用于车载网络传输的属性集加密方法

发布时间：2020-06-28 14:56

【摘要】：得益于V2X和传感器技术的快速发展,车辆的状态可以被准确地测量,并统一地被存储在云端。这些状态可以看作是一个无限属性的集合,例如车辆周围的车辆密度,信号强度等。所以车辆可以被看作是一个移动的单元,即:状态可被测量,同时状态的熵值很大。在车联网中,车和车之间的单播通信是必须要被加密的,之前的方法是通过DH算法协商出一个会话密钥,然后使用该会话密钥对接下来的通信进行加密,这种方法提出的时候,还没有出现车联网,它并不适用于车联网,因为它需要事先知道通信对端的IP,而且需要较长时间建立会话密钥,同时,每次通讯都需要一个密钥,即每发送一次数据包,就更换密钥。对于车联网这种链路变化迅速的网络,应尽可能缩短甚至取消会话密钥建立过程。在这里,我们提出属性集加密方法来改善车载自组织网络传输效率问题。随着交通道路需求的增长,传统移动自组织网络急需创建一种特殊的,并针对于交通道路的自组织网络,这种特殊的自组织网络被称为VANET(Vehicular Ad-hoc network)。因为不同的应用区域有不同的特点,根据车辆的特点来设计VANET,才能让自组织网络在车辆通讯中得到最好的应用。车辆移动性非常强,在无线通信中,与传统的自组织网络相比,VANET的稳定性、实时性有很好的保证。也正是因为车载网络在这方面的特点,使得它在应用领域变得越来越广,使得人们在驾驶上享受到更多的服务。这些服务让驾驶人具有更加良好的驾驶体验,例如气象信息提醒、加油站地址提示、服务区地址提示等。与此同时,它也具有很多关于安全方面的服务,如紧急情况预警、路况信息提醒、变道辅助等,这些服务就是依靠数据交互实现的。由此可见,车辆之间数据传输就会面临一些安全问题。例如,如何确保数据不丢失、不被盗取、不被篡改等一些其他隐私安全问题。现阶段端对端网络传输选用的是IKE(Internet Key Exchange)协议,传输过程之前,主要包括安全协议部分和密钥协商两大部分。在SA协商后,使用DH算法来用于密钥交换的传输和分配,再使用AH和ESP协议对包进行封装,以保证数据安全。IPSec协议中是有一个协商的过程,主要是针对所有的安全参数,其中包括加密和鉴别算法、加密和鉴别密钥、密钥生存周期等。为了确保建立SA(Security Association),占了很大的开销,并且在通信过程中,每做一次发包,都要进行一次密钥协商。这样以来,在通讯之前要花很多的时间去做协商工作,不太符合现有的车载网络环境。居于当前车辆分布式系统,每辆车都在动态实时的环境下运行,为了达到更高的要求,提高在车载网络传输的高效性和安全性,我们需要在不降低安全的情况下,尽可能缩短数据传输前协商时间,降低数据传输的平均延时和带宽开销。正因为如此,本文提出的一种属性集加密方法,减少在数据传输前这些大量的准备工作,达到高效性、安全性。在如今车辆环境中,一个可信的云端环境和车载单元都非常容易实现,这就使我们的工作有了可靠的前提保证。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6
【图文】：

车辆密度,时延,属性集,加密算法

第 5 章实验、仿真与结论31图5.3 车辆密度为25的时延图图5.4 车辆密度为100的时延图从这两幅图中，很清楚的看到，在属性集加密算法的传输过程中，LTE传输相对 WAVE 来说，发包频率对延时影响非常小。随着发包频率的增大，车辆之间传输所占延时增加比较快，所以占用属性集加密算法的整个过程的延时比例增加也比较明显。通过这个实验，总体来看，属性集加密算法在端对端传输时，即使在过高的车辆密度和发包频率下，也是满足于真实环境需要的。

车辆密度,时延,属性集,加密算法

31图5.3 车辆密度为25的时延图图5.4 车辆密度为100的时延图从这两幅图中，很清楚的看到，在属性集加密算法的传输过程中，LTE传输相对 WAVE 来说，发包频率对延时影响非常小。随着发包频率的增大，车辆之间传输所占延时增加比较快，所以占用属性集加密算法的整个过程的延时比例增加也比较明显。通过这个实验，总体来看，属性集加密算法在端对端传输时，即使在过高的车辆密度和发包频率下，也是满足于真实环境需要的。

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