[发明专利]一种车联网环境下高效匿名身份认证方法

说明书

本发明提供了一种车联网环境下高效匿名身份认证方法，属于车联网安全技术领域。其技术方案为：该方法包括以下步骤：车辆线下注册、线上注册和快速身份认证。本发明的有益效果为：本发明设置了临时身份凭证Token机制，实现车辆匿名双向通信的同时，提高了认证效率；利用区块链分布式账本模式，既保证了数据可追溯性、不可篡改性，又解决了车联网传统的PKI认证中心化造成的身份认证效率较低、易被攻击等问题；区块链PBFT共识机制和智能合约的结合大大减少了传统方法的认证时延。

技术领域

本发明涉及车联网安全技术领域，尤其涉及一种车联网环境下高效匿名身份认证方法。

背景技术

车联网(Internet of vehicles,IOV)是由车辆自组网(Vehicular Ad-HocNetwork， VANET)和移动互联网组成的开放异构网络，通过车、路、管理平台的实时关联与感知实现智能交通，并提供交通安全、信息娱乐等服务。

车联网基本结构主要由交通管理中心(TRC)、路边单元(RSU)、车载单元(OBU)三个主体部分构成：

(1)交通管理中心(TRC)是VANET中最高权威机构，与路边单元(RSU)通过有线连接，主要负责交通参与者初始化，核心信息保存等；

(2)路边单元(RSU)分布在十字路口及道路两旁，提供车辆接入、身份验证等相关服务；

(3)车载单元(OBU)安装在车辆嵌入式设备中，作为车辆的通讯模块，与周围车辆交互信息。

在车联网中，车辆必须周期性地广播交通车辆的身份、当前位置、速度等相关信息给其周围的所有车辆，恶意车辆可以通过分析消息与发送者的关系，获取车辆驾驶者的隐私 (身份、位置等)信息，对车辆用户的隐私造成潜在的威胁。而身份的合法性认证是开放交通环境中车联网其他一切应用安全的基础，身份认证不仅包括对接入车辆身份合法性的校验，以保证通信双方身份的真实性，同时还需保证用户的隐私，以匿名方式进行。由于车联网开放性、自组织、快速移动等特性，带来以下问题：

(1)身份认证的高效性：车辆运动速度快、RSU覆盖范围有限，车辆需要频繁进行身份验证，然而RSU提供认证服务需要一定时间。为避免造成认证拥堵，高效认证成为关键。

(2)认证节点的安全性：车联网中的认证节点RSU大多独立化，无人操作和管理。攻击者可以轻易访问认证设备，一旦认证节点遭到攻击或数据被篡改，将会严重影响交通安全。

(3)隐私性：车辆在RSU覆盖范围内享受服务和共享数据的同时，应该具有匿名性，以最小化隐私的泄露。隐私的泄露会带来以下威胁：

a)伪装攻击：网络外部的非法攻击者伪装合法车辆身份轻易加入网络，导致系统通信的紊乱。

b)消息篡改：攻击者通过篡改中心数据库中的身份数据，使得车辆间或车与路边单元、服务器间通信故障。如伪造虚假应用请求，或创建虚假响应，造成在合法车辆不知情的情况下与非法车辆共谋，对车联网络造成极大破坏。

c)窃听：攻击者采用信道监听方式，获取车辆的敏感数据，进行不法交易。

因此，研究如何适应车联网自身特点的身份认证方案，消除车联网推广应用的安全障碍，受到国内外学者的广泛关注。

车联网目前普遍采用PKI(Public Key Infrastructure)认证机制，通过为车辆分发唯一编号并提供CA证书进行身份认证，其缺点是由于认证节点的中心化导致中心节点任务繁重、无法代理且易攻陷，此短板效应会引起用户敏感信息等数据泄露，且无法有效保护用户身份隐私。基于此，匿名认证技术层出不穷，可分为以下几种方式：