一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法技术

本发明专利技术公开一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，包括系统初始化，用于完成相关实体初始化工作；(2)参与实体的注册步骤，包括对车辆的注册，对雾节点的注册；(3)密码登录阶段，车辆用户输入密码登录车辆；(4)雾节点路线请求；(5)车辆路线报告，车辆向雾节点报告自己即将行驶的路线；(6)消息验证及交通路线聚合；(7)交通路线管理，交通管理中心根据雾节点发送的路线集合消息，执行相关的管理工作；(8)车辆撤销及密码更改。本发明专利技术采用轻量级的椭圆曲线加密方法、同态加密方法对车辆的路线进行加密，有效地保护了车辆的隐私；还采用了区块链技术对车辆的密钥进行有效地管理。本发明专利技术能够实现车联网中安全的隐私保护交通路线管理，促进了车辆网络的广泛应用。促进了车辆网络的广泛应用。促进了车辆网络的广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法


[0001]本专利技术涉及车联网和区块链技术，具体涉及一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法。

技术介绍

[0002]车载自组织网络(VANETs)，是指车辆上的车载设备通过无线通信技术，对信息网络平台中的所有车辆动态信息进行有效利用，在车辆运行中提供不同的功能服务。随着车辆数量的快速增长和通信技术的不断发展，人们对车辆的安全、隐私保护等需求越来越迫切，VANETs也成为了政府、研究机构与车辆制造企业共同关注的研究热点。VANETs主要由以下几部分组成：可信权威机构(TA)、路边单元(RSU)、车辆、交通管理中心(TMC)等。在VANETs中，两种主要的通信类型是车辆和车辆通信(V2V)及车辆和路边单元通信(V2I)。在V2V通信中，车辆定期广播其速度、位置、行驶路线等与交通相关的信息，可用于提高驾驶安全，减少交通事故。在V2I通信中，需要使用RSU等基础设施来为附近的车辆提供一些与交通相关的服务。
[0003]尽管VANETs拥有广泛的应用程序，并提供了显著的优势，但普遍存在的安全和隐私问题也不容忽视。由于在V2V和V2I通信中使用了公共无线网络，VANETs容易受到多重攻击。如果没有安全的通信保护机制，攻击者可以很容易地修改以VANETs传输的消息。例如，驾驶路线信息可以被恶意地修改以导致交通拥堵，而速度信息可以被修改以导致交通事故。因此，交通相关的通信会影响个人生命和财产安全，设计一种同时适合V2V和V2I通信的消息认证方案是必不可少的。
[0004]区块链技术近年来被引入了VANETs环境，并引起了VANETs领域的研究人员的兴趣，因为在解决上述安全和性能问题的背景下，它提供了匿名性、分散化和不变性等特性。具体来说，通过区块链中的智能契约，可以对公钥、假名、证书等公共信息进行管理，从而有效地实现认证和撤销。另外，在身份验证过程中，它只需要从区块链中检索公共信息，而不需要将新数据存储到区块链中。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法。
[0006]技术方案：本专利技术的一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)、系统初始化，实现相关实体的初始化工作，获取系统私钥s、系统公钥P
pub
、以及同态加密的公钥(n，g)和私钥(λ，μ)；s为随机数；
[0008]步骤(2)、相关参与实体进行系统注册，包括对车辆的注册、对雾节点的注册；
[0009]步骤(3)、车辆的用户输入密码登录车辆；
[0010]步骤(4)、雾节点向其通信范围内的车辆广播路线请求消息；
[0011]步骤(5)车辆向雾节点报告自己即将行驶的路线；车辆通过安全信道将加密后的行驶路线、签名和时间戳传输给雾节点；
