[发明专利]一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法

说明书

本发明公开了一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法。首先，TA设置循环群的阶数及其相关的映射，选择密钥并根据密钥生成公钥，公开相关参数并进入就绪状态。相关设备在向TA提交注册请求时，TA采用安全的单项哈希函数生成设备密钥，并发送至该设备。设备在进行签名时，车辆采取随机数的方式对密钥进行掩盖，并生成相关验证信息发送至RSU，RSU则根据双线性映射的方法对车辆进行身份认证；当车辆之间进行通信时，通过消息签名以保证消息的完整性，相关车辆在收到相关信息后采取双线性映射的方法对其进行验证；通过对双线性映射算法的优化，减少算法时间复杂度的目的，减少时延；采取二分查找的方式，降低查找成本。

技术领域

本发明属于计算机密码学、车联网技术领域，尤其涉及一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法。

背景技术

车载自组织网络(VANET)是由多种无线传感器组成，以车辆、路侧单元、可信实体等为节点的网络拓扑结构，节点之间通过通信以获取交通信息、道路状况、车辆定位等服务。近年来，随着车辆使用率的急速增长，VANET面临着多方面的挑战，尤其是通信方面，对通信过程中的效率与安全问题提出了更高层次的要求。在实际应用中，车辆高移动速度的特性所造成的VANET拓扑结构频繁变化的差异性促使其相较于传统网络模型具有更高的效率需求；此外，出于对个人隐私信息的保护及监管的需求，在安全方面更需要保证用户的匿名性与监管部门对恶意信息的可追溯性。针对以上场景，需要高效且安全的VANET认证方法。

针对VANET的认证是指处在同一网络下的设备在信息交流前所进行的身份认证程序，以避免潜在的恶意设备所发起的网络攻击。为保护个人隐私，身份认证技术大多基于零知识证明理论，即在不泄露相关信息的基础上证明自身的合法权益，如在VANET身份认证领域中常用的椭圆曲线加密算法及双线性映射方法，通过在本设备上对密钥进行处理，在不泄露自身密钥的情况下来证实其身份的合法性，在安全及效率方面都有着不俗的表现。因此，通过加密的手段是减少整体通信开销的一个可行的解决方案。但是考虑到车辆快速通行的场景，需要VANET在身份认证方面具备批量认证的功能，以此减少车辆通信时延，提高通行效率，目前主流的处理方法通常采用批处理的方式以减少时延，但其效果通常依赖于设备能力，对部分低处理能力的设备并不友好，这在VANET中尤为突出；此外，也有部分身份认证技术在算法上进行优化，但在效率方面仍旧有很大的提升空间。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法,以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法的具体技术方案如下：

一种基于双线性映射的车载自组织网络的批认证方法，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化，TA设置系统参数及进入就绪状态以接受设备注册；

步骤2，车辆及RSU注册，车辆及RSU设备通过安全的加密通道发送其唯一身份标识至TA，TA为其生成用于身份认证的密钥，将该设备信息存储至数据库并标记为已注册，再将密钥发送至对应设备；

步骤3，生成签名，车辆根据密钥生成相应的签名，通过随机数的方式对密钥信息进行掩盖，并将签名信息发送至相关RSU设备；

步骤4，身份认证，RSU接受到车辆发送的签名信息后，通过双线性映射方法对车辆进行身份认证；

步骤5，消息签名，车辆在生成签名的基础上，根据密钥对相关消息进行签名，通过随机数的方式对密钥信息进行掩盖，并将签名、消息及消息签名发送至附近车辆；

步骤6，消息验证，车辆接收到其他车辆发送的相关信息后，通过双线性映射方法对车辆进行身份认证及消息完整性验证；

步骤7，批验证，RSU在短时间内接收到大量认证请求时，则对请求中的认证信息进行合并，并进行批量认证。