[发明专利]基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法

说明书

本发明公开了一种基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法，包括以下内容：鼓励更多车辆合作形成群的信誉模型；评估车辆位置隐私强度的隐私模型；群的形成与动态混合区域建立机制；假名更换机制。对于车载自组网络中的任意车辆，当其假名快到期时，根据自身的信誉值，主动向控制服务器请求建立群，控制服务器为请求车辆分配群领导者角色，并根据请求车辆的当前位置，动态形成一个混合区域，在混合区域中的其他车辆根据自己的信誉值、隐私强度、假名剩余时间来判断是否参与合作改变假名，并能够动态的调整车辆的信誉值。本发明能够鼓励更多的车辆加入群，从而合作改变假名，保证车辆位置隐私；同时，车辆在形成的混合区域中不用保持静默状态，而是以群身份广播消息，保障了车辆的行驶安全；此外，能够有效地减少非必要的频繁改变假名造成的资源开销。

技术领域

本发明涉及车联网通信安全领域，具体涉及一种基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法。

背景技术

近年来，车载自组织网络已经成为提高运输系统的效率和安全水平的有前景的技术课题并引起公众的广泛关注。在车载自组织网络中，每个车辆配备有车载单元(OBU)通信设备，其允许它们不仅彼此通信，即车辆与车辆(V2V)通信，而且允许其与路边基础设施进行通信，即车辆与基础设施(V2I)通信；同时，车辆配备微处理器单元，具备一定的计算能力。车辆定期向周围车辆广播消息，包括位置，速度，方向信息，以提高车辆对周围车辆感知度，并预警危险情况的出现。然而，这些消息可以很容易地被攻击者拦截窃取，攻击者利用这些窃取的消息跟踪车辆，从而对车辆位置隐私造成严重威胁。

为解决这个问题，一些学者提出了建立混合区域的方案，进行位置隐私保护，通常，混合区域是以固定位置为基础，把特定的区域作为混合区域，如道路交叉口或者大型停车场。车辆在该区域内改变假名，以防止攻击者追踪他们。然而，固定的混合区域由于其位置的局限性、车辆在该区域必须保持静默状态，很难满足灵活性的需求。因此，动态创建混合区域的思想被提出，从而催生出动态确定混合区的假名变化技术。通过动态混合区域方法，车辆可以动态选择位置来改变假名。例如有学者提出基于密度的动态位置隐私模式，任意车辆的周围必须满足有K-1个车辆，要求其他车辆一起合作改变假名。然而，某些自私的车辆出于自身利益的考虑(比如有限的假名、带宽)并不愿意改变假名，很难满足k-匿名的需求，导致车辆的位置隐暴露的概率大大增加。另外，为了防止车辆被追踪，车辆在混合区域中一般保持静默状态，即车辆对外不广播消息，也不接收消息，给交通安全造成极大威胁。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有车载自组网络中车辆位置隐私保护方法存在得缺陷，如合作改变假名的车辆数目较少，导致位置隐私安全性降低；同时减少频繁的非必要的假名变化带来的资源开销，鼓励更多的车辆合作改变假名，提高车辆的位置隐私安全性；另外，改善车辆在混合区域中保持静默状态的缺陷，车辆可以以群身份广播消息，减少了对交通安全造成的隐患。

技术方案：本发明的一种基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法，需要经过多轮的群签名机制形成混合区域以改变车辆的假名，包括以下步骤：

(1)在车载自组网络中设有衡量车辆i位置隐私强度模型以及信誉值模型；

位置隐私模型为：

其中，为第k轮车辆i在其他车辆建立的混合区域内合作改变假名的车辆数目，P_b→d为车辆从旧假名b更改为新假名d的概率，△T为假名生命周期，△t为更改假名剩余时间阈值(△t相对△T所用时间较少，可设置一个时间范围，例如1秒到30秒，也可从中任取一个值，例如30秒)，k为假名更改次数，为车辆i在第k轮获得的位置隐私强度；

信誉模型为：表示在经过k次假名更改后车辆i累计获得的信誉值，其中NT_i^z为混合区域内车辆总数，表示在第z轮合作改变假名的车辆数目，z≤k；