车联网中数据传输安全的关键技术研究
发布时间：2020-12-20 00:32
随着车联网和智能网联汽车的发展,车联网的数据安全问题越来越受到重视,论文围绕车联网数据传输安全中的数据防篡改、数据加密、身份认证等内容展开研究,其研究具有重要理论意义和应用价值。论文的主要工作如下:1.研究了目前常用的加密算法,并以柯克霍夫原则为安全性分析前提,分析了常用加密算法的安全性。结合车联网数据传输的两类典型场景分别设计了基于可信中心节点的AES密钥交换与通信加密方案和基于无可信中心节点的ECC密钥交换+AES数据加密的通信方案。2.提出了基于链式存储、哈希认证和CBC-MAC结合的本地存储数据防篡改算法。通过实验证明了该算法在存储空间占用、签名生成与签名认证耗时方面均优于CBCMAC算法。3.提出基于区块链思想构建分布式区块链CA系统进行车联网通信节点身份认证的方法。设计了双链和双区块类型混和结构的CA区块链,通过权威节点更新链加速区块生成者的权限确认,通过普通链接和区块确认机制充分保证分布式CA的安全性能。通过实验分析了分布式CA相较于其他CA系统的时间性能优势、空间性能优势和安全性能优势。4.设计和实现了融合上述算法的车载数据安全网关。对网关的各功能模块进行了软硬件设计和...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斯巴达密码棒
东南大学硕士学位论文8综合考虑可行性，在绝大多数应用场景中使用的序列密码为同步序列密码，文献[52]研究了一种异步序列密码的应用，如有兴趣可以参考。图2-2序列加密示意图图中表示原始明文序列的第位，表示当前密钥序列的第位，表示加密后密文序列的第位。需要说明的是，序列加密的基本单位是位，而不是字符或者字节，位的值只有0或1两种，即,,{0,1}。其加密和解密公式见式2-1和式2-2。实际上这两个公式都是异或运算。=(+)mod2(2-1)=(+)mod2(2-2)同步序列密钥的加密解密流程如图2-3所示。图中，原始数据位序列X与密钥序列K进行异或运算后得到密文序列Y；将Y经由不安全信道发送至接收方，接收方再将密文序列Y与同一个密钥序列K进行异或即可得到原始明文序列X。以ASCII明文数据“ABC”为例，其对应的十六进制为0x41,0x42,0x43，即二进制位序列1~24为：010000010100001001000011假设此时的二进制密钥位序列1~24为：000001100001011110011111则得到的对应二进制密文位序列1~24为：010001110101010111011100即十六进制数据0x67,0x55,0xDC，在ASCII码中0x67为小写字母’g’，0x55为大写字母’U’，而0xDC在ASCII码中属于未定义字符，无法显示。即能显示的加密后数据为“gU”，实际此时用ASCII表示明文已经没有意义了。而密文序列“0x67,0x55,0xDC”经过相同的密钥序列再次异或时即可得到原始明文数据“ABC”。图2-3同步序列密钥的加密与解密可见序列加密最核心的部分就是密钥生成器，一个理论绝对安全的密钥生成器应该为真实的随机数生成器，如通过多次随机抛质量均匀分布的硬币、AD传感器的采集噪声等。在车辆上安装对应的传感器并不困难，但是一个棘手的问题在于数据的接收方需要一个完全一致的随
东南大学硕士学位论文8综合考虑可行性，在绝大多数应用场景中使用的序列密码为同步序列密码，文献[52]研究了一种异步序列密码的应用，如有兴趣可以参考。图2-2序列加密示意图图中表示原始明文序列的第位，表示当前密钥序列的第位，表示加密后密文序列的第位。需要说明的是，序列加密的基本单位是位，而不是字符或者字节，位的值只有0或1两种，即,,{0,1}。其加密和解密公式见式2-1和式2-2。实际上这两个公式都是异或运算。=(+)mod2(2-1)=(+)mod2(2-2)同步序列密钥的加密解密流程如图2-3所示。图中，原始数据位序列X与密钥序列K进行异或运算后得到密文序列Y；将Y经由不安全信道发送至接收方，接收方再将密文序列Y与同一个密钥序列K进行异或即可得到原始明文序列X。以ASCII明文数据“ABC”为例，其对应的十六进制为0x41,0x42,0x43，即二进制位序列1~24为：010000010100001001000011假设此时的二进制密钥位序列1~24为：000001100001011110011111则得到的对应二进制密文位序列1~24为：010001110101010111011100即十六进制数据0x67,0x55,0xDC，在ASCII码中0x67为小写字母’g’，0x55为大写字母’U’，而0xDC在ASCII码中属于未定义字符，无法显示。即能显示的加密后数据为“gU”，实际此时用ASCII表示明文已经没有意义了。而密文序列“0x67,0x55,0xDC”经过相同的密钥序列再次异或时即可得到原始明文数据“ABC”。图2-3同步序列密钥的加密与解密可见序列加密最核心的部分就是密钥生成器，一个理论绝对安全的密钥生成器应该为真实的随机数生成器，如通过多次随机抛质量均匀分布的硬币、AD传感器的采集噪声等。在车辆上安装对应的传感器并不困难，但是一个棘手的问题在于数据的接收方需要一个完全一致的随
