面向云计算的车载网数据安全传输协议研究
发布时间：2020-11-02 09:35
车载自组织网络,简称车载网(Vehicular ad hoc network,VANET),作为一种移动自组织网络(Mobile ad hoc network,MANET)在交通道路上的应用,已受到学术界与工业界的高度关注。车载网由于其应用场景的特殊性,在设计其协议时必须满足以下需求。首先,车载网中的应用大多安全攸关,在保证功能的前提下,仍必须满足一定的非功能属性,比如用户的隐私性和安全性。其次,为了给用户带来更人性化的驾车体验,车载网需要提供更丰富的计算资源和存储资源。为了实现上述两点,人们开始尝试采用面向云计算的技术来实现更高效、更安全的车载网协议。本文即对面向云计算的车载网数据安全传输协议从两个不同的侧重点展开深入研究。一方面,为了更好的保证车载网应用中用户数据的隐私性与安全性,本文提出了一个基于d-cover-free family的容错批验证算法,并将其应用在云辅助的车载网中。本方案采用化名技术来实现车载网中车辆用户的隐私保护。对于车辆和路边单元(RoadSide Unit,RSU)之间的消息通信,方案采用签名和批验证实现消息的不可否认性。其中批验证的容错是指在批验证过程中,当多个签名中存在少量错误签名时,我们依旧可以识别出有效签名,以此提高验证效率。同时,方案利用云计算作为第三方对消息进行交通分析并为RSU提供计算服务。为了验证本协议的应用性,我们对本协议进行了仿真实验,实验结果表明本协议满足车载网通信要求。另一方面,针对现代车辆性能提高,可用资源增多的现状,本文提出了一种车载云建立以及维护的协议,并实现了车载云中的数据安全传输。我们将车载网中的车辆作为基础设施提供云计算,称为车载云,其中提供资源的车辆称为云成员,请求资源的车辆或其他实体称为云用户。由于车载网的高度动态性,我们需要对车载云进行维护,在车载云中车辆加入或者退出时,协议依旧满足车辆的安全性和隐私性。在云用户请求资源阶段,协议满足消息的机密性和云用户的隐私性。在协议的实验仿真阶段,实验结果表明车载云在建立以及维护阶段的时间代价满足车载网通信需求。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.67;TP309
【部分图文】：
图１．１：?ＶＡＮＥＴ系统结构??车辆是车载自组织网络中最重要的通信节点，车辆可以是私人车辆（属人或者私人公司），也可以是公用的车辆（公共汽车或者提供公共服务
数宇■名批验证技术的目的是在保证签名验证的同埘減少验证的计算代价，＿??原麵是價助有限循环群的同构性，对多个签名中的相同顶或者苘类项进行合并操??作，以减少大开销３ｉ算前次数。如图２．１所示，验证者羊次对多个签名同时进行验??证，若验怔有效，则多个签客均基翁效签名。目前批验怔也被广泛应用在＿网＇隐??签名者??；Ｂ：消息签部ｉｇｎ）一＾?（讓：、＼??—＿??０＾４１?Ｑ?—消纖獅－ｈ；！１）??密钥生成（ＧｅｎＴ＾ｊ＾??：??０ｍ（Ｈ）?消息娜｜卯）——？？?（Ｈ）?＾１＾??密钥生成（Ｇｅｎ）＾＾?、???签名批验证（ＢＶｅｒｉｆ）??ｅｇ）￣消纖（ｓ＿）??瞧＿?Ｌ醫，１??图２．１：数学簦名批验证过事呈??私保护通信协议中以提窩签名的效率［３６，?３７］０根据专用短程通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ?Ｓｈｏｒｔ??Ｒａｎｇｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＤＳＲＣ）协议，＿辆车会周期性的■向慝鼠广播消愿，消篇包??括紧急惰况、附近路面交通信息、自身的位養，周围实体在收到消息后需要对消??息的蠤案性进行验证，为了提高验证效寧ｔ文献［３６，?３７］采用批验证的方法来．加快??消息验证的速度４?Ｚｈａｎｇ在［３８］中指出对某段时间内收到的消息簦名进行批验证??和逐个验证可以节省许多时恂开销。在枇验证中Ｉ最琿想的情况是酿证结果有效，??则．表明验证的簦名均有效《但悬当存在错繫眞名时
本节我们将对云辅助的车载网容错批验证协议的系统结构作具体介绍，本系??统的架构以传统的车载网为基础，加入云计算作为第三方为ＲＳＵ提供计？算资源并??对交通数据进行分析，其模型如图３．１所示０系统架构主要由四类实体构成：云中??心（Ｃｌｏｕｄ?Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＣ）、可信机构ＴＡ、路边单元设施ＲＳＵ以及车辆。现将这四类实??体介绍如下：??一云中心）?可信机构??ｃｃ?ｍ?ｔａ??ｘ?＋路麵出设施??農一Ｍｈ?表ＲＳＵ??ｌｉＬ—ｉＵ?ｉｎ?ｂｈｚｄｕ?ＨＢ??Ｍｒ?ｌ??图３．１：云辅助的车载网容错批验证协议系统架构??？可信机构（ＴＡ）：?ＴＡ是系统中的可信机构，通常选择政府机构或者交通部门??作为ＴＡ。它负责系统的初始化、车辆的注册以及维护车辆注册的成员表，注??册包括为车辆生成多个短期化名以及公私钥。另外，当，恶意车辆广播误导性??消息时，ＴＡ有权检索车辆的真实身份并报告相应执法部门。??２２??
