基于5G的車聯(lián)網(wǎng)道路交通事故信息傳輸機(jī)制研究

　　摘要：為解決傳統(tǒng)信息傳輸機(jī)制在對車聯(lián)網(wǎng)信息傳輸時(shí)存在信息泄漏量較多，無法抵御非法攻擊者攻擊問題，結(jié)合5G技術(shù)開展對車聯(lián)網(wǎng)中，道路交通事故信息的安全傳輸機(jī)制研究。通過基于5G的車聯(lián)網(wǎng)體系初始化設(shè)置、車輛注冊流程優(yōu)化、道路交通事故信息加解密與接收過程設(shè)計(jì)，提出一種全新的信息傳輸機(jī)制。通過對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，新的傳輸能夠有效抵御非法攻擊者的攻擊，并阻止非法攻擊者對傳輸信息的跟蹤，提高了信息在傳輸過程中的安全性。

　　關(guān)鍵詞：5G；車聯(lián)網(wǎng)；道路交通事故；信息傳輸機(jī)制

　　1基于5G的車聯(lián)網(wǎng)道路交通事故信息傳輸機(jī)制設(shè)計(jì)

　　1.1基于5G的車聯(lián)網(wǎng)體系初始化設(shè)置

　　在對車聯(lián)網(wǎng)道路交通事故信息傳輸機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合5G技術(shù)對車聯(lián)網(wǎng)整個(gè)體系進(jìn)行初始化設(shè)置。在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，有權(quán)威機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)管轄的范圍通常是固定不變的，針對不同地區(qū)，可能是一個(gè)小鎮(zhèn)的范圍，也可能是一個(gè)城市的范圍，針對其管轄范圍以及道路交通事故信息傳輸范圍的設(shè)置，應(yīng)當(dāng)根據(jù)5G移動運(yùn)營商的管轄策略制定。在車聯(lián)網(wǎng)中規(guī)定權(quán)威機(jī)構(gòu)只能選取固定的數(shù)值作為分發(fā)給參與車輛每個(gè)匿名證書的有效時(shí)間，由于匿名證書僅能夠被用于對道路交通事故視頻信息的傳輸，因此可由權(quán)威機(jī)構(gòu)，通過對每一輛車輛可能發(fā)生交通事故的數(shù)量，決定匿名證書的分配。同時(shí)，在對車聯(lián)網(wǎng)體系初始化設(shè)置時(shí)，還應(yīng)當(dāng)要求每一個(gè)參與到車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的車輛都必須定期進(jìn)行一次檢查，檢查結(jié)果應(yīng)當(dāng)能夠保證車輛具備足夠數(shù)量的匿名證書。在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，匿名證書的信息格式應(yīng)當(dāng)如表1所示。

　　1.2車輛注冊流程優(yōu)化

　　在完成對5G車聯(lián)網(wǎng)體系初始化設(shè)置后，為確保車輛能夠加入到車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境當(dāng)中，享受相應(yīng)的信息傳輸服務(wù)，并確保在進(jìn)行道路交通事故信息傳輸?shù)倪^程中，信息不會被非法攻擊者侵犯或惡意泄露，本文將針對普通車輛和公共車輛的注冊流程進(jìn)行優(yōu)化，從而提高本文信息傳輸機(jī)制的嚴(yán)謹(jǐn)性。

　　首先，針對普通車輛的注冊流程進(jìn)行優(yōu)化：

　　第一步，用戶在5G車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中對普通車輛進(jìn)行注冊，獲取相應(yīng)的身份信息，并將其傳輸?shù)杰囕v網(wǎng)絡(luò)管理中心中；

　　第二步，由車輛網(wǎng)絡(luò)管理中心將對稱的密鑰發(fā)送到權(quán)威機(jī)構(gòu)，并為注冊的普通車輛申請匿名證書；

　　第三步，由權(quán)威機(jī)構(gòu)為普通車輛生成匿名證書、每個(gè)匿名證書對應(yīng)的私鑰以及標(biāo)簽，再利用對稱密鑰加密的方式，將所有信息內(nèi)容發(fā)送回車輛網(wǎng)絡(luò)管理中心；

　　第四步，由車輛網(wǎng)絡(luò)管理中心將已經(jīng)完成加密的相關(guān)信息發(fā)送到注冊普通車輛的用戶端。在上述過程中需要注意的是，整個(gè)注冊流程車輛網(wǎng)絡(luò)管理中心始終明確普通車輛注冊用戶的真實(shí)身份信息，但對于為其發(fā)布的一系列匿名證書并不知曉證書中的詳細(xì)內(nèi)容。同時(shí)，權(quán)威機(jī)構(gòu)始終明確普通車輛注冊用戶的匿名證書中的詳細(xì)內(nèi)容，但并不知曉普通車輛注冊用戶的真實(shí)身份信息。以此，通過上述注冊流程，有效防止通過竊取匿名證書的方式對信息傳輸安全造成威脅。除此之外，對于在注冊過程中接收到的所有信息都會被統(tǒng)一存儲在防篡改程序當(dāng)中，每一個(gè)參與到5G車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)當(dāng)中的車輛也同樣會被事先安裝防篡改程序，為車輛注冊提供安全保障，在防篡改程序當(dāng)中還可引入加速程序，進(jìn)一步提升保護(hù)和加密和解密的運(yùn)行速度。

　　其次，再針對公共車輛，例如執(zhí)法車輛、救護(hù)車輛等注冊流程進(jìn)行優(yōu)化：

　　第一步，公共車輛用戶在5G車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中對車輛進(jìn)行注冊，獲取相應(yīng)的身份信息，并將其傳輸?shù)杰囕v網(wǎng)絡(luò)安全站當(dāng)中；