【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链实用拜占庭容错共识算法的改进[J]. 甘俊,李强,陈子豪,张超. 计算机应用. 2019(07)
[2]一种用于终端小型设备的轻量级椭圆曲线加密算法[J]. 刘艳,郎显赫,裴少婧. 科学技术与工程. 2019(02)
[3]车联网信息技术高速公路预警与应急避险模型[J]. 刘海洋,冯仲科,吴云鹏,呼诺,冯泽邦. 交通运输系统工程与信息. 2018(06)
[4]基于CA认证的Web平台设计与实现[J]. 赵凯. 中国现代教育装备. 2018(21)
[5]车载FlexRay总线安全协议的设计与实现[J]. 韩正士,秦贵和,赵睿,刘毅,梁云龙. 西安交通大学学报. 2018(12)
[6]比特币挖矿攻击研究[J]. 韩健,邹静,蒋瀚,徐秋亮. 密码学报. 2018(05)
[7]LTE-V2X车联网技术、标准与应用[J]. 陈山枝,胡金玲,时岩,赵丽. 电信科学. 2018(04)
[8]基于FPGA的Leap-forward型线性反馈移位寄存器在伪随机序列算法中的应用[J]. 郝洪伟. 控制与信息技术. 2018(02)
[9]RSA中大素数生成算法优化及电路实现[J]. 郑朝霞,吴旭峰,季媛媛,刘尹. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[10]一种基于模运算和扩展欧几里得定理的喷泉码[J]. 朱文杰,易本顺,甘良才,姚渭箐. 电子学报. 2017(04)
博士论文
[1]网联汽车信息安全问题及CAN总线异常检测技术研究[D]. 于赫.吉林大学 2016
[2]车载自组织网络安全关键技术研究[D]. 刘伎昭.西安电子科技大学 2016
[3]车联网的安全机制及关键技术研究[D]. 王群.南京理工大学 2016
[4]Rijndael中若干关键问题的研究[D]. 崔杰.中国科学技术大学 2012
[5]移动自组网络环境下密钥管理及安全组播研究[D]. 徐邦海.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]BRaft：一种拜占庭容错的Raft算法[D]. 李辰洋.华南理工大学 2018
[2]智能网联汽车安全网关技术的研究与实现[D]. 张鸥.电子科技大学 2018
[3]基于密钥管理和无中心化加密的网联汽车信息安全的设计与实现[D]. 戴婕.北京邮电大学 2018
[4]基于区块链的车联网数据交换系统设计[D]. 张永乐.天津工业大学 2018
[5]GSM系统A5/1和A5/2加密算法的攻击研究[D]. 梁斌.西安电子科技大学 2014
[6]RSA算法在数字签名中的应用[D]. 宋树军.中国石油大学 2007
本文编号：2926856
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斯巴达密码棒
东南大学硕士学位论文8综合考虑可行性，在绝大多数应用场景中使用的序列密码为同步序列密码，文献[52]研究了一种异步序列密码的应用，如有兴趣可以参考。图2-2序列加密示意图图中表示原始明文序列的第位，表示当前密钥序列的第位，表示加密后密文序列的第位。需要说明的是，序列加密的基本单位是位，而不是字符或者字节，位的值只有0或1两种，即,,{0,1}。其加密和解密公式见式2-1和式2-2。实际上这两个公式都是异或运算。=(+)mod2(2-1)=(+)mod2(2-2)同步序列密钥的加密解密流程如图2-3所示。图中，原始数据位序列X与密钥序列K进行异或运算后得到密文序列Y；将Y经由不安全信道发送至接收方，接收方再将密文序列Y与同一个密钥序列K进行异或即可得到原始明文序列X。以ASCII明文数据“ABC”为例，其对应的十六进制为0x41,0x42,0x43，即二进制位序列1~24为：010000010100001001000011假设此时的二进制密钥位序列1~24为：000001100001011110011111则得到的对应二进制密文位序列1~24为：010001110101010111011100即十六进制数据0x67,0x55,0xDC，在ASCII码中0x67为小写字母’g’，0x55为大写字母’U’，而0xDC在ASCII码中属于未定义字符，无法显示。即能显示的加密后数据为“gU”，实际此时用ASCII表示明文已经没有意义了。而密文序列“0x67,0x55,0xDC”经过相同的密钥序列再次异或时即可得到原始明文数据“ABC”。图2-3同步序列密钥的加密与解密可见序列加密最核心的部分就是密钥生成器，一个理论绝对安全的密钥生成器应该为真实的随机数生成器，如通过多次随机抛质量均匀分布的硬币、AD传感器的采集噪声等。在车辆上安装对应的传感器并不困难，但是一个棘手的问题在于数据的接收方需要一个完全一致的随