[0012]步骤(6)、消息验证及交通路线聚合；雾节点接收到车辆的消息后，先验证消息中时间戳和车辆签名，验证通过后雾节点聚合车辆的行驶路线并发送给交通管理中心TMC；
[0013]步骤(7)、交通管理中心TMC管理交通路线：TMC接收到雾节点消息后，先验证时间戳和雾节点签名，如果验证通过则对车辆的行驶路线进行解密和恢复；
[0014]步骤(8)、车辆撤销及密码更改：由可信中心触发智能合约来移除有恶意行为或公钥失效的车辆，被移除的车辆需重新获取新登录密码。
[0015]进一步地，所述步骤(1)的详细过程为：
[0016]步骤(1
‑
1)、可信中心TA产生椭圆曲线E：y2＝x3+ax+b mod p，然后TA选择生成元P生成阶为q的椭圆曲线群G；
[0017]步骤(1
‑
2)、TA选择随机数s作为系统私钥，并计算系统公钥P
pub
＝s
·
P；
[0018]步骤(1
‑
3)、TA选择单向哈希函数h(
·
)；
[0019]步骤(1
‑
4)、交通管理中心TMC随机选择两个素数p1和p2和随机数g，计算n＝p1·
p2，λ＝1cm(p1，p2)，μ＝(L(g
λ
mod n2))
‑1mod n，基于同态加密产生公钥(n，g)和私钥(λ，μ)。
[0020]进一步地，所述步骤(2)对车辆和雾节点进行注册的具体过程如下：
[0021]步骤(2
‑
1)、用户选择车辆V
i
的登录密码PW
i
和自己的身份UID
i
，使用身份UID
i
对登录密码进行加密，得到UPW
i
＝h1(UID
i
||PW
i
)，然后通过安全信道将注册请求{ID
i
，UPWi}发送给可信中心TA；
[0022]其中，UID
i
是指第i个用户的身份，ID
i
是指第i个车辆的身份；PW
i
是用户的登录密码，UPW
i
是将用户的登录密码加密后的结果；
[0023]步骤(2
‑
2)、可信中心TA得到用户的注册请求后，先检查用户的状态，如果用户已经被注册或者在黑名单里，TA则拒绝用户的注册请求，否则执行步骤(2
‑
3)；
[0024]步骤(2
‑
3)、可信中心TA随机选择计算sk
i
＝h2(ID
i
||s||k
i
)作为车辆的私钥，然后计算车辆V
i
假名车辆公钥VPK＝sk
i
·
P；同时计算参数C
i
＝h3(A
i
||UPW
i
)；
[0025]sk
i
是指第i个车辆的私钥，t
i
是对应的时间戳，A
i
，B
i
和C
i
是相关的安全参数；
[0026]步骤(2
‑
4)、TA将{B
i
，C
i
，sk
i
，PID
i
，(n，g)}通过安全信道传输给车辆V
i
，同时TA将{PID
i
，VPK}上传到智能合约；
[0027]步骤(2
‑
5)、雾节点F
j
将自己身份ID
j
通过安全信道传输给TA；ID
j
是指第j个雾节点的身份；
[0028]步骤(2
‑
6)、TA得到雾节点F
j
的注册请求后，先检查雾节点的状态，如果状态不合法，TA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、系统初始化，实现相关实体的初始化工作，获取系统私钥s、系统公钥P
pub
、以及同态加密的公钥(n，g)和私钥(λμ)；s为随机数；步骤(2)、相关参与实体进行系统注册，包括对车辆的注册、对雾节点的注册；步骤(3)、车辆的用户输入密码登录车辆；步骤(4)、雾节点向其通信范围内的车辆广播路线请求消息；步骤(5)车辆向雾节点报告自己即将行驶的路线；车辆通过安全信道将加密后的行驶路线、签名和时间戳传输给雾节点；步骤(6)、消息验证及交通路线聚合；雾节点接收到车辆的消息后，先验证消息中时间戳和车辆签名，验证通过后雾节点聚合车辆的行驶路线并发送给交通管理中心TMC；步骤(7)、交通管理中心TMC管理交通路线：TMC接收到雾节点消息后，先验证时间戳和雾节点签名，如果验证通过则对车辆的行驶路线进行解密和恢复；步骤(8)、车辆撤销及密码更改：由可信中心触发智能合约来移除有恶意行为或公钥失效的车辆，被移除的车辆需重新获取新登录密码。2.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，其特征在于，所述步骤(1)的详细过程为：步骤(1
