[发明专利]一种基于虚拟Mix-zone的VANETs位置隐私保护系统及方法

说明书

一种基于虚拟Mix‑zone的VANETs位置隐私保护系统及方法。第三方信任机构在初始化阶段向车辆单元所在车辆节点和路边单元颁发公私钥对、假名和证书；控制服务器检测车辆节点假名更换，负责车辆节点假名更换过程、信誉值颁发和更新；车辆单元随车辆节点移动过程中在不同的路边单元之间切换移动，车辆单元在车辆节点的当前假名即将过期且无其他车辆节点请求建立虚拟Mix‑zone时请求建立虚拟Mix‑zone。本发明将基于虚拟Mix‑zone的位置隐私保护方案应用在VANETs中车辆节点的位置隐私保护中，在车辆密度不稳定时有效提高车辆节点的隐私保护强度；使用信誉机制激励自私车辆节点进行合作更换假名，有效保证目标车辆搜索到一定数量合作者，进一步保证车辆节点的位置隐私保护强度。

技术领域

本发明属于网络安全技术领域，特别涉及一种基于虚拟Mix-zone的VANETs位置隐私保护系统及方法。

背景技术

随着移动自组织网络以及无线传感器技术的快速发展，车辆自组网(vehicularad hoc networks，VANETs)出现并迅速普及。VANETs是移动自组网与无线传感器技术在智能交通领域中的具体应用，是一种自组织、分布式的车辆间通信网络。VANETs由车辆单元(on-board unit，OBU)和路边单元(road side unit，RSU)组成，允许车辆在高速行进过程中与其他车辆(vehicle-to-vehicle，V2V)或路边基础设施(vehicle-to-infrastructure，V2I)进行通信，以构建一个车辆间、车辆与路边基础设施之间的多跳通信网络。VANETs可以为用户提供超视范围内的实时路况信息(如拥堵、事故等)和其他车辆节点的状态信息(如车速、位置、行进方向等)以进行事故规避和交通线路优化，VANETs还能够为用户提供基于位置的服务(Location Based Service，LBS)，如导航、紧急事件预警以及休闲娱乐等，从而达成车辆间协同安全驾驶、交通决策支持、交通智能调度、交通收费服务、实时交通信息发布、无线增值信息服务等智能交通目标。

VANETs在交通安全和交通效率的提高方面发挥着重要作用，但随着LBS在VANETs中的广泛应用，其隐私安全问题日益突出。LBS利用定位技术(GPS全球定位技术、WiFi接入定位等)为使用者提供与位置相关的个性化服务。但相关服务极易造成车辆位置隐私的泄露，因此在VANETs中必须要实现位置隐私的保护。车辆节点位置隐私主要分为三类：通信隐私——保护消息发送者与接收者的身份及消息内容；方位隐私——保护车辆节点的物理方位；路径隐私——保护车辆节点的行动轨迹。

更换假名是对车辆位置隐私保护的一种方法。建立Mix-zone是VANETs中更换假名的一种常见方案，多个车辆在一个区域内同时更换假名，以混淆新旧假名的关联。但在常规Mix-zone方案中车辆密度较小、合作车辆节点较分散可能导致其位置隐私强度降低。在建立虚拟Mix-zone能在车辆密度不稳定时达到较高的隐私强度，但其中足迹签名集会带来较大的计算和通信开销。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于虚拟Mix-zone的VANETs位置隐私保护系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于虚拟Mix-zone的VANETs位置隐私保护系统，包括：第三方信任机构TA、若干个控制服务器CS和若干个路边单元RSU；第三方信任机构TA分别通过网络与控制服务器CS以及路边单元RSU连接，车辆单元OBU与路边单元RSU相连；车辆单元OBU与控制服务器CS或第三方信任机构TA通信需通过路边单元RSU；路边单元RSU负责车辆单元OBU与第三方信任机构TA、控制服务器CS间的通信以及车辆单元OBU的网络接入；

第三方信任机构TA与控制服务器CS完全可信，车辆单元OBU之间互不可信，车辆单元OBU与路边单元RSU之间互不可信；