[发明专利]基于环签名的车队安全管理系统及方法、车辆管理平台

说明书

本发明属于车联网技术领域，公开了一种基于环签名的车队安全管理系统及方法、车辆管理平台，在椭圆曲线的基础上对车队成员的身份做基于身份的环签名；利用椭圆曲线、区块链、环签名对车队成员的身份进行隐匿与公钥更新、认证消息发送者的身份与更新会话密钥；利用区块链公布车辆的公钥证书和信誉值；车辆通过路边单元查询周围车辆的公钥、公钥有效性、当前信誉值，避免恶意车辆的加入；公钥的更新可以避免当用户的私钥受到安全性威胁时，信息被恶意车辆截获和篡改。本发明有效防止了注册用户的隐私和车队成员的隐私遭到泄露，确保车队中成员通信的安全。

技术领域

本发明属于车联网技术领域，尤其涉及一种基于环签名的车队安全管理系统及方法、车辆管理平台。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着汽车工业和城市化的发展，车辆的数量正在迅速增加。据估计目前全球注册的汽车超过10亿辆。这个数字将在未来10到20年内翻倍。这一现象导致了现代交通系统的关键问题进一步加重，例如交通拥堵，交通事故，能源浪费和空气污染。交通拥堵的成本往往超过浪费燃油和时间的成本；交通拥堵造成车辆排放的废气也被认为是造成空气污染的关键因素。虽然投资道路建设可以缓解交通拥堵，但是巨大的建设成本和有限的土地可用性，使得在一定程度上是不可取的。要解决这些问题，一种有效的方法就是将从以个人为主的驾驶模改变成以车队为主的驾驶模式。通常，基于车队的驾驶模式是一组有共同利益的车辆合作驾驶模式，其中车辆依次跟随前一车辆并与之保持一个小而几乎恒定的距离，从而形成一个车队。基于车队的驾驶模式有很多优点，首先，同一车队的车辆彼此之间距离的减小可以增加道路容量，交通拥堵可以相应的得到减少。其次车队的格局可以相对的减少能耗和废气的排放量，从而减小车辆排放的废气对大气污染。最后，基于车队的驾驶模式有利于车辆的通信(例如：数据共享或传播)由于周围车辆的位置相对固定。这将大大提高车载网络的性能。与此同时，包括美国在内的几个发达国家已经推出无人驾驶汽车，并且将对无人驾驶汽车的使用合法化为自驾车。除了无人驾驶应用技术，车队可以通过利用现代无线通信来促进这项技术。在实践中，车辆的通信功能可以动态地形成移动无线道路上的网络，称为车载自组织网络。可以提供两种类型的无线技术通信：车到车(V2V)的通信和车到基础设施(V2I)的通信。因此，它可以被认为是一个基于车队的车载网络系统，其中所有车辆通过车辆进行通信，并以基于车队的模式驱动。基于车队的通信网络中，对成员身份的验证和对成员间传输信息的加密为车队内部的安全通信提供了保障。环签名由于具有无管理者和完全匿名的特性，在电子投票，电子货币及匿名举报等方面有着广泛的应用。基于身份的环签名是基于身份的公钥密钥技术与环签名技术的融合，既具有环签名的匿名性和不可伪造性，又避免了传统公钥框架下复杂的数字证书管理，传统的基于身份的环签名方案一般基于双线性对的构造。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的基于身份的环签名方案类型众多，但大多数方案都基于双线性对运算，在安全性以及运算速度方面存在不少问题。

(2)传统公钥基础设施(PKI)框架下的环签名体制面临的两个主要问题：首先是用户公钥证书的管理。PKI体系下，用户的身份与其公钥通过数字证书进行绑定。当用户数量庞大时，证书的管理与验证将占用大量的系统资源，成为整个系统应用的瓶颈。在环签名体制中，这一问题尤为明显。验证者不仅需要验证签名者的公钥证书，还要验证环中其他用户的公钥证书，签名者本人在签名之前也需要验证环中其他用户的证书，以保证自身的匿名性。当环中用户数量较多时，签名和验证的效率会受到严重影响。

(3)环签名机制拥有自发性、无条件匿名性等特点，能够用来隐藏签名者的身份信息。但在某些特殊情况下，需要追踪消息发送者的真实身份。

解决上述技术问题的难度和意义：