[发明专利]一种基于混沌映射的车联网完全会话密钥协商方法

权利要求书

1.一种基于混沌映射的车联网完全会话密钥协商方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

(1)准备过程：

(1.1)系统的初始化：系统包括可信机构TA、路边单元RSU、雾服务器Fog以及配备有OBU的车辆节点V_i；通过TA进行初始化：TA确定基于混沌映射的哈希散列函数h:{0,1}^*→{0,1}^l，TA私钥为δ；

(1.2)雾服务器节点注册；

(1.2.1)雾服务器节点将其自身身份ID_f发送给TA；

(1.2.2)TA收到雾服务器节点的身份信息后，首先选择随机数x和k_δ，大素数n，并且为雾服务器节点计算伪身份PID_f＝h(ID_f||k_δ)，以及其私钥TA广播公共参数{x,n,T(·),PID_f}，其中T(·)为切比雪夫多项式，并将{PID_f,k_δ,SK_f}通过安全通道发送给对应的雾服务器节点；

(1.2.3)雾服务器节点接收并将{k_δ,SK_f}存储为私钥；

(1.3)车辆节点V_i注册；

(1.3.1)车辆节点V_i将其自身身份发送给TA；

(1.3.2)TA收到车辆节点V_i的身份信息后，选择随机数计算车辆节点V_i伪身份私钥并将通过安全通道发送给车辆节点V_i；

(1.3.3)车辆节点V_i接收消息并将存储；

(2)会话密钥协商过程：

(2.1)群管理员车辆节点V_i与雾服务器节点之间的密钥协商；

(2.2)群内车辆节点V_i密钥协商：

2.根据权利要求1所述的基于混沌映射的车联网完全会话密钥协商方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中雾服务器节点与群管理员车辆节点V_i之间的密钥协商具体步骤为：

(2.1.1)群车辆管理员随机选择α∈Z_n，时间戳计算ξ₁＝T_α(x)modn，将发送给雾服务器节点；

(2.1.2)雾服务器节点检查时间戳的新鲜度，并选择当前时间戳计算发送给TA；

(2.1.3)TA检查然后通过验证等式是否相等，若相等，即完成对雾服务器节点的验证，然后计算再通过验证等式是否相等，若相等，即验证群车辆管理员节点，当两次验证均通过后进行步骤(2.1.4)，否则丢弃消息；

(2.1.4)雾服务器节点首先检查随机选择β∈Z_n，计算ξ₂＝T_β(x)modn，然后计算和群管理员车辆节点V_i之间的会话密钥SK_if≡T_β(ξ₁)modn，M_if＝h(SK_if||ID_f||ξ₁||ξ₂)，将发送给群管理员车辆节点V_i；

(2.1.5)群管理员车辆节点V_i首先检查时间戳然后计算SK′_if≡T_α(ξ₂)modn，M′_if＝h(SK′_if||ID_f||ξ₁||ξ₂)，然后通过验证等式是否成立进而验证σ_f，若相等，则存储与雾服务器节点之间的会话密钥，否则丢弃消息。

3.根据权利要求1所述的基于混沌映射的车联网完全会话密钥协商方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中群内车辆节点V_i密钥协商的具体步骤如下：

(2.2.1)车辆节点V_i随机选择其私钥x_i∈Z_n，随机数k_i∈{0,1}^k，计算在群内广播k_i和y_i分别为群内秘钥协商过程中计算的参数；

(2.2.2)车辆节点V_i选择随机数r_i∈Z_n，然后计算以及然后在群内广播K_i,i+1、z_i、C_i、MAC_i和sid_i则分别为群内秘钥协商过程中为便于计算而使用的参数；

(2.2.3)群管理员车辆计算通过得到(ID_i||z_i)，然后群管理员通过验证等式是否相等，来验证组内车辆节点V_i；只有通过验证后，才能进行以下组内密钥协商的步骤，否则丢弃消息；

(2.2.4)车辆节点V_i计算：然后在群内广播而L、R和T_i则分别为会话秘钥协商过程中为便于计算而使用的参数；

(2.2.5)车辆节点V_i从群内广播的消息得到T₁,T₂....T_m，然后验证是否成立，在验证等式相等后，则计算群会话密钥:sk_i＝h(k₁||...||k_n)，最后计算conf_i＝h((y_i,k_i)||...||(y_n,k_n))进行会话确认，然后计算sc_i＝h(sid_i||conf_i)mod n和在群内广播

sk_i、conf_i、y_n、k_n、D_i和sc_i则分别是会话秘钥确认过程中为便于计算而使用的参数；

(2.2.6)群管理员车辆节点V_i进行验证，即验证等式是否成立，对于所有j∈{1,...,n}\{i}；若成立，则群内车辆会话秘钥协商成功。