[发明专利]车载自组织网络的车辆伪名更改方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种可根据车辆隐私的需求动态更改伪名，实时广播心跳报文；适用于车辆密集的十字路口、单向道路或高速公路保护车辆的车载自组织网络的车辆伪名更改方法。

背景技术

随着无线通信技术、车载嵌入式计算以及各类车载传感器等关键技术的迅速发展，车载自组织网络(Vehicular ad hoc network，VANET)被认为是当前实用程度较高的特大规模移动自组织网络。车载自组织网络是由车与车、车与路边单元(Roadside Units，RSUs)相互通信构成的安全、快速、有效、结构开放的车辆间通信的智能交通系统，能够实现事故告警、辅助驾驶等应用。例如在事故告警应用中，司机能够依靠车载通信在超视距的范围内获得其他车辆的车况(如车速、方向、位置、刹车板压力等)和实时路况信息，从而有效避免交通事故和拥塞，使车辆交通更加安全迅捷。VANET由于广阔的应用前景及其巨大的社会经济效益，而受到了各国政府，学术界以及产业界等的高度重视。

然而在车载自组织网络事故告警、辅助驾驶应用中，车辆需要频繁地广播心跳报文。这些心跳报文包括位置、时间、方向、速度、加速/减速等信息。攻击者可以利用这些心跳报文跟踪感兴趣的车辆或者还原他们的行驶轨迹，严重危害人们的隐私安全。因此，设计有效的位置隐私保护机制，成为车载自组织网络部署中一个至关重要的基础性、关键性问题。

尽管可以借助于伪名技术发送匿名心跳报文，但攻击者仍旧可以利用位置、时间、速度之间的时空关联性将这些报文联系起来而获得目标车辆的位置隐私。一些学者利用静态混合区域来解决位置隐私问题，其思想是所有车辆在离开静态混合区域之前更换伪名。如果静态混合区域面积很大，那么车辆至少需要等待较长的时间才能发送心跳报文。如果静态混合区域面积较小，攻击者很容易猜测位置和伪名之间的关联。Sampigethaya等学者提出了代理通信策略，即相邻的车辆之间形成一个通信小组，由组长代表小组成员对外发布心跳报文。由于车辆快速行驶、组内成员变化非常大，该方法对查询处理时间和通信时间要求非常高。Carianha等学者提议在车辆密集的区域部署由RSUs所建立的加密静态混合区域。当车辆在混合区域内，所有的通信都必须加密。然而，混合区域位置预先固定，如果车辆的旧伪名生命期限已到，但是该车辆可能在混合区域外面。

针对上述静态混合区域的弊端，一些学者提出了动态混合区域位置隐私保护方法。例如Li等学者通过更改车辆行驶速度大小和方向实现动态更改伪名，然而在实际中，更改车辆的行驶方向在单向道路上或者高速公路上是不可行的，除此之外，车辆仍旧需要等待一段时间才能广播心跳报文，不适合实时性的安全驾驶应用。Song等学者提出基于密度的位置隐私(Density-based Location Privacy，DLP)方法，其思想是当车辆i的邻居节点数目大于k-1时更改伪名，然而该方法无法应用在车辆稀疏的道路上。

上述所有的位置隐私保护方法均考虑车辆密集的道路或者十字路口，而对于车辆稀疏的城郊道路、单向道路、高速公路并没有考虑；此外，还存在1)混合区域内禁止通信，无法适用于实时驾驶；2)没有考虑车辆隐私的差异性，实际上不同车辆的隐私需求不一样的，如警车、救护车的隐私需求相对于普通车辆高。

中国专利授权公开号：CN101720059A，授权公开日2010年6月2日，公开了一种车载移动自组织网络路由的实现方法，包括以下步骤：每个交叉路口设置节点，源节点在转发数据包时，可以向自己所在路段一端距离目的节点较近的节点转发；节点在转发数据包时，首先判断邻居表中是否有距目的节点更近的节点，若有，则直接将数据包转发给对应的节点；否则按照路段选择算法选择相邻的不是刚刚接收数据包的路段，并且路段方向靠近目的节点的路段，然后指定所选路段上另一端节点为路段接收端节点；路由节点从不同路段接受到相同源节点发送来的同一个数据包时，选择一条接收数据包成功率较高，且延迟时间较短的最优路径，同时禁用那些非最优接收路径。不足之处是，功能单一，没有车辆位置隐私保护功能。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的车载自组织网络的车辆位置隐私保护过程中，没有考虑车辆隐私的差异性，无法应用于车辆稀疏的道路、单向道路或高速公路，混合区域内车辆需要等待一段时间后广播心跳报文的不足，提供了一种可根据车辆隐私的需求动态更改伪名，实时广播心跳报文；适用于车辆密集的十字路口、单向道路或高速公路保护车辆的位置隐私的车载自组织网络的车辆伪名更改方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：