特征,组成了一种用户名、密码和生物特征的多因素身份认证方案,并对该方案进行了安全性分析,确认其满足用户身份认证的安全需求。针对车联网中消息认证问题,在研究车联网中消息认证的国内外研究现状的基础上,改进出了一种在车联网中高效的消息认证方案,并对此方案进行了安全性分析,在满足车联网网络安全需求的同时,进行了计算开销与通信开销分析。该改进方案使得计算开销减少了85%但通信开销增加了16%。本文搭建了基于OMNeT++、SUMO和Veins的仿真模拟环境,并在仿真中构建了模拟高速公路的网络模型。在此二次开发的仿真平台上仿真了本文的消息认证方案,得到网络中的消息丢失率和消息时延的结果,结果表明消息丢失率下降且消息时延降低。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP309;U495
【图文】：

图 1.1 DSRC 通信的分层体系结构图车载自组织网络是一种超大规模的新型移动自组织网络如图 1.2[9-10]，它主要由三部分构成：车载单元 路旁通信单元和可信机构；车载单元（OBU：On Board Unit）是安装在每辆车上的无线通信设备，相当于车联网中的移动终端 在车联网中每个车载单元相当于一个节点，多个车载单元可以组成一个多跳的自组织网络；路旁通信单元（RSU：Road Side Unit）通常是指安装在道路两旁或道路上的通信及计算机设备，它能够作为车联网中的通信节点与车载单元进行通信，接收并处理车载单元发送的数据，它还可以将传输的数据通过多跳的方式发送给车联网中的其他车辆；可信机构（TA：Trusted Authentication），用于存储车辆的信息，能够识别车辆是否合法，能够在车辆发生交通事故时可以及时的锁定肇事车辆

图 1.1 DSRC 通信的分层体系结构图网络是一种超大规模的新型移动自组织网络如图 1.2[9-10]，它主要路旁通信单元和可信机构；车载单元（OBU：On Board Unit）是设备，相当于车联网中的移动终端 在车联网中每个车载单元相元可以组成一个多跳的自组织网络；路旁通信单元（RSU：Roa道路两旁或道路上的通信及计算机设备，它能够作为车联网中的信，接收并处理车载单元发送的数据，它还可以将传输的数据通中的其他车辆；可信机构（TA：Trusted Authentication），用于存辆是否合法，能够在车辆发生交通事故时可以及时的锁定肇事车

图 4.1 本节方案中消息认证用到的 VANET 系统结构方案中需要的符号及其定义如表 4.1 所示 表 4.1 符号及符号含义符号 符号含义TA 可信中心RSU 路边单元iV第 i 个车辆TPD 防篡改装置iRID第 i 个车辆的真实身份iPWD第 i 个车辆的密码iAID第 i 个车辆的匿名身份

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本文编号：2764007