[发明专利]一种基于区块链的车联网车车快速通信认证方法及系统

说明书

本发明公开一种基于区块链的车联网车车快速通信认证方法及系统，依次包括以下步骤：车辆初始化，车车通信认证，车辆更新证书，车辆注销证书。本发明基于区块链技术提供车车通信的认证协议，通过车辆在车联网中的证书注册、更新和注销操作，实现去中心化的车车实时认证，且在认证过程中基于区块链的智能合约提供车辆相关的日志和历史记录；并且本发明能够同时保护车辆的隐私信息，消除车辆证书与身份信息之间的关联性，阻止基于车辆证书的恶意跟踪识别；本发明基于区块链的智能合约技术，通过设计轻量级的车辆客户端，使得存储在区块链上的车辆证书的检索效率从O(n)提升为O(1)。本发明为车联网中的车车通信认证提供安全、高效、隐私保护协议。

技术领域

本发明涉及车联网通信的隐私保护处理基础，具体涉及一种基于区块链的车联网车车快速通信认证方法及系统。

背景技术

车联网作为信息化与工业化深度融合的重要领域，对促进汽车、交通、信息通信产业的融合和升级，对自动驾驶技术创新、车辆运营大数据等相关产业生态和价值链体系的重塑具有重要意义。车联网的动态性和高速移动性，决定了车辆之间的通信有极高的时间和效率要求。因为车辆上携带的计算单元(On-board Unit，OBU)的计算能力有限，通信的计算消耗也必须严格控制。

车联网中存在的通信安全和隐私泄露问题，也越来越引起主管部门和用户的关注。车联网作为新兴产业，数据的采集、利用和分享等问题，尚未得到规范化管理。车联网信息服务所采集的如车主身份信息、车辆静态信息、动态信息以及用户的驾驶习惯等，都属于用户个人隐私，在车联网通信过程中容易受到攻击而导致车辆安全驾驶问题及隐私泄露。因此，从车主的角度来讲，他们希望尽可能多的获取交通安全信息而尽可能少的泄露自己的隐私信息。

区块链具有去中心化及信息不可篡改的特点，具有提供数据完整性验证的能力。通过区块链技术来保证车联网的安全和隐私问题，成为新的研究方向。然而目前将区块链技术应用于车联网的认证方案中普遍存在以下问题：(1)车车之间的认证需要在线的第三方权威机构或者是RSU的协助；(2)在认证过程中，车辆需要查询证书注销列表(certificate revocation list,CRL)以确认车辆证书的状态，这增加了认证时间开销；(3)在车辆注册获得证书的过程中，没有提供身份保留机制，恶意车辆可以利用合法车辆的身份信息进行证书的注册。

因此，目前亟待解决的问题总结如下：

(1)如何高效的完成去中心化的车辆间的认证而无需在线的RSU或者是TPA的协助下？

(2)在不需要额外的计算和时间开销的情况下获知通信车辆的信誉、历史行为记录等信息？

(3)如何在区块链上存储车辆的认证相关信息而不受到安全和隐私泄露的威胁？

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于区块链的车联网车车快速通信认证方法及系统，本发明为车联网中的车车通信认证提供安全、高效、隐私保护协议。

技术方案：本发明的一种基于区块链的车联网车车快速通信认证方法，依次包括以下步骤：

S1、参数初始化

车辆通过第三方权威机构TPA获取车辆加密后的ID、线下密钥fsk和线下公钥fpk，然后TPA对车辆的ID依次进行加密签名，车辆收到签名信息σ^fsk后存储于车载单元OBU；

S2、车辆获取证书

车辆通过向通信范围内的路侧单元RSU发送注册申请当RSU收到注册申请后，依次进行以下步操作：(a)查找区块链中的数据确认该车辆的当前状态，(b)验证车辆的签名和公钥，(c)通过TPA确认车辆的真实性；若上述三步操作均验证成功，RSU则生成新的交易(注册类型)并广播到车联网中，然后RSU作为矿工通过区块链的共识机制将该新交易加入新区块；

S3、车车通信认证