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专利号: 2021107262876
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述方法包括:路边单元通过三次广播建立出可信的边缘认证链,并将车联网划分为多个边缘认证区;

1)路边单元计算系统收益值,若大于额定收益值则计算第零集合并广播第一请求消息

2)其它路边单元收到广播消息后计算第一集合 然后计算第一耦合率ρ1,若大于其系统预设值ρ则广播第一应答消息

3)所有路边单元在T时间内监听其它路边单元广播的应答消息,不断计算第二集合和第二耦合率ρ2,T时间后统计判断所有大于其系统预设值ρ的耦合率是否超过应答消息总数的1/2,若超过则计算哈希摘要 并广播第二应答消息

4)每个路边单元收到所有其它路边单元的第二个应答消息后,生成一个随机数sn并广播第三应答消息

5)路边单元收到所有包含随机数的消息后,联合计算新的随机数num,并选择该随机数对应的路边单元RSUnum与可信中心完成边缘认证链的请求;

*

其中, 为车辆Vi的身份标识,N 为正整数集,表示车辆数量集; 为车辆Vi的第一认证频率, 为车辆Vi的第二认证频率, 为车辆Vi的第三认证频率;h为哈希函数, 表示异或运算; 为路边单元RSUn的身份标识,下标n区分不同路边单元;j表示筛选的最大车辆数;ρ为系统预设值,tk为时间戳,其下标k表示对应的广播时间戳;req表示请求消息类型,其下标对应相应的请求消息;res表示应答消息类型,其下标对应相应的应答消息;

在利用第三次广播选择出的路边单元RSUnum向TA提交认证链的构建请求后,可信中心对消息中的签名进行群验证,确定出边缘认证链的路边单元和本地车辆,生成区块链IDB和初始群会话密钥k0,具体包括:

1)路边单元RSUnum广播第二请求消息 其它路边单元收到第二请求消息后计算本身的签名 并向RSUnum发送第四应答消息

2)路边单元RSUnum收到所有应答消息后计算所有路边单元的群签名 向可信中心发送第三请求消息

3)可信中心验证 若无误则根据路边单元的数字证书集 计算所有路*

边单元的签名 检验两种方式计算的路边单元的签名sign与sign是否相等,如果相等则向路边单元RSUnum发送第五应答消息

4)路边单元RSUnum收到消息后,检验可信中心的签名,验证无误后计算附上所有筛选后的频率信息构成集合 向可信中心发送第四请求消息

v

5)可信中心收到请求消息后,验证len(CV:F)>lmin是否成立,若成立则利用CV:F计算系统收益值;若所述系统收益值大于其预设值,则在本地的CV:F中查找所有Vi对应的θ,计算并生成认证链的编号IDB和初始群会话密钥k0,通过安全通道向RSUnum发送第六应答消息

6)路边单元RSUnum收到消息后,保存并通过安全通道将第七应答消息发送给其它路边单元;

其中,x1,x2,y1,y2表示密钥生成中心输出的随机数;skn为路边单元RSUn的私钥,L为边缘认证链的节点数即为筛选的最大路边单元数量, 表示车辆Vj的第一认证频率; 为RSU的数字证书集合, 表示RSUn的本地车辆的ID集合,CR表示筛选后的所有路边单元的本r v

地车辆交集;len(Cx)返回集合Cx的大小,lmin 和lmin分别为系统预设最小的RSU数量和最小的OBU数量的阈值,pkn为路边单元RSUn的公钥,skTA和pkTA分别为可信中心的私钥和公钥,θ为车载单元进行ID注册时返回的秘密值, 表示车辆Vj的车载单元进行ID注册时返回的秘密值;

边缘认证区内的路边单元利用切比雪夫混沌映射从边缘认证链中对本地车辆快速认证;

1)本地车辆的车载单元OBUi查询目标路边单元的临时公钥 生成随机数rk,计算向目标路边单元发送认证消息

2)路边单元RSUn收到认证消息后,选择随机数rm,利用 计算ν',利用恢复OBUi的ID和时间戳 在Cη中查找 对应的θ',继续计算验证Auth'=Auth是否成立,若成立则计算并向本地车辆的车载单元OBUi发送响应消息;否则拒绝认证;

3)本地车辆的车载单元OBUi收到响应消息后,计算 并验证Res'=Res是否成立,若成立则计算会话密钥向RSUn发送消息;若等式不成立则拒绝消息;

4)路边单元RSUn收到消息后计算 验证Au'=Au是否成立,若成立则认证通过,计算会话密钥为 否则认证失败;

其中,OBUi为车辆Vi的车载单元;r1、r2、rk、rm均为随机数,x为系统默认常量,Tr表示r的切比雪夫多项式,p为大素数,θ、θ'均为车载单元进行ID注册时返回的秘密值,h为哈希映射;

路边单元将认证记录打包成区块进行广播对边缘认证链进行更新,路边单元根据本地车辆的变化行为更新本地车辆列表。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述路边单元通过三次广播建立出可信的边缘认证链之前包括路边单元利用双线性映射和同构映射从密钥生成中心完成公钥注册,车载单元通过安全通道将本地车辆需要注册的用户名和验证密码发送给可信中心,所述可信中心计算出认证向量完成对车载单元的ID注册。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述系统收益值表示为:

其中,ζ、τ分别为预设的边缘认证能量和时延收益值,α、β为两者对应的调节系数, 为车辆的认证频率,Ln为RSUn的本地车辆数量。

4.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述将车联网划分为多个边缘认证区之后还包括当边缘认证链建立后,车辆再次与可信中心认证时,所述可信中心会优先检验该车辆是否已加入所述边缘认证链,如果车辆存在于已激活的某条边缘认证链中,则向其发送区块链IDB和初始群会话密钥k0即,让车辆的车载单元在下次认证时直接利用边缘认证链进行身份认证。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述路边单元将认证记录打包成区块进行广播对边缘认证链进行更新包括路边单元将认证记录打包成区块后使用会话密钥ki加密并进行广播,其它路边单元用区块链记录检查广播的区块,若验证无误则将区块加入其自身的内存池,否则发出拒绝消息,若大多数路边单元拒绝则对广播的区块进行身份追溯。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述路边单元根据本地车辆的变化行为更新本地车辆列表包括路边单元采用第一判断条件判断新加入边缘认证链的车辆是否为本地车辆;路边单元采用第二判断条件判断新退出认证链的车辆是否为本地车辆;通过判断结果更新本地车辆列表。

7.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的车联网的分布式认证方法,其特征在于,所述路边单元根据本地车辆的变化行为更新本地车辆列表之后还包括采用随机预言机模型验证所述认证方法的安全性,所述安全性包括交互消息的安全性和生成会话密钥的安全性。