發(fā)布時(shí)間：2018-07-22 17:15

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,簡(jiǎn)稱IoT)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化,如智能醫(yī)療、智能家居、智能產(chǎn)業(yè)和智能交通等。車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles,簡(jiǎn)稱IOV)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用,有望改善目前的道路交通狀況、確保道路駕駛安全,是構(gòu)建未來(lái)智慧城市的重要組成部分。車聯(lián)網(wǎng)群組通信作為車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的主要通信方式,受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的密切關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)中,車輛規(guī)模較大、車輛的位置不斷變化、車載自組織網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷改變、無(wú)線信道中存在各種攻擊、報(bào)文丟包率大,使得車聯(lián)網(wǎng)群組通信的安全和效率受到挑戰(zhàn)。群密鑰管理是保證群組通信安全、群通信開(kāi)銷合理的關(guān)鍵。本文立足于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境,以群密鑰管理為研究對(duì)象,研究車聯(lián)網(wǎng)下具有隱私保護(hù)功能的群密鑰管理方案以及帶自愈能力的群密鑰分配方案。本文的主要研究工作如下:首先,介紹車載自組織網(wǎng)絡(luò)和群密鑰管理等技術(shù)背景,描述群密鑰管理方案和自愈群密鑰分配方案的研究現(xiàn)狀,分析現(xiàn)有研究工作的特點(diǎn)及其存在的不足。其次,針對(duì)現(xiàn)有的群密鑰管理方案密鑰管理開(kāi)銷較大、未協(xié)調(diào)車輛的身份隱私保護(hù)和可問(wèn)責(zé)性之間的矛盾、忽略車聯(lián)網(wǎng)中相鄰路邊單元(Road Side Unit,簡(jiǎn)稱RSU)之間的盲區(qū)如何獲取服務(wù)等問(wèn)題,本文提出一個(gè)面向服務(wù)的隱私保護(hù)群密鑰管理方案,利用車輛的假名綁定自身所訂購(gòu)的服務(wù)保護(hù)車輛身份隱私,并能在可信機(jī)構(gòu)的協(xié)助下追溯車輛真實(shí)身份,解決問(wèn)責(zé)、合理收費(fèi)問(wèn)題,基于中國(guó)剩余定理設(shè)計(jì)群密鑰因子,使服務(wù)群的成員能夠以一個(gè)模運(yùn)算獲得群密鑰,提高了群密鑰更新的效率,降低了群密鑰更新的開(kāi)銷。此外,整個(gè)方案采用一個(gè)集中式的群密鑰管理框架,加密服務(wù)的群密鑰不會(huì)因?yàn)檐囕v跨RSU移交而改變,能適應(yīng)車輛頻繁跨RSU移交的車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。對(duì)該方案的安全性分析和效率分析表明,該方案具有身份隱私保護(hù)性、身份可追溯性、抵抗合謀攻擊的能力,并具有較少群密鑰管理開(kāi)銷,相比于現(xiàn)有方案,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然后,針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中群會(huì)話密鑰在不可靠的無(wú)線信道上分配容易丟失,影響群組通信問(wèn)題,本文提出了一個(gè)輕量級(jí)的自愈群密鑰分配方案。該方案設(shè)計(jì)訪問(wèn)控制多項(xiàng)式和群密鑰以指數(shù)的形式廣播,并在廣播消息中增加消息驗(yàn)證碼,實(shí)現(xiàn)了群密鑰的保密性和廣播認(rèn)證,利用滑動(dòng)窗口機(jī)制恢復(fù)丟失的群會(huì)話密鑰,緩解了通信開(kāi)銷。并針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的子群和群間通信場(chǎng)景,提出子群自愈群密鑰分配和安全群間通信方案,實(shí)現(xiàn)了子群之間的信息共享和信息保密。安全性分析證明該方案具有通用自愈群密鑰分配方案安全模型中定義的各項(xiàng)安全性以及廣播認(rèn)證能力,性能分析表明該方案具有常數(shù)的存儲(chǔ)開(kāi)銷,并在通信開(kāi)銷方面優(yōu)于現(xiàn)存方案。最后,分析和總結(jié)面向車聯(lián)網(wǎng)的群密鑰管理方案仍然存在的關(guān)鍵問(wèn)題,并指出未來(lái)的研究方向。
[Abstract]:With the rapid development and wide application of Internet of Things (IoT) technology, people's life has undergone tremendous changes, such as intelligent medical treatment, smart home, intelligent industry and intelligent transportation. The Internet of Vehicles (IOV) is the application of the Internet of things technology in the transportation system, and it is expected to improve the current situation. Road traffic conditions, to ensure road safety, is an important part of the construction of the future intelligent city. Vehicle networking group communication is the main communication mode of the vehicle network communication system. It is closely concerned by the academic and industrial circles. In the vehicle network communication system, the vehicle size is larger, the vehicle location is changing, and the vehicle auto organization network is used. The topology structure is constantly changing, there are various kinds of attacks in the wireless channel, the packet loss rate is large, the security and efficiency of the network group communication are challenged. Group key management is the key to ensure the security of the group communication and the reasonable cost of the group communication. The group key management scheme of privacy protection function and the group key allocation scheme with self-healing ability are introduced. The main research work of this paper is as follows: first, it introduces the technical background of vehicle auto organization network and group key management, describes the research status of group key management scheme and self-healing group key distribution scheme, and analyzes the characteristics of the existing research work. Secondly, in order to solve the problem of how to obtain the service between the adjacent roadside unit (Road Side Unit, RSU) between the adjacent roadside unit (Unit, RSU) in the vehicle network, this paper proposes a service oriented privacy. The protection group key management scheme uses the vehicle's pseudonym to bind the service of the vehicle to protect the identity privacy of the vehicle, and can trace the real identity of the vehicle and solve the problem of accountability and reasonable charge under the assistance of the trusted organization. Based on the Chinese remainder theorem, the group key factor is designed to enable the members of the service group to obtain the group density by a model operation. The key is improving the efficiency of group key updating and reducing the cost of group key updating. In addition, the whole scheme uses a centralized group key management framework. The group key of the encrypted service will not be changed by the RSU transfer across the vehicle. It can adapt to the vehicular network environment with frequent cross RSU transfer of vehicles. The security analysis and efficiency analysis of the scheme are analyzed. It shows that the scheme has the identity privacy protection, the identity traceability, the ability to resist conspiracy attack, and has less group key management overhead. Compared with the existing scheme, the scheme has obvious advantages. Then, the distribution of group session keys in the unreliable wireless channel is easily lost and affects the group communication problem. A lightweight self-healing group key distribution scheme is designed. The scheme is designed to broadcast the access control polynomial and group key in an exponential form, and adds message authentication code to the broadcast message, realizes the confidentiality and broadcast authentication of the group key, and uses a sliding window mechanism to restore the lost group session key and alleviates the communication overhead. The subgroup and inter group communication scene of the vehicle network, the subgroup self healing group key distribution and the security inter group communication scheme are proposed to realize the information sharing and information secrecy between the subgroups. The security analysis shows that the scheme has the security of the items defined in the security model of the general self-healing group key distribution scheme and the capability of broadcasting authentication. It shows that the scheme has a constant storage cost and is superior to the existing schemes in communication overhead. Finally, it analyzes and summarizes the key problems that still exist in the group key management scheme facing the Internet, and points out the future research direction.
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN918.4

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本文編號(hào)：2138181