車聯(lián)網(wǎng)的安全機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)概念被提出且作為物聯(lián)網(wǎng)中一個(gè)重要的分支很快成為研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。近年來，隨著汽車保有量的持續(xù)增長，道路承載容量在許多城市已達(dá)到飽和，交通安全、出行效率、環(huán)境保護(hù)等問題日益突出。在此大背景下，車輛聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其被期望具有大幅度緩解交通擁堵、提高運(yùn)輸效率、提升現(xiàn)有道路交通能力等功能，很快與智能交通技術(shù)走向融合。解決道路交通環(huán)境中的安全問題是車聯(lián)網(wǎng)的功能之一，而安全技術(shù)和安全隱患又是影響和制約

2、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的首要因素。在大量的安全問題中，有些在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中就已經(jīng)存在，而有些則是專門針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)這一特殊應(yīng)用而出現(xiàn)的。另外，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)是一種以地址為中心的網(wǎng)絡(luò)，而車聯(lián)網(wǎng)則是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，所以一些在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中影響較弱、破壞性不大的安全問題在車聯(lián)網(wǎng)中則表現(xiàn)出強(qiáng)大的危害性。為此，對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)安全問題的分析和安全方案的實(shí)施變得更加復(fù)雜，在堅(jiān)持技術(shù)繼承的同時(shí)，不能簡單的拿來，而必須結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新。本文主要對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的安全機(jī)制及

3、其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　1.在系統(tǒng)分析車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景的基礎(chǔ)上，指出影響車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵因素是安全，同時(shí)提出了在廣泛借鑒和吸收已有成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)立足網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和用系統(tǒng)的方法去研究車聯(lián)網(wǎng)面臨的安全問題和存在的安全隱患這一研究路線?；诖怂枷?，依次提出了車聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、通信架構(gòu)和安全模型，并在可信計(jì)算環(huán)境下設(shè)計(jì)了一種可信匿名車聯(lián)網(wǎng)身份認(rèn)證和平臺(tái)配置驗(yàn)證方案，同時(shí)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的定位和位置感知技術(shù)進(jìn)

4、行了理論分析和應(yīng)用研究。
　　2.在系統(tǒng)分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架和智能交通應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了車聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，將車聯(lián)網(wǎng)從下到上分為感知層、轉(zhuǎn)送層和應(yīng)用層。其中，將感知層作為車聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，通過車輛狀態(tài)感知、車路感知、車輛定位、車輛間感知等方式實(shí)現(xiàn)車輛自身以及車輛與道路交通信息的全面感知、收集和處理;傳送層通過整合現(xiàn)有和演進(jìn)中的各類網(wǎng)絡(luò)，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等熱點(diǎn)技術(shù)，為上層應(yīng)用提供高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù);應(yīng)用層負(fù)責(zé)為車聯(lián)網(wǎng)提供智能交通

5、管理、車輛安全控制、交通事件預(yù)警等高端服務(wù)功能，具體可分為信息服務(wù)、安全服務(wù)和節(jié)能服務(wù)3種類型。同時(shí)，將車聯(lián)網(wǎng)通信框架從下到上依次分為感知層網(wǎng)絡(luò)、公共接入網(wǎng)絡(luò)、承載網(wǎng)絡(luò)和交通控制中心4部分，并將感知層網(wǎng)絡(luò)分為車域網(wǎng)(VAN)和車載自組網(wǎng)(VANET)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)車輛內(nèi)部、車輛與車輛(V2V)以及車輛與周邊信息基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)之間的通信方式進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。
　　3.在分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)領(lǐng)域已有理論和典型算法的基礎(chǔ)

6、上，針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)特點(diǎn)和要求，提出了車聯(lián)網(wǎng)的定位和位置感知機(jī)制和方法，以及車聯(lián)網(wǎng)研究中需要采用的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)在特殊環(huán)境中的定位要求，提出了基于RSSI測(cè)距的隧道內(nèi)定位算法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了該算法的真實(shí)性和可靠性。
　　4.基于對(duì)車聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和車聯(lián)網(wǎng)通信架構(gòu)的研究，提出了車聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu)，并分車域網(wǎng)安全、車載自組網(wǎng)（VANET）安全和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全3部分。同時(shí)提出，車域網(wǎng)安全主要涉及車輛定

7、位安全、傳感器及其網(wǎng)絡(luò)安全、車內(nèi)通信安全和電子車牌安全等方面，車載自組網(wǎng)安全主要涉及干擾攻擊、虛假信息攻擊、隧道攻擊等方面，車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全主要涉及車輛安全、接入網(wǎng)安全和應(yīng)用安全等方面。針對(duì)存在的主要安全問題，提出了相關(guān)的安全技術(shù)和相應(yīng)的解決方法，其安全技術(shù)主要包括數(shù)字簽名、身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、可信計(jì)算等內(nèi)容。
　　5.基于可信計(jì)算技術(shù)，提出了車聯(lián)網(wǎng)可信匿名認(rèn)證模型，依次分為車輛身份認(rèn)證、車輛平臺(tái)身份認(rèn)證和車輛平臺(tái)完整性驗(yàn)證3個(gè)