‑
1)、可信中心TA产生椭圆曲线E：y2＝x3+ax+b mod p，然后TA选择生成元P生成阶为q的椭圆曲线群G；步骤(1
‑
2)、TA选择随机数s作为系统私钥，并计算系统公钥P
pub
＝s
·
P；步骤(1
‑
3)、TA选择单向哈希函数h(
·
)；步骤(1
‑
4)、交通管理中心TMC随机选择两个素数p1和p2和随机数g，计算n＝p
i
p2，λ＝1cm(p1，p2)，μ＝(L(g
λ
mod n2))
‑1mod n；基于同态加密产生公钥(n，g)和私钥(λ，μ)。3.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，其特征在于，所述步骤(2)对车辆和雾节点进行注册的具体过程如下：步骤(2
‑
1)、用户选择车辆V
i
的登录密码PW
i
和自己的身份UID
i
，使用身份UID
i
对登录密码进行加密，得到UPW
i
＝h1(UID
i
||PW
i
)，然后通过安全信道将注册请求{ID
i
，UPW
i
}发送给可信中心TA；其中，UID
i
是指第i个用户的身份，ID
i
是指第i个车辆的身份；PW
i
是用户的登录密码，UPW
i
是将用户的登录密码加密后的结果；步骤(2
‑
2)、可信中心TA得到用户的注册请求后，先检查用户的状态，如果用户已经被注册或者在黑名单里，TA则拒绝用户的注册请求，否则执行步骤(2
‑
3)；步骤(2
‑
3)、可信中心TA随机选择计算ski＝h2(ID
i
||s||k
i
)作为车辆的私钥，然后计算车辆V
i
假名车辆公钥VPK＝sk
i
·
P；同时计算参数C
i
＝h3(A
i
||UPW
i
)；sk
i
是指第i个车辆的私钥，t
i
是对应的时间戳，A
i
，B
i
和C
i
是相关的安全参数；步骤(2
‑
4)、TA将{B
i
，C
i
，sk
i
，PID
i
，(n，g)}通过安全信道传输给车辆V
i
，同时TA将{PID
i
，VPK}上传到智能合约；步骤(2
‑
5)、雾节点F
j
将自己身份ID
j
通过安全信道传输给TA；ID
j
是指第j个雾节点的身
份；步骤(2
‑
6)、TA得到雾节点F
j
的注册请求后，先检查雾节点的状态，如果状态不合法，TA则拒绝雾节点的注册请求，否则继续执行步骤(2
‑
7)；步骤(2
‑
7)、TA选择作为雾节点的私钥，并计算雾节点F
j
公钥PK
j
＝sk
j
·
P；其中，sk
j
是指第j个雾节点的私钥；步骤(2
‑
8)、TA将{sk
j
，pk
j
}通过安全信道传输给雾节点，完成注册过程。4.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网隐私保护交通路线管理方法，其特征在于，所述步骤(3)用户输入密码登录车辆的具体过程如下：步骤(3
‑
1)、车辆的用户输入{ID
i
，PW
i
，UID
i
}登录车辆V
i
的车载单元OBU；步骤(3
‑
2)、车辆V
i
计算UPW
i
＝h1(UID
i
||PW
i
)，然后检查等式C
i
＝h3(A
i
||UPW
i
)是否成立，如果等式成立，则登录成功，否则登录失败；UID
i
是指第i个用户的身份，ID
i
是指第i个车辆的身份；PW
i
是用户的登录密码，UPW
i
是将用户的登录密码加密后的结果；A
i
，B
i
和C
i
是相关的安全参数。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，方慧霞，仲红，崔杰，魏璐，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：