【参考文献】
本文编号：2866872
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.67;TP309
【部分图文】：
图１．１：?ＶＡＮＥＴ系统结构??车辆是车载自组织网络中最重要的通信节点，车辆可以是私人车辆（属人或者私人公司），也可以是公用的车辆（公共汽车或者提供公共服务
数宇■名批验证技术的目的是在保证签名验证的同埘減少验证的计算代价，＿??原麵是價助有限循环群的同构性，对多个签名中的相同顶或者苘类项进行合并操??作，以减少大开销３ｉ算前次数。如图２．１所示，验证者羊次对多个签名同时进行验??证，若验怔有效，则多个签客均基翁效签名。目前批验怔也被广泛应用在＿网＇隐??签名者??；Ｂ：消息签部ｉｇｎ）一＾?（讓：、＼??—＿??０＾４１?Ｑ?—消纖獅－ｈ；！１）??密钥生成（ＧｅｎＴ＾ｊ＾??：??０ｍ（Ｈ）?消息娜｜卯）——？？?（Ｈ）?＾１＾??密钥生成（Ｇｅｎ）＾＾?、???签名批验证（ＢＶｅｒｉｆ）??ｅｇ）￣消纖（ｓ＿）??瞧＿?Ｌ醫，１??图２．１：数学簦名批验证过事呈??私保护通信协议中以提窩签名的效率［３６，?３７］０根据专用短程通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ?Ｓｈｏｒｔ??Ｒａｎｇｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＤＳＲＣ）协议，＿辆车会周期性的■向慝鼠广播消愿，消篇包??括紧急惰况、附近路面交通信息、自身的位養，周围实体在收到消息后需要对消??息的蠤案性进行验证，为了提高验证效寧ｔ文献［３６，?３７］采用批验证的方法来．加快??消息验证的速度４?Ｚｈａｎｇ在［３８］中指出对某段时间内收到的消息簦名进行批验证??和逐个验证可以节省许多时恂开销。在枇验证中Ｉ最琿想的情况是酿证结果有效，??则．表明验证的簦名均有效《但悬当存在错繫眞名时
本节我们将对云辅助的车载网容错批验证协议的系统结构作具体介绍，本系??统的架构以传统的车载网为基础，加入云计算作为第三方为ＲＳＵ提供计？算资源并??对交通数据进行分析，其模型如图３．１所示０系统架构主要由四类实体构成：云中??心（Ｃｌｏｕｄ?Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＣ）、可信机构ＴＡ、路边单元设施ＲＳＵ以及车辆。现将这四类实??体介绍如下：??一云中心）?可信机构??ｃｃ?ｍ?ｔａ??ｘ?＋路麵出设施??農一Ｍｈ?表ＲＳＵ??ｌｉＬ—ｉＵ?ｉｎ?ｂｈｚｄｕ?ＨＢ??Ｍｒ?ｌ??图３．１：云辅助的车载网容错批验证协议系统架构??？可信机构（ＴＡ）：?ＴＡ是系统中的可信机构，通常选择政府机构或者交通部门??作为ＴＡ。它负责系统的初始化、车辆的注册以及维护车辆注册的成员表，注??册包括为车辆生成多个短期化名以及公私钥。另外，当，恶意车辆广播误导性??消息时，ＴＡ有权检索车辆的真实身份并报告相应执法部门。??２２??
【参考文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 刘保;车载自组织网络中安全和隐私保护通信协议的研究[D];华东师范大学;2014年
本文编号：2866872
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/2866872.html
