基于车联网的辅助云交通安全方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线网络技术领域，特别涉及一种在云平台上的交通安全方法，可用 于交通系统的智能化管理和智能动态信息服务。
【背景技术】
[0002] 车联网是指车与车、车与人、车与传感器设备等交互，实现车辆与公众网络通信的 动态移动通信系统。通过以上交互，实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，对该多源 信息进行处理，根据不同功能需求对车辆进行有效的引导。
[0003] 如今，随着汽车数量的增多，道路负担日益加重，交通拥堵现象已成为一种社会关 注的热点问题。它不仅对经济造成了影响，更是对环境进行破坏。为了解决此问题，相关学 者提出了两种方案：
[0004] 一 种解决方案是：学者K.Collins和G.Muntean在INF0C0MWorkshops 2008,IEEE.中提出的"Avehicleroutemanagementsolutionenabledbywireless vehicularnetworks"，该方法主要利用文本路线聚合算法对用户车辆路况信息进行处理。 首先通过GPS接收网络来聚合保存各用户车辆行驶路线相关信息，即位置，行驶方向，行驶 车速。然后通过分析该信息来评定相关道路的密度，以此来反映道路的拥挤情况。密度大 的则道路状况拥挤，反之则道路状况良好。该方案的缺点是：由于该信息中只含有用户车辆 的车速、位置和方向，因此只能判断当前时间段道路是否有拥堵现状，对交通拥堵情况并没 有预见性。同时该方案对用户信息并未进行加密，使得攻击者可以通过截取用户的GPS反 馈信息获得用户的行驶信息，泄露个人隐私。
[0005] 另一种解决方法是：当前政府交通管理部门提出的交通状态反馈机制。即通过实 时收集用户车辆反馈的路况信息来对相关道路拥堵状况做出判断，并将判断结果广播至所 有用户车辆，车辆根据该广播信息来对自己的路线进行修改。该方案的缺点：对用户反馈信 息的准确性并未做出判断，如果该信息中含有虚假信息，则对该广播路况信息的准确性造 成影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对已有技术的不足，提出一种基于车联网辅助云交通安全方 法，以确保反馈信息的安全性和真实性，提高广播路况信息的准确性。
[0007] 本发明的技术思路是：通过用户车辆周期性的将自己的路线加密传递给路测单元 RSU，通过路测单元RSU将收集的信息识别加密后发送给服务云SC;同过服务云SC对加密 的信息进行解密，得出在下一刻某条路上行驶的车辆数量，同时通过对信息的分析处理，得 出一个平衡值返回至路测单元RSU;通过每个路测单元RSU将该路线信息广播给各用户车 辆；各用户会根据该信息决定行驶路线，避免潜在的交通拥堵风险。
[0008] 根据上述思路，本发明的实现方案包括如下：
[0009] (1)建立一个由信托机构TA，服务云SC，路测单元RSU和车载单元0BU构成的通信 框架；
[0010] ⑵利用公共参数（9,61，匕，^)2，对信托机构了4系统进行初始化，其中(1为椭圆 曲线离散对数序列的随机点，匕，Gt分别为相同素数阶循环群，e表示从Gi，G2-Gt的双线 性映射，PSGi中的任意点；
[0011] (3)信托机构TA对服务云SC发放证书CertTAiSC，同时，服务云SC计算得出加密公 钥（n，g)和私钥λ，并将加密公钥（n，g)发布给所有的路测单元RSU;
[0012] (4)信托机构TA向路测单元RSU传递证书CertTA,RSU，路测单元RSU在获得这个证 书后通过同态加密Paillier算法计算出相应的私钥SKRSU，并将该私钥SKRSU传递给用户车 辆V。
[0013] (5)用户车辆￥1通过Pre-Store哈希链获得足够的假名PID值，并计算出这些假 名PID对应的私钥SKlij;
[0014] (6)路测单元RSU将证书发送给用户车辆Vi，用户车辆1接收到证书后验证其真 实性，如果真实，则用户车辆通过从PBC库中选择的224比特MNT椭圆曲线对加密路线信息 进行签名，并将路线信息发送至路测单元RSU，否则，断开与该RSU的通信；
[0015] (7)路测单元RSU收集到用户车辆发送的行驶路线后，首先利用Paillier公钥密 码系统分批验证各个路线的真实性，如果验证为真实，则路测单元RSU聚合路线，并对每条 道路上所有经过的路线进行标记，再将其发送给服务云SC;
[0016] (8)当服务云SC接收到路测单元RSU传来的路线信息后，首先验证传输信息的真 实性，如果真实，分批对该信息进行解密和有效性判断，并根据道路的行车容量以及交通状 况给出各车辆的交通诱导信息，然后将该信息通过安全信道发送给路测单元RSU，否则，摒 弃该信息；
