[发明专利]一种车载自组网络环境下基于秘密共享的多路径通信方法

说明书

本发明是一种车载自组网络环境下基于秘密共享的多路径通信方法，利用拉丁方阵找到起始节点与目标节点间多条不相交路径，再利用秘密共享将对称加密密钥分成多个子密钥。同时，加密后的消息也分成多个部分，并为每个子密钥生成等量承诺以支持容错性，同时选取当前时间戳以抵抗重放攻击。加密后的子密钥与密文、承诺通过各条路径共同传送至目标节点。目标节点利用子密钥重构出密钥，并使用密钥解密密文得到原始消息。该种通信方法极大降低了网络负载，提高了信息传输效率，同时还具有稳定性好、不易被攻击或窃取隐私数据的特点。该种通信方法还具有较高的容错性，即使在网络拥挤、流量限制、节点设备损坏等不稳定因素发生时，也能够提供正常的服务。

技术领域

本发明属于机器人通讯技术领域，具体的说是一种车载自组网络环境下基于秘密共享的多路径通信方法。

背景技术

近年来，车辆普及率大幅度提高，致使道路上的车辆数量不断增加，道路拥挤、行驶安全、环境污染等相关问题日益严重，极大地影响了人们的正常出行。因此，需要一种实现车辆之间相互通信的新型技术，为现代道路交通提供安全与便利。出于种种需求，车载自组网络(Vehicular Ad-hoc Network，简称为VANET)应运而生。VANET是一种由车载节点、道路基础设施和服务器组成的自组多跳通信网络，为驾驶员提供智能化交通信息服务。在VANET中，行驶在道路中的车辆可视为移动节点，位于道路旁被称作路侧单元(Road SideUnit，简称为RSU)的道路基础设施可视为静止节点。每辆车安装有车载单元(On BoardUnit，简称为OBU)，使其能与外界进行信息的交互。VANET中的通信模式可分为车辆与车辆(Vehicle to Vehicle，简称为V2V)之间的通信以及车辆与基础设施(Vehicle toInfrastructure，简称为V2I)两部分。V2V通信模式可使车辆将其采集到的信息数据发送至范围内其他车辆，也可作为中继节点，将从上一车辆节点接收到的信息发送至下一车辆节点。车辆获得的信息通过处理设备进行相应处理，为驾驶人员提供安全顺畅的行车条件。V2I通信模式实现了车辆与RSU之间信息的传递，使得小范围内车辆采集的信息可集中与RSU，并通过RSU上传至服务器，实现全网范围内道路情况的分析及交通的统一管理。

然而车载自组网络在为人们带来便利的同时，面临着较多通信安全与传输效率方面的挑战。VANET中传输的信息通常包含有用户相关隐私信息，若通信过程中信息被攻击者获取，将极大侵犯用户的隐私。早期的VANET对用户隐私安全方面的考虑并不全面，隐私数据难以得到较好的保护。此外，车辆在道路上具有较快的行驶速度，导致VANET中信息的传递时间较短。因此如不能有效地解决传输效率问题，消息将无法及时传送至下一节点，影响VANET的正常运行。针对上述问题，一些专家学者提出了相应的解决方案。现有较多方案使用数字签名技术保证消息的安全性，使用对称密码、批量认证等方式提高通信效率。然而这些方案仅通过一条路径对消息进行传输，无法满足实时性需求，且传输过程仍易受到敌手的攻击和破坏。此外，系统容错率较低，无法有效抵抗网络拥挤、设备故障等不稳定因素的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车载自组网络环境下基于秘密共享的多路径通信方法，具有时效性高、传输信息过程中能够抵抗攻击且具有高容错性的特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种车载自组网络环境下基于秘密共享的多路径通信方法，其特征是：利用拉丁方阵找到起始节点与目标节点间多条不相交路径，再利用秘密共享将对称加密密钥分成多个子密钥；加密后的消息也分成多个部分，并为每个子密钥生成等量承诺以支持容错性；加密后的子密钥与密文、承诺通过各条路径共同传送至目标节点；目标节点利用子密钥重构出密钥，并使用密钥解密密文得到原始消息。具体步骤如下：

步骤1，构造拉丁方阵：基于逻辑传输路径中不同元素的个数构造拉丁方阵；

步骤2，确定传输路径：根据拉丁方阵、逻辑传输路径和两个动态操作集合确定起始节点与目标节点之间的多条不相交传输路径；