【摘要】：本文結(jié)合近些年有關(guān)車聯(lián)網(wǎng)的研究熱點(diǎn)和挑戰(zhàn),以車聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的有效傳輸和隱私保護(hù)等需求為出發(fā)點(diǎn),媒體接入控制(Medium Access Control,MAC)協(xié)議、假名機(jī)制和跨層協(xié)作調(diào)度等方面進(jìn)行深入研究,主要的創(chuàng)新點(diǎn)和貢獻(xiàn)可以歸納為以下幾個(gè)方面:1.車聯(lián)網(wǎng)MAC層性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)在車聯(lián)網(wǎng)中,MAC層的設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的有效傳輸發(fā)揮著重要作用。本文針對(duì)IEEE 802.1 lp/1609.4和分布式時(shí)分多址接入(Time Division Multiple Access,TDMA)MAC協(xié)議下的傳輸性能進(jìn)行分析,并結(jié)合CSMA和TDMA的優(yōu)點(diǎn),提出了多信道協(xié)作的基于載波監(jiān)聽的時(shí)分接入(Carrier Sensing with Time Division Multiple Access,CS-TDMA)協(xié)議。在CS-TDMA中,節(jié)點(diǎn)通過(guò)CSMA的方式來(lái)預(yù)留專用時(shí)隙,一旦節(jié)點(diǎn)成功預(yù)留到時(shí)隙后,在一定區(qū)域內(nèi)將采用TDMA的方式來(lái)周期性廣播安全類消息。同時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)周圍車輛的密度來(lái)進(jìn)行自適應(yīng)信道切換,以此提高安全類消息的傳輸質(zhì)量和信道資源的利用率。通過(guò)理論分析與仿真結(jié)果,本文證明了CS-TDMA協(xié)議能夠更好的支持車聯(lián)網(wǎng)中安全類消息的傳輸效率和可靠性,并有效的提高了信道資源的利用效率。2.抵御MAC層連接攻擊的假名機(jī)制研究車聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾[私保護(hù)通常依賴于假名機(jī)制和假名更換策略來(lái)實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)有的假名機(jī)制極少考慮對(duì)通信開銷和數(shù)據(jù)傳輸性能的影響,以及與MAC層操作之間的兼容性。本文發(fā)現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)開放的環(huán)境下,竊聽者可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)在MAC層的操作對(duì)其新舊假名進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛身份和行駛軌跡的隱私泄露。本文分析了在基于載波監(jiān)聽多址接入(Carrier Sense Multiple Access,CSMA)和TDMA的MAC機(jī)制下,通過(guò)節(jié)點(diǎn)的接入特征對(duì)其進(jìn)行假名連接的可行性,并提出一種新的隱私攻擊方案——通過(guò)MAC層感知的假名連接攻擊。本文進(jìn)一步提出抵御MAC層連接攻擊的假名(MAC layer Attack Resistant Pseudonym,MARP)機(jī)制,以此研究在全自治的分布式假名機(jī)制中,節(jié)點(diǎn)可以取得的隱私性能�；谄骄鶊�(chǎng)理論,作者對(duì)MARP機(jī)制中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行假名更換的過(guò)程進(jìn)行建模,對(duì)節(jié)點(diǎn)的假名年齡、匿名集大小和敵手連續(xù)追蹤時(shí)間進(jìn)行量化分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了分析模型的準(zhǔn)確性,并證實(shí)了MARP機(jī)制可以有效抵御MAC層假名連接攻擊,保證車輛節(jié)點(diǎn)的位置隱私。同時(shí),MARP機(jī)制帶來(lái)了可以容忍的通信開銷,提高了車輛節(jié)點(diǎn)安全類消息傳輸?shù)目煽啃浴?.基于SDN的信道與假名資源協(xié)作管理研究為了滿足車聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS和隱私保護(hù)需求,信道資源和假名資源的調(diào)度需要協(xié)作和有效進(jìn)行。本文提出利用SDN實(shí)現(xiàn)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中不同層級(jí)網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)作調(diào)度和按需分配。本文提出了基于軟件定義的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),并在此架構(gòu)上提出了基于MAC層感知的假名(MAC layer Aware Pseudonym,MAP)機(jī)制。在MAP機(jī)制中,本地RSU云作為路邊OpenFlow的交換機(jī),為車輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多信道資源和假名資源的協(xié)作調(diào)度。本地RSU云根據(jù)車輛的密度和移動(dòng)性為車輛實(shí)時(shí)的進(jìn)行信道資源的更新,避免傳輸碰撞的發(fā)生,保證安全類消息傳輸?shù)腝oS需求;同時(shí)通過(guò)計(jì)算車輛節(jié)點(diǎn)在混淆區(qū)域能夠取得的隱私質(zhì)量來(lái)動(dòng)態(tài)的決策它們是否需要更換假名和信道資源。通過(guò)大量安全分析和仿真,結(jié)果證明MAP機(jī)制可以提高車聯(lián)網(wǎng)中假名發(fā)布的效率,顯著增強(qiáng)了車輛的位置隱私,并保證了安全類消息的傳輸效率和可靠性。
【圖文】：

作、節(jié)點(diǎn)的傳輸過(guò)程和分發(fā)機(jī)制進(jìn)行了規(guī)定，ＩＥＥＥ邋１６０９系列主要關(guān)注上層操作。它逡逑們共同組成了車輛環(huán)境下的車載環(huán)境下的無(wú)線接入（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋Ａｃｃｅｓｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ逡逑Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，，ＷＡＶＥ）標(biāo)準(zhǔn)。ＷＡＶＥ協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)如圖１－２所示，其中ＩＥＥＥ邋１６０９．０丨１９！逡逑宏觀描述了邋ＷＡＶＥ協(xié)議體系的整體架構(gòu)和車載環(huán)境下多信道ＷＡＶＥ終端需要的服逡逑務(wù)。ＩＥＥＥ邋１６０９．１【２Ｑ］描述了邋ＷＡＶＥ系統(tǒng)中控制消息的格式和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，規(guī)定了逡逑資源管理的控制流程，定義了應(yīng)用注冊(cè)、管理以及車載設(shè)備資源存取的標(biāo)準(zhǔn)接口。逡逑ｆｆｉＥＥ邋１６０９．２［２１］定義了基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Ｐｕｂｌｉｃ邋Ｋｅｙ邋Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＰＫＪ）的證書管逡逑理體系，主要考慮安全（ｓｅｃｕｒｉｔｙ）相關(guān)的業(yè)務(wù)和包括簽名、加密和認(rèn)證等相關(guān)操作逡逑４逡逑

１．４課題的研究意義逡逑車聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸尤其是安全類（ｓａｆｅｔｙ－ｃｒｉｔｉｃａｌ）消息的分發(fā)模型和ＱｏＳ需求與逡逑其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸均有所不同。安全類消息通常需要每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)以周期逡逑性廣播的方式進(jìn)行基于地域的信息傳遞，并且要求極低的延遲和高可靠的傳輸。在逡逑節(jié)點(diǎn)密度較高的情況下，這種高頻率的廣播會(huì)出現(xiàn)高延遲和信道擁塞的問(wèn)題。ＭＡＣ逡逑協(xié)議決定了節(jié)點(diǎn)在無(wú)線信道內(nèi)的接入方式和信道資源的使用效率，對(duì)傳輸性能起到逡逑了關(guān)鍵性影響�，F(xiàn)存的ＭＡＣ機(jī)制中，基于競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制例如ＩＥＥＥ邋８０２．１１ｐ難以支持交逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP309;U495

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本文編號(hào)：2607763