[0017] (9)路测单元RSU收到给交通诱导信息后，广播给相应区域内所有的车载单元 0BU;车载单元0BU收到该诱导信息后，根据情况选择相应的行车路线。
[0018] 本发明具有如下优点：
[0019] 1)本发明由于利用同态加密算法对各模块信息流进行加密，同时利用基于身份签 名IBE算法对各个模块进行签名，解决了通信信息泄露问题，确保了用户车辆的个人隐私， 提高了车内网通信机密性；
[0020] 2)本发明由于在利用IBE身份签名时，使用了从PBC库中选择的224比特MNT椭 圆曲线执行签名，缩小了路线信息流的大小，降低了信息流传输的延迟；
[0021] 3)本发明由于在路测单元RSU模块，只对&素数阶循环群进行三次运算，从而避 免计算过度，降低了计算开销。
【附图说明】
[0022]图1是本发明使用的系统模型图；
[0023] 图2是本发明的实现流程图；
[0024] 图3是本发明中的路线哈希链图；
[0025] 图4是用本发明和现有P2R2TM方法在不同速度下的通信开销对比图；
[0026] 图5是本发明和现有P2R2TM方法在不同线路消息数量下的证书验证时间对比 图；
[0027] 图6是本发明和现有P2R2TM方法在同态加密参数η为512比特和2048比特下的 加密时间对比图。 具体实施方案
[0028] 下面结合附图对本发明的实施和效果作详细说明。
[0029] 参照图1，本发明使用的车联网通信系统，包括信托机构ΤΑ、服务云SC、路测单元 RSU和车载单元0BU。
[0030] 所述信托机构ΤΑ，是一个在车联网中可信赖的管理中心，用于将每个辖区分成若 干个区域，然后在每个区域中产生安全的证书，公钥信息；
[0031] 所述服务云SC，主要对不同区域各路测单元RSU发送的行驶路线信息进行处理， 得出最优化的路线信息；
[0032] 所述路测单元RSU，主要作为服务云SC和车载单元0BU中间的通讯媒介，采用 DSRC技术分别与服务云SC和车载单元0BU进行通讯，同时也作为网关来负责识别每一个车 载单元0BU的身份信息。
[0033] 所述车载单元0BU，通过广播相关路线状态信息来改善道路状况，道路安全，并向 司机、乘客广播来自服务云SC的道路反馈信息。
[0034]参照图2，本发明的实现步骤如下：
[0035] 步骤1，信托机构ΤΑ发布公共参数来对系统进行初始化。
[0036] (la)信托机构ΤΑ随机选择两个数Q，Q'e&和私钥s，并计算公钥Ppub=sPeGp 其中A为素数阶循环群，P为Gi中的任意值；
[0037] (lb)信托机构ΤΑ将所有线路按照其所能承载的汽车密度分为η个区域；
[0038] (lc)信托机构ΤΑ选择哈希函数H1:{0，1：T-Z'i= 1，2,3,同时发布系统参数 (q，GdGT，e，P，Ppub，Q，Q'HdH2,H3)至各区域内的路测单元RSU，其中氏，H2,H3为三个哈希 数组，q表示椭圆离散曲线队列，匕和Gτ分别是素数阶循环群1和素数阶循环群T，e表示 GyG2-Gt的映射，Ppub是信托机构TA的公共密钥。
[0039] 步骤2，信托机构TA对服务云SC发放证书CertTA,sc。
[0040] (2a)信托机构ΤΑ选择随机数ReZ作为服务云SC的私钥，并计算公钥PKS。:PKsc =RP，其中R为随机数，P是素数阶循环群A中的任意值；
[0041] (2b)信托机构TA对服务云SC生成签名：σTASC=Sign(s，PKJ，其中s为信托机 构TA的私钥；
[0042] (2c)信托机构TA获得证书：CertTA,sc=(PKsc，σTASC)，并将该证书发送给服务云 SC〇
[0043] 步骤3,服务云SC计算加密公钥（n，g)和私钥λ，并将加密公钥（n，g)发布给路 测单元RSU。
[0044] (3a)服务云SC从整数群Z中选择随机数λ作为服务云SC的私钥；
[0045] (3b)利用同态加密Paillier算法，取任意两个素数ρ,q，令g=pq，计算η= lcm(p-1) (q-1)，得到公钥（n,g)，其中lcm表示最小公倍数函数。
[0046] 步骤4,信托机构TA向路测单元RSU发放证书CertTAiRSU。
[0047] (4a)信托机构ΤΑ计算对路测单元RSU的签名消息〇 TA,RSU:
[0048] 〇 TA，RSU=Sign(s，RSUIIDy)，
[0049] 其中s为任意随机数，RSU表示路测单元，Dy为信托机构TA划分的第y个区域，y 为1到η的任意整数，η为信托机构ΤΑ所划分的区域总数；
[0050] (4b)信托机构向路测单元RSU发放证书CertTAiRSU:
[0051 ]CertTA_RSLJ - (RSU