[发明专利]基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于群签名和信誉的车辆位置隐私保护方法，其特征在于：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，且△T为假名生命周期，△t为更改假名剩余时间阈值，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；(2)车辆首次加入车载自组网时，以自己的真实身份向可信机构TA注册以获得公/私钥对及其对应的证书；(3)假设在第k轮，车辆i的微处理器计算各自自己的假名剩余时间T_i^left，当T_i^left≤△t时,车辆i向控制服务器CS请求担任群领导者GL；(3.1)当T_i^left≤△t时,车辆i经路边单元RSU向控制服务器CS发送消息请求担任群领导者GL，发送的消息中包括车辆i当前使用的假名、位置、平均速度和假名剩余时间信息；(3.2)控制服务器CS收到车辆i的消息，验证T_i^left≤△t是否成立，在可信机构TA的帮助下，再经过路边单元RSU向车辆i发送应答消息，该应答消息包括分配给车辆i的群身份GID、对称密钥k_G和证书，控制服务器CS同时在本地列表里保存车辆i的假名、群身份GID和证书信息；(3.3)车辆i接收到控制服务器CS的应答消息后，以群身份监听来自其他车辆的请求加入消息；(4)根据群的建立规则，车辆i以自身为群领导者动态建立群；(4.1)群领导者GL以群身份GID周期性的广播群建立消息，任意车辆j收到群建立消息，判断自己是否已经是群领导者，如果是，则车辆j丢弃群建立消息，否则，车辆j继续判断是否收到来自其他群领导者GL的群建立消息，如果是，则车辆j同样丢弃消息，否则，车辆j再根据群领导者GL的信誉值R_GL、自身假名剩余时间自身的信誉值R_j和位置隐私强度B_j来判断是否加入车辆i形成的群，成为群成员；(4.2)当R_GL≥ξ时，车辆j向群领导者GL发送加入群的请求；当R_GL<ξ且时，车辆j向群领导者GL发送加入群的请求；当R_GL<ξ时，若R_j<ξ并且则车辆j向群领导者GL发送加入群的请求；否则，等到车辆j假名快到期时，向控制服务器CS主动请求担任群领导者，ξ为信誉阈值，为位置隐私强度阈值；其中，加入群的请求消息中包括当前车辆使用的假名、证书、R_j和B_j，群领导者GL收到加入群的请求消息后，保存车辆j的身份信息，并向车辆j发送应答消息，该应答消息包括GID、k_G和证书；车辆j收到应答消息后，验证群身份并保存k_G；之后群内的车辆便通过k_G加密通信，群内的车辆向群外以GID发布消息；(5)在车辆i形成群的区域构建混合区域，GL向混合区域内的群成员广播改变假名消息，混合区域内的车辆会根据自己的假名剩余时间，自身的信誉值和位置隐私强度判断是否参与合作改变假名；(5.1)群建立以后，选择群中成员至少有NT_i^k个车辆大小的临界区域作为混合区域，之后在该区域中的所有车辆根据需要完成假名更换，其中k△T‑△t≤t<k△T，P_chp为混合区域内车辆改变假名的概率；是控制服务器CS为车载自组网络中的任意车辆设置的位置隐私强度阈值；(5.2)群领导者GL通过路边单元RSU向控制服务器CS发送消息，该消息包括群身份GID和证书，控制服务器CS收到消息并验证通过，将群身份GID与本地列表中保存的群身份GID进行比对，若存在，证明群领导者GL是有效的，向群领导者GL回复应答消息，允许群领导者GL和群成员根据需要改变假名；(5.3)群领导者GL用k_G加密改变假名的消息并广播，混合区域内的群成员解密消息，根据需要改变假名；若车辆j计算自己的R_j和B_j，参与合作改变假名；否则，车辆j的R_j<ξ并且则车辆j同样计算自己的信誉值R_j和位置隐私强度B_j，参与合作改变假名；否则，车辆j保持假名不变，直到假名快到期，在下一轮主动向CS控制服务器请求担任群领导者；(5.4)一次群建立及其混合区域内假名变化过程结束，之后车辆进入下一轮的过程。