[发明专利]一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法

说明书

本发明涉及车联网安全通信技术领域，且公开了一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法，具体步骤如下：S1当有车辆V_i想要加入车联网时，需要分别从TC和PKG获得相应的公私钥对，并以此作为类似于传统网络中的账号和登录密码。本发明使用联盟链‑私有链的双链结构来解决通信过程中数据的完整性和安全性问题，在基于身份的数字签密算法中引入用于生成私钥的中心权威，并设计了一种涉及离散中心二项分布的环签名方案，把边缘计算技术与云计算技术结合，达到了车辆网实时、高效的目的，在实用拜占庭容错机制(PBFT)中引入信誉评估算法和节点分级，改善了通信过程中的高时延问题。

技术领域

本发明属于车联网安全通信领域，涉及到信息安全领域中的区块链技术、基于身份的数字签密算法，以及边缘计算技术与云计算技术。

背景技术

据公安部统计，2020年全国新注册登记机动车3328万辆，比2019年增加114万辆，增长3.56％。据数据分析中国每年都发生近20万起交通事故，平均每8分钟就有1人因车祸死亡。在IoV环境下的车辆配备了先进的车载传感器和智能电子设备，并进一步配备无线通信装置车载单元(OBU)，能够有效地完成IoV内部成员之间的交互通信。目前，数据信息的传递和共享主要通过三种方式：车对车(V2V)、车对路(V2R)和路对路(R2R)。利用边缘计算技术对车辆节点中的敏感数据进行局部处理。同时，非敏感信息通过互联网传输，实现基于车辆(V)和路侧单元(RSU)的信息交互。

然而，由于大量设备接入网络并请求相应的网络服务，网络带宽会被各种智能联网设备占用，导致服务器处理任务请求速度慢，效率低下。在过去的云计算模式中，将消息处理工作部署在云端，造成消息处理速度慢，数据传输延迟，占用高带宽资源。核心网难以满足高峰时段回程负荷的延时要求。同时，由于云计算的集中计算特性，会进一步导致节点分布不均，恶化数据传输和信息获取的过程。由于IoV系统通常运行在无线网络环境中，恶意攻击者可以很容易地截获、插入、删除和修改传输的信息。此外，如果在通信过程中车辆的身份信息泄露，车辆的位置和运行轨迹等私人信息可能会暴露出来。因为交通信息的安全性和完整性几乎关系到对车内人员的保护，一旦传输的数据出现错误，就有可能造成交通事故和人员伤亡。

为此，我们提出一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法。

发明内容

上述文献均未能深入研究如何将区块链和边缘计算同车联网有机融合，只是单一的研究区块链+车联网或边缘计算+车辆网。为了克服现有技术的不足，解决IoV通信安全问题，本发明提出了一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法。

一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法，具体步骤如下：

S1当有车辆V_i想要加入车联网时，需要分别从TC和PKG获得相应的公私钥对，并以此作为类似于传统网络中的账号和登录密码；

S2车辆V_i加入到车联网后，首先随机选取素数阶p，循环群G₁和G₂，生成元g，双线性映射e:G₁×G₁→G；选取基于密钥k的加密函数E_k()和解密函数D_k()，其中k是由计算获得，并非固定数值；密钥生成阶段，TC随机选择x_i并计算作为车辆公钥，车辆可将从TC获取的公钥发送给任意一个PKG_i以便获取相应的私钥加密、解密阶段，V₁对信息m加密并签名后得到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)并发送给V₂，V₂接收到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)后验证签名，若合法，则对密文进行解密，验证者接收并广播验证确认信息，进行共识；否则返回σ＝(c,U₁,U₂,Ver)，不计入区块；