　　第二步，由車輛網(wǎng)絡(luò)安全站對身份信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送到權(quán)威機(jī)構(gòu)當(dāng)中，并為注冊的公共車輛申請匿名證書；

　　第三步，由權(quán)威機(jī)構(gòu)為公共車輛生成匿名證書、每個(gè)匿名證書對應(yīng)的私鑰以及標(biāo)簽，再利用對稱密鑰加密的方式，將所有信息內(nèi)容屬性進(jìn)行加密解密，并生成相應(yīng)的密鑰，發(fā)送回車輛網(wǎng)絡(luò)安全站；

　　第四步，由車輛網(wǎng)絡(luò)安全站將已經(jīng)完成加密的相關(guān)信息發(fā)送到注冊公共車輛的用戶端，并由公共車輛用戶將所有信息內(nèi)容存儲在防篡改程序當(dāng)中。通過上述操作，完成對公共車輛的5G車聯(lián)網(wǎng)注冊，將公共車輛與普通車輛進(jìn)行區(qū)分，能夠確保只有指定的車輛能夠獲取到道路交通事故信息上傳的安全信息，并且執(zhí)法車輛并不能隨意對相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)閱，以此提高參與5G車聯(lián)網(wǎng)車輛的隱私安全。

　　1.3道路交通事故信息加解密與接收過程設(shè)計(jì)

　　為進(jìn)一步確保信息在傳輸過程中的安全性，需要對其進(jìn)行加解密處理。針對普通車輛和公共車輛均采用如下方式完成加密：首先，拍攝并制作事故視頻，利用簽名認(rèn)證的方式對視頻信息進(jìn)行對稱加密；再利用公鑰生成關(guān)鍵詞，利用CP-ABE算法給一次性對稱加密密鑰；選擇一個(gè)有效匿名證書，對其元組信息進(jìn)行簽字加密；最后通過5G車聯(lián)網(wǎng)將加密的信息上傳到云平臺當(dāng)中。當(dāng)接收到相應(yīng)的信息后，通過檢查是否是5G車聯(lián)網(wǎng)中的合法用戶生成的方式對信息內(nèi)容的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證，并對簽名認(rèn)證是否成立進(jìn)行判斷，若成立則傳輸?shù)男畔?nèi)容可信，若不成立則傳輸?shù)男畔?nèi)容可能遭到了非法攻擊者的蓄意破壞，出現(xiàn)了錯(cuò)誤信息。再對道路交通事故信息的接收和解密過后層那個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)：首先，對簽名認(rèn)證進(jìn)行驗(yàn)證，并在驗(yàn)證通過后轉(zhuǎn)發(fā)元組信息；對匿名證書當(dāng)中的信息進(jìn)行驗(yàn)證，并在驗(yàn)證通過后取出公鑰；對收到的簽名進(jìn)行驗(yàn)證，并在驗(yàn)證通過后解密對稱加密密鑰；最后，利用對稱加密密鑰解密密文，獲取到道路交通事故信息。

　　2對比實(shí)驗(yàn)

　　本文通過上述論述，完成在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中對道路交通事故信息的傳輸機(jī)制理論設(shè)計(jì)，為保證該機(jī)制在實(shí)際應(yīng)用中的效果，下面將在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中同時(shí)引入本文提出的傳輸機(jī)制和傳統(tǒng)信息傳輸機(jī)制，開展對比實(shí)驗(yàn)。假設(shè)在5G車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境當(dāng)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者實(shí)體都可能被當(dāng)作是違法攻擊者的攻擊對象。由一個(gè)攻擊者控制兩個(gè)距離相同的兩個(gè)5G區(qū)域，其中一個(gè)區(qū)域利用本文提出的傳輸機(jī)制，另一個(gè)區(qū)域利用傳統(tǒng)傳輸機(jī)制。

　　假設(shè)參與到5G車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的車輛傳輸?shù)缆方煌ㄊ鹿市畔⒌姆秶鸀?00m，車輛的行駛速度為120km/h，時(shí)間范圍為22s。在進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^程中，將信息量設(shè)置為2GB，將兩臺車分別放置在兩個(gè)5G區(qū)域當(dāng)中，并控制其在同一方向上以同樣的速度行駛同樣的距離。假設(shè)兩臺車在相同時(shí)刻出現(xiàn)交通事故，分別利用本文傳輸機(jī)制和傳統(tǒng)傳輸機(jī)制完成對交通事故信息的傳輸。對比在傳輸過程中，兩種傳輸機(jī)制的信息泄漏情況，并繪制成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖。

　　3結(jié)束語

　　本文基于5G技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，提出一種全新的車聯(lián)網(wǎng)道路交通事故信息傳輸機(jī)制，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了該傳輸機(jī)制的實(shí)際應(yīng)用效果。當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)受到了人們的高度關(guān)注，針對信息的安全傳輸問題急需解決，通過將本文傳輸機(jī)制的應(yīng)用能夠有效提高信息傳輸過程中的安全性。但由于研究時(shí)間有限，本文僅采用了簽名認(rèn)證的方式實(shí)現(xiàn)對傳輸信息的加解密操作，在后續(xù)的研究中還將針對不同信息的安全傳輸需要，引入更多的認(rèn)證方式，并篩選更優(yōu)，進(jìn)一步提高信息傳輸?shù)陌踩?/p>

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　　劉呂亮

《基于5G的車聯(lián)網(wǎng)道路交通事故信息傳輸機(jī)制研究》

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