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基于区块链的车载自组织网络混合安全模型
| 论文题名： | 基于区块链的车载自组织网络混合安全模型 |
| 关键词： | 车载自组织网;区块链;安全通信;共识机制;身份认证 |
| 摘要： | 随着互联网技术和人工智能技术的发展，车载自组织网也迈入了高质量发展轨道。但在当前的商业运营模式下，以汽车生产商、租赁公司和其他社会资本为背景的运营商平台之间缺乏良好的运营模式，信任关系存在风险，难以实现数据共享，安全通信存在障碍。同时，采用传统的中心化身份认证机制，认证中心容易受到恶意节点的攻击，存在数据被伪造篡改的风险。本文基于区块链去中心化的网络架构、共识机制及其数据的共享性和防篡改性，将区块链技术应用到车载自组织网络中，建立了一种运营商之间、车辆之间及车辆与路侧单元之间的混合安全模型。 首先，在分析了区块链技术的工作原理、基本架构及其相关密码学技术的基础上，设计了由车辆、路侧单元和运营商构成的车载自组织网联盟链，并改进了数据存储结构和数据更新方法，降低了对车辆内存量的需求。并且，为了满足车载自组织网对共识机制的快速性要求，对拜占庭容错共识机制进行了优化，减少了共识时延。 同时，为了解决各个平台运营商之间实现安全通信的信任障碍，基于区块链集体利益驱动和共同维护的工作模式，将运营商注册认证并加入区块链网络中，运营商之间互信互通，实现了数据资源共享。同时，设计各运营商为该区块链网络中的参与记账节点，通过共识机制选取一个记账节点，将通过验证的数据记录到区块链中。 其次，为了避免恶意节点加入车载自组织网，提出了一种基于区块链技术的车载自组织网身份认证和数据通信方法，实现了车辆与运营商之间、车辆与路侧单元之间和车辆与车辆之间的去中心化认证，有效避免了恶意节点伪造篡改数据的安全通信事故。在该方法中，车辆和路侧单元作为发起方，各运营商选取记账节点，代替传统集中式认证技术中的可信中心，进行数字证书的发放和管理，并将所有申请节点的身份认证结果按照时间排序，采用椭圆曲线算法加密记录在区块链中，确保认证结果可追溯且不被伪造篡改。节点通过身份认证环节加入网络之后建立通信，车辆之间、路侧单元之间和车辆与路侧单元之间进行数据交换，实现了安全通信。 最后，为了验证车载自组织网安全通信模型的网络性能和安全性能，本文采用SUMO建立车辆的移动模型，将从SUMO导出的移动模型导入NS3，建立移动的车联网场景。通过仿真对车联网端到端时延和吞吐量进行评估，并从数字签名安全性、公钥安全性和抗攻击性三个方面分析了本文方案的安全性能。 |
| 作者： | 王瑞瑞 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 崔建明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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