东南大学硕士学位论文8综合考虑可行性，在绝大多数应用场景中使用的序列密码为同步序列密码，文献[52]研究了一种异步序列密码的应用，如有兴趣可以参考。图2-2序列加密示意图图中表示原始明文序列的第位，表示当前密钥序列的第位，表示加密后密文序列的第位。需要说明的是，序列加密的基本单位是位，而不是字符或者字节，位的值只有0或1两种，即,,{0,1}。其加密和解密公式见式2-1和式2-2。实际上这两个公式都是异或运算。=(+)mod2(2-1)=(+)mod2(2-2)同步序列密钥的加密解密流程如图2-3所示。图中，原始数据位序列X与密钥序列K进行异或运算后得到密文序列Y；将Y经由不安全信道发送至接收方，接收方再将密文序列Y与同一个密钥序列K进行异或即可得到原始明文序列X。以ASCII明文数据“ABC”为例，其对应的十六进制为0x41,0x42,0x43，即二进制位序列1~24为：010000010100001001000011假设此时的二进制密钥位序列1~24为：000001100001011110011111则得到的对应二进制密文位序列1~24为：010001110101010111011100即十六进制数据0x67,0x55,0xDC，在ASCII码中0x67为小写字母’g’，0x55为大写字母’U’，而0xDC在ASCII码中属于未定义字符，无法显示。即能显示的加密后数据为“gU”，实际此时用ASCII表示明文已经没有意义了。而密文序列“0x67,0x55,0xDC”经过相同的密钥序列再次异或时即可得到原始明文数据“ABC”。图2-3同步序列密钥的加密与解密可见序列加密最核心的部分就是密钥生成器，一个理论绝对安全的密钥生成器应该为真实的随机数生成器，如通过多次随机抛质量均匀分布的硬币、AD传感器的采集噪声等。在车辆上安装对应的传感器并不困难，但是一个棘手的问题在于数据的接收方需要一个完全一致的随
【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链实用拜占庭容错共识算法的改进[J]. 甘俊,李强,陈子豪,张超. 计算机应用. 2019(07)
[2]一种用于终端小型设备的轻量级椭圆曲线加密算法[J]. 刘艳,郎显赫,裴少婧. 科学技术与工程. 2019(02)
[3]车联网信息技术高速公路预警与应急避险模型[J]. 刘海洋,冯仲科,吴云鹏,呼诺,冯泽邦. 交通运输系统工程与信息. 2018(06)
[4]基于CA认证的Web平台设计与实现[J]. 赵凯. 中国现代教育装备. 2018(21)
[5]车载FlexRay总线安全协议的设计与实现[J]. 韩正士,秦贵和,赵睿,刘毅,梁云龙. 西安交通大学学报. 2018(12)
[6]比特币挖矿攻击研究[J]. 韩健,邹静,蒋瀚,徐秋亮. 密码学报. 2018(05)
[7]LTE-V2X车联网技术、标准与应用[J]. 陈山枝,胡金玲,时岩,赵丽. 电信科学. 2018(04)
[8]基于FPGA的Leap-forward型线性反馈移位寄存器在伪随机序列算法中的应用[J]. 郝洪伟. 控制与信息技术. 2018(02)
[9]RSA中大素数生成算法优化及电路实现[J]. 郑朝霞,吴旭峰,季媛媛,刘尹. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[10]一种基于模运算和扩展欧几里得定理的喷泉码[J]. 朱文杰,易本顺,甘良才,姚渭箐. 电子学报. 2017(04)
博士论文
[1]网联汽车信息安全问题及CAN总线异常检测技术研究[D]. 于赫.吉林大学 2016
[2]车载自组织网络安全关键技术研究[D]. 刘伎昭.西安电子科技大学 2016
[3]车联网的安全机制及关键技术研究[D]. 王群.南京理工大学 2016
[4]Rijndael中若干关键问题的研究[D]. 崔杰.中国科学技术大学 2012
[5]移动自组网络环境下密钥管理及安全组播研究[D]. 徐邦海.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]BRaft：一种拜占庭容错的Raft算法[D]. 李辰洋.华南理工大学 2018
[2]智能网联汽车安全网关技术的研究与实现[D]. 张鸥.电子科技大学 2018
[3]基于密钥管理和无中心化加密的网联汽车信息安全的设计与实现[D]. 戴婕.北京邮电大学 2018
[4]基于区块链的车联网数据交换系统设计[D]. 张永乐.天津工业大学 2018
[5]GSM系统A5/1和A5/2加密算法的攻击研究[D]. 梁斌.西安电子科技大学 2014
[6]RSA算法在数字签名中的应用[D]. 宋树军.中国石油大学 2007
本文编号：2926856
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