[发明专利]一种车载自组织网络中基于身份的高效数据传输方法

摘要

一种车载自组织网络中基于身份的高效数据传输方法，包括步骤：(1)密钥生成阶段，可信机构生成自己的私钥、车辆私钥、路边基础设施私钥和系统公共参数，然后分别发送给车辆和路边基础设施对应的密钥材料。(2)数据传输阶段，车辆使用签名算法生成消息的签名，然后将消息和车辆身份信息加密，再将密文及其签名一起发送给路边基础设施；路边基础设施收到密文后，用自己私钥解密得到消息和车辆身份信息，并使用签名算法验证消息的完整性。本发明在构造秘钥时使用代数签名和拉格朗日插值多项式代替了传统方案中的双线性映射方法，并避免了复杂的假名管理，在显著降低计算成本的同时缩短了通信时间，满足了数据传输协议的安全和高效的要求。

主权项

1.一种车载自组织网络中基于身份的高效数据传输方法，其特征在于，所述车载自组织网络包括可信机构、车辆和路边基础设施；该方法包括秘钥生成阶段和数据传输阶段；所述秘钥生成阶段包括以下步骤：(1)可信机构生成自己的私钥集合SK_TA，包括步骤：(1‑1)构造阶数为q的循环群G，循环群G的生成元素为g；(1‑2)随机生成n个私钥，定义sk_TAi表示生成的第i个私钥，i∈[1，2…，n]，sk_TAi∈Z_q，Z_q为所有小于q的正整数集合；生成两个私钥：a和b，a和b满足以下拉格朗日插值多项式：L(x)＝a+bx mod q，a，b∈Z_q可信机构根据sk_TAi、a和b生成自己的私钥集合SK_TA：SK_TA＝{a，b，sk_TA1，sk_TA2，…，sk_TAn}(2)可信机构根据步骤(1)生成的私钥集合SK_TA生成系统公共参数集合P_pub，包括步骤：生成一个元素u，u∈G；计算私钥a对应的公钥pk_a为：pk_a＝u^a，u^a∈G计算私钥sk_TAi对应的公钥pk_TAi为：生成系统公共参数集合为：P_pub＝{pk_a，u，pk₁，pk₂，…，pk_n}；(3)可信机构生成车辆私钥为：sk_v＝a+bh₁(ID_v)mod q式中，sk_v表示车载自组织网络中车辆v的私钥，ID_v表示车辆v的身份信息，h₁()表示哈希函数，h₁：Z_q→Z_q；(4)可信机构生成路边基础设施私钥对，包括步骤：(4‑1)计算sk_RSU1＝a+bh₁(ID_RSU)mod q，h₁：Z_q→Z_q；其中，sk_RSU1表示路边基础设施私钥对中的第一私钥，ID_RSU表示路边基础设施的身份信息；(4‑2)计算h₂(ID_TA)＝t₁t₂…t_n；t₁t₂…t_n表示一个n位数，ID_TA表示可信机构的身份信息，h₂()为哈希函数，h₂：Z_q→{0，1}ⁿ；(4‑3)计算其中，sk_RSU2表示路边基础设施私钥对中的第二私钥；(4‑4)根据计算出的sk_RSU1和sk_RSU2，得到路边基础设施私钥对为：SK_RSU＝{sk_RSU1，sk_RSU2}；(5)可信机构将生成的车辆私钥和公共参数集合发送给对应的车辆，将路边基础设施私钥对和公共参数集合发送给对应的路边基础设施；所述数据传输阶段包括以下步骤：(6)车辆在发送消息前，先使用签名算法生成消息的签名，然后将消息的明文和车辆身份信息加密生成密文，再将签名和密文打包发送给路边基础设施；(7)路边基础设施接收到车辆发送的数据包后，用自己的私钥解密得到明文，然后使用签名算法验证消息是否完整；若验证结果为消息完整，则向对应车辆反馈验证通过信号，并对数据包进行处理；验证结果为消息不完整，则向对应车辆反馈验证失败信号，对数据包不做处理。