[发明专利]一种基于代理车辆的消息认证方法

说明书

本发明公开了一种基于代理车辆的消息认证方法，涉及车载自组织网络技术领域，该方法包括系统初始化过程，Ta生成包含系统密钥和系统公钥的系统参数并将所述系统参数加载到车辆的防篡改设备中；车辆伪身份生成，所述车辆通过注册获取所述防篡改设备为其生成的伪身份PIDi及对应的密钥；RSU接收验证请求车辆发送的签名消息，并根据消息数量判断是否采用代理车辆协助RSU对签名消息进行认证，所述代理车辆为RSU覆盖区域内具有额外计算资源的车辆。本申请减轻了RSU的认证负担，提高RSU认证的效率，且减少了RSU的信息丢包率，提高了行车安全。

技术领域

本发明涉及车载自组织网络技术领域，具体涉及一种基于代理车辆的消息认证方法。

背景技术

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network，VANET)是一种连续的自配置式，无需基础设施网络，它是无线通信和联网技术进步的结果。随着5G 通信技术的应用普及，VANET的研究已成为人们关注的热点之一。

一般地，VANET中的通信可分为两种类型：车对车(V2V)通信和车对基础设施(V2I)通信。两种类型的通信均由专用短程无线通信(DSRC)协议控制。通过使用DSRC协议，每辆车的车载单元OBU和附近的车辆以及路边单元(RSU)进行通信。VANET中的车辆交通状况主要依靠网络节点间周期性地发送信息，利用这些信息车辆可以提前获得预警，并及时调整行驶状态，从而能够有效地避免交通事故的发生。

而VANET的网络模型主要包括安全层和通信层，其中安全层由TA和防篡改设备组成。TA是一个权威的第三方，它负责将密钥分发给所有实体，并且具有在发生任何恶意情况时追溯到车辆真实身份的能力。TA为注册的车辆分配一个防篡改装置TPD，根据VANET标准，安装在车辆车载单元中的TPD负责存储安全材料并实施所有加密操作。另一方面，通信层由V2I和V2V模块组成。V2V通信系统可提供通信范围内所有同级车辆的消息。V2I通信和广播系统可为驾驶员提供交通和娱乐信息。

由于VANET采用无线通信方式，攻击者很容易控制通信链路从而更改、删除和重放交通信息来造成安全威胁。并且在VANET的许多应用中，车辆往往将其身份信息以明文形式发送给RSU或其他车辆，一旦攻击者捕获车辆身份信息，就会导致车辆的身份、行驶路线等隐私发生泄漏。因此，信息泄露以及冒充、修改、重放攻击等是VANET面临的主要安全威胁，这些威胁可能导致交通混乱或安全事故。

尽管人们已经对VANET消息认证进行了大量研究，但随着社会车辆的日益增加，交通密集的环境下的RSU接收消息数量十分庞大，使得RSU的处理任务越来越繁重，这时传统的认证方法很难及时完成所有消息的认证工作，从而导致很多重要消息因认证时延而丢失。因此，对VANET来说需要满足下面三个基本要求：首先，提高VANET中用户节点签名与认证的效率；其次，有效阻止攻击者对VANET环境中通信节点的恶意攻击；最后，实现对VANET环境中对用户身份的隐私保护与传输数据的安全保护。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于代理车辆的消息认证方法，该方法通过计算具有额外计算资源的车辆节点充当代理车辆，并通过代理车辆对消息进行验证并签名后发送给RSU，RSU再对代理车辆输出签名消息进行验证的过程；该消息认证方法通过一个简单的式子来解决前面所述的用户节点签名与认证效率问题，从而实现利用额外计算资源的车辆节点充当代理车辆，协助RSU完成认证工作。

本发明提供的具体技术方案为：一种基于代理车辆的消息认证方法，包括：

系统初始化过程，Ta生成包含系统密钥和系统公钥的系统参数并将所述系统参数加载到车辆的防篡改设备中；

车辆伪身份生成，所述车辆通过注册获取所述防篡改设备为其生成的伪身份PIDi及对应的密钥；