基于机器类型通信的车联网群组安全协议研究

Internet of vehicles (IoV) is the network of large systems, which consists of in-vehicle networking, vehicular ad hoc networks and on-board mobile Internet. Agreed communication protocols and data interaction standards can be applied between the vehicle and X (X stands for the vehicle, road, pedestrian and the Internet, etc.) for wireless communication and information exchange. As a new type of data communication standard, machine to machine communications (M2M) technology will bring huge impetus to the development of IoV. Convergence of IoV and M2M technologies is the important technical basis for the future development of intelligent transportation.. This project mainly focuses on the research on group security protocols based on M2M technology under the IoV application scenario. First of all, according to different requirements, group-based IoV application scenario can be divided into three modes, namely pre-established trust relationship mode, temporary established relationship mode and distrustful relationship mode, respectively. Furthermore, we will propose IoV group access authentication protocol and group handover authentication protocol in the pre-established trust relationship mode. Additionally, we will propose secure IoV group setup scheme in the temporary established trust relationship mode. Finally, we will propose secure IoV data propagation scheme with efficient incentive mechanism in the distrustful relationship mode. The objective of this project is to provide theoretical and technical support for the secure and effective implementation of IoV and M2M technologies.

车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络。机器类型的通信技术将作为一种新型的数据通信标准，给车联网的发展带来巨大的推动力。车联网和机器类型通信技术的融合是未来智能交通发展的重要技术基础。 本项目重点研究基于机器类型通信技术的车联网应用场景下的群组安全协议， 首先根据需求的不同将基于群组的车联网应用分为三种模式，并分别研究这三种模式下的群组安全问题，其中包括：1) 预先建立信任关系模式下的车联网群组接入认证协议和切换认证协议; 2) 临时建立信任关系模式下安全的车联网群组建立方案; 3) 无信任关系模式下带有激励机制的安全数据传播方案。 这些关键技术的研究可以为车联网和机器类型通信技术在应用和业务方面安全、有效地开展提供理论和技术上的支撑和保障。

车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络。机器类型的通信技术将作为一种新型的数据通信标准，给车联网的发展带来巨大的推动力。车联网和机器类型通信技术的融合是未来智能交通发展的重要技术基础。 本项目重点研究了基于机器类型通信技术的车联网应用场景下的群组安全协议， 首先根据需求的不同将基于群组的车联网应用分为三种模式，并分别研究这三种模式下的群组安全问题，其中包括：1) 预先建立信任关系模式下的车联网群组接入认证协议和切换认证协议： 针对3GPP网络中的群组通信场景，即大规模机器类型通信设备的接入认证，设计了一组安全有效的群组认证和密钥协商机制。 2) 临时建立信任关系模式下安全的车联网群组建立方案： 针对下一代移动通信系统中的车联网通信技术(LTE-V)，提出了一种针对车联网的安全群组通信方案。具体来说，课题组给出了一个基于软件定义网（SDN）的新型网络架构以及相应的解决方案。首先基于群组密钥管理方案提出一种高效灵活的车队动态安全管理机制，该机制可以动态地管理车队。其次，课题组提出两类群组接入认证方案，分别基于对称密码技术和非对称密码技术。 提出的方案能够抵抗多种专业的攻击。 3) 无信任关系模式下带有激励机制的安全数据传播方案： 课题组研究了在高速公路模式下的车联网中如何提供合作内容下载服务。为了解决合作内容下载服务中的出现的安全性、可靠性以及公平性问题，课题组提出了高速公路模式下车载网中的安全激励机制。课题组结合聚合签名、指定验证者签名技术的思想，基于虚拟支票的概念，提出了一个安全、可靠并且公平的合作下载激励方案。所设计的方案通过有效且安全的激励机制，可确保低时延高成功率的合作下载。并且能够抵抗一系列的攻击，比如injection/removing攻击, free riding攻击, submission refusal攻击, 以及denial of service攻击等。这些关键技术的研究可以为车联网和机器类型通信技术在应用和业务方面安全、有效地开展提供理论和技术上的支撑和保障，具有广泛的应用前景。