基于VANET的无人驾驶通信协议安全研究

摘要

无人驾驶汽车的安全离不开车载自组织网络（VAN ET）的支持，论文主要对VANET无人驾驶汽车通信协议中的认证协议和密钥管理协议进行研究，发现VAN ET中现存的认证协议不能实现非本地认证服务器对无人驾驶汽车跨区域的直接认证，此外VAN ET中现有的群密钥管理协议不仅存在群会话密钥集中管理的问题，而且无法满足无人驾驶汽车之间单播通信的需求。
　　为了解决非本地认证服务器不能实现对无人驾驶汽车跨区域的直接认证问题，论文对现有的跨区域认证协议进行改进。在改进的协议中，异地的无人驾驶汽车向非本地认证服务器发送包含注册信息的认证请求，非本地认证服务器可以通过一轮信息交互完成对异地无人驾驶汽车的直接认证。方案分析表明，改进的协议可确保系统的安全性，提高了VAN ET中无人驾驶汽车的跨区域认证效率。
　　论文根据无人驾驶汽车的通信类型不同，分别对V2I群密钥管理协议和V2V密钥管理协议进行了分析与改进。针对V2I通信系统，论文设计出基于广播密钥协商的V2I群密钥管理协议。在这个协议中，路边基础设施（RSU）和具有公共属性的无人驾驶浮动汽车构成V2I通信系统，它们共同负责群会话密钥的协商和更新。方案分析表明，该协议无需可信的第三方集中管理群成员私钥，解决了群会话密钥集中管理的问题，增加了无人驾驶浮动汽车自主更新密钥的功能，提高了V2I群成员私钥的安全性，且对V2I通信系统的总体开销影响不大。
　　针对V2V通信系统，论文对IBE密钥管理协议进行改进，设计出分布式IBE密钥管理协议。在该协议中，无人驾驶浮动汽车和普通无人驾驶汽车共同构成的V2V通信系统，选择无人驾驶浮动汽车作为服务节点，其负责系统主密钥的恢复及普通无人驾驶汽车密钥的生成。然后通过IBE和Diffie-Hellman算法协商会话密钥。方案分析表明，该协议解决了IBE密钥管理协议的密钥托管问题，同时提高了会话密钥的安全，但没有增加过多的通信延迟。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要内容和论文组织结构

第二章 相关理论

2.1 VANET介绍

2.2密码学理论

2.3数学理论

2.4本章小结

第三章 无人驾驶汽车跨区域匿名认证协议

3.1问题分析

3.2预备知识

3.3方案设计

3.4方案分析

3.5本章小结

第四章 V2I群密钥管理协议

4.1问题分析

4.2 V2I通信介绍

4.3方案设计

4.4方案分析

4.5本章小结

第五章 V2V单播通信会话密钥管理协议

5.1问题分析

5.2 V2V通信系统介绍

5.3方案设计

5.4方案分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