[发明专利]基于同态加密的车辆自组织网络的认证系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于同态加密的车辆自组织网络的认证系统及方法，解决现有技术中存在认证成本高和效率低的技术问题。认证方法包括：路侧单元及车辆注册，路侧单元注册请求模块和可信机机构对路侧单元注册响应模块完成路侧单元的注册，车辆注册请求模块和可信机机构对车辆注册响应模块完成车辆的注册；车辆生成当前假名，V2R阶段车辆认证请求模块生成车辆当前假名；V2R阶段认证，V2R阶段车辆认证请求模块、V2R阶段路侧单元认证响应模块以及可信机构认证响应模块共同完成V2R阶段认证；V2V阶段认证，V2V阶段车辆认证请求模块、V2V阶段路侧单元认证响应模块以及可信机构认证响应模块共同完成V2V阶段认证。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，特别涉及一种车辆安全通信过程中的认证系统及方法，可用于车辆自组织网络中车辆的认证。

背景技术

随着无线网络和全球定位系统等技术的快速发展，车辆自组织网络可以通过收集、分析、处理和传播交通信息，为交通参与者提供准确实时的交通信息服务。车辆自组织网络可以大大提高交通信息共享的程度，有效缓解道路交通拥堵、交通事故和环境污染等问题，以满足用户的多样化需求。

车辆自组织网络的认证系统通常由三种不同的主体组成：车辆V，路侧单元 RSU和可信机构TA。可信机构TA是认证机构，可由交通管理机构等第三方机构担任。有限数量的RSU被固定安装在路边用于车辆和路侧单元间的通信(V2R)，同时，车辆间的通信(V2V)允许每个车辆监视其他车辆的位置，速度和车道变化信息，以便自动预测潜在的碰撞。

在车辆自组织网络中，针对车辆认证提出过很多的方案。其中，提出了群签名方案，使用群密钥对消息进行签名，确保无法从签名消息获得某个群成员的轨迹，保证了不可链接性，但此类方案的验证开销和密钥更新开销都很大，还提出了公钥方案，采用集中式的可信机构生成证书，使用证书进行验证，但此类方案存在车辆证书过多不易管理的问题。为解决上述问题，提出了假名方案，使用假名代替证书，利用数字签名机制代替传统的证书管理过程，既提高了认证的效率又降低了成本。

车辆自组织网络在数据安全和用户隐私等方面也面临着诸多挑战，为更好地保护车辆用户隐私，采用了一种新兴的同态加密方法。从目前公开的资料来看，相关领域的研究机构已经进行过针对同态加密的研究，例如，Wei Jiang等人在其发表的论文“No one cantrack you:Randomized authentication in Vehicular Ad-hoc Networks”(2017IEEEInternational Conference on Pervasive Computing and Communications(PerCom)2017：197-206)中公开了一种没有人可以追踪你：车辆自组织网络的随机认证系统及方法，该系统采用同态加密方法，使用系统的主密钥生成车辆的随机假名，在验证车辆随机假名的过程中，验证服务器需要从注册服务器接收车辆的随机假名，同时车辆和注册服务器分别依据指定时间间隔生成对应的随机假名，完成车辆假名的更新。但是，该方案存在的不足之处是：验证服务器需要存储大量的假名，造成存储成本过高的问题，此外，在指定的时间间隔内更新假名，这要求严格的时间同步，在现实中难以实现，同时降低了认证的效率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于同态加密的车辆自组织网络的认证系统及方法，用于解决现有技术中存在的存储成本高和认证效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于同态加密的车辆自组织网络的认证系统，包括可信机构模块以及可信机构模块连接的多个路侧单元模块，每个路侧单元模块包括多个车辆模块。

所述路侧单元模块，包括路侧单元注册请求模块、V2R阶段路侧单元认证响应模块和V2V阶段路侧单元认证响应模块，其中：