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专利号: 2022108514493
申请人: 长沙理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车身份认证方法,其特征在于,所述方法包括:获取电动汽车和边缘服务器加入V2G网络的注册消息;

根据所述电动汽车的注册消息,通过云计算中心获取所述电动汽车的假名;

计算获取本地聚合器的信誉值,选择所述信誉值比预设值大的第一本地聚合器进行通信;

获取所述电动汽车的交易请求,将所述电动汽车的交易消息报告通过所述第一本地聚合器发送至所述边缘服务器,并通过所述边缘服务器验证所述交易消息报告;

通过所述边缘服务器发送协同认证请求至所述云计算中心,以使所述云计算中心协同认证所述电动汽车的注册消息,并获得交易令牌;具体的:通过所述边缘服务器发送协同认证请求requestes至所述云计算中心,并输入所述边缘服务器的私钥αes=h(skes),并生成随机数n5∈Zp,通过如下方式获得所述边缘服务器的消息m5:requestes=requeste′s⊕h(skes)vm5=h(IDes‖n5‖skes‖T5)

其中,SK表示所述边缘服务器和所述云计算中心之间的会话密钥,requestes表示所述电动汽车向所述边缘服务器发送加入V2G网络的请求,requeste′s表示异或加密之后的请求,T5表示消息m5的时间戳,所述消息m5为m5:{IDes,n5,vm5,T5},vm5表示验证所述消息m5的哈希值,IDes表示所述边缘服务器的真实身份消息;

通过所述边缘服务器将所述消息m5发送给所述云计算中心,并生成随机数n6∈Zp:vm6=h(IDcc‖n6‖T6)

其中,SK表示所述边缘服务器和所述云计算中心之间的会话密钥,T6表示消息m6的时间戳,所述消息m6为m6:{m5,n6,vm6,T6},vm6表示验证所述消息m6的哈希值,IDcc表示所述云计算中心的真实身份消息;

通过所述云计算中心检查所述电动汽车的注册消息,对于有注册消息的电动汽车,所述云计算中心向所述电动汽车发送交易令牌Token和消息m6:{m5,n6,vm6,T6};

根据所述交易令牌,以使所述电动汽车和充电站相互认证并完成交易,更新所述电动汽车的假名;具体的:通过所述电动汽车输入所述交易令牌Token,并计算αev=h(Token),生成随机数n7∈Zp:skev=ske′v⊕h(Token)

vm7=h(PIDev‖n7‖skev‖T7)

其中,skev表示所述电动汽车的私钥,ske′v表示异或加密之后的私钥,T7表示消息m7的时间戳,所述消息m7为m7:{PIDev,n7,vm7,T7},vm7表示验证所述消息m7的哈希值,PIDev表示所述电动汽车的假名;

通过所述电动汽车将消息m7:{PIDev,n7,vm7,T7}发送给所述充电站,生成随机数n8∈Zp:vm8=h(IDcs‖n8‖kce‖T8)

其中,T8表示消息m8的时间戳,所述消息m8为m8:{m7,IDcs,n8,vm8,T8},vm8表示验证所述消息m8的哈希值,IDcs表示所述充电站的真实身份消息;

通过所述充电站将消息m8:{m7,IDcs,n8,vm8,T8}发送给所述云计算中心,在所述消息m8到达时,通过所述云计算中心在所述云计算中心的数据库中定位所述电动汽车的假名PIDev;

通过所述云计算中心生成会话密钥SK和新的假名

SKev=h(IDev‖skev‖n7)⊕SK

SKcs=h(IDcs‖kce‖n8)⊕SK

vm7=h(SKcs‖kce‖n9)

其中,h(·)表示哈希函数,n9表示随机数,PIDev表示所述电动汽车的假名, 表示异或加密后的更新假名,SKev表示所述电动汽车的会话密钥,SKcs表示所述充电站的会话密钥,kce表示标识符;

通过所述云计算中心组成一个消息 将所述消息m9发

送给所述充电站;

在所述充电站收到vm7后,通过所述vm7验证并计算m7,如果验证通过,所述充电站解密会话密钥SK=h(IDcs‖kce‖n8)⊕SKcs并发送一条消息 给所述电动汽车,所述电动汽车收到vm8后,通过所述vm8验证m8,并计算会话密钥SK=h(IDev‖skev‖n7)⊕SKev,以使所述电动汽车和充电站相互认证并完成交易;

交易完成后,通过如下方式更新所述电动汽车的假名:

其中, 表示更新后的所述电动汽车的假名,skev表示所述电动汽车的私钥。

2.根据权利要求1所述的电动汽车身份认证方法,其特征在于,所述电动汽车身份认证方法还包括:将所述电动汽车在所述V2G网络中进行注册,选择一个随机数skev∈Zp作为所述电动汽车的私钥,并计算 作为所述电动汽车的公钥;

将所述电动汽车的真实身份消息发送至所述云计算中心,所述云计算中心通过如下公式获取所述电动汽车的假名:其中,选择一个散列键keyi∈X,IDev表示所述电动汽车的真实身份消息,VTi表示所述电动汽车假名的有效时间, 表示哈希函数,PIDev表示所述电动汽车的假名,‖表示连接符号,Zp表示素数p的域Zp;

通过所述云计算中心计算Oev=H(PIDev),Oev表示哈希值,并通过安全信道将Oev发送给所述电动汽车;

通过所述电动汽车将存储在防篡改设备中,其中,skev表示所述电动汽车的私钥,pkev表示所述电动汽车的公钥。

3.根据权利要求2所述的电动汽车身份认证方法,其特征在于,所述电动汽车身份认证方法还包括:将所述边缘服务器在所述V2G网络中进行注册,选择一个随机数skes∈Zp作为所述边缘服务器的私钥,计算 作为所述边缘服务器的公钥;

通过所述电动汽车向所述边缘服务器发送加入V2G网络的请求;

获取所述电动汽车对应用户的指纹,并生成随机数n1∈Zp;

根据所述用户的指纹和所述随机数n1∈Zp,通过如下公式获得消息m1:skev=ske′v⊕h(βev)

vm1=h(PIDev‖n1‖skev‖T1)

其中,ske′v表示异或加密之后的私钥,h(βev)表示所述用户的指纹,SK表示所述电动汽车和所述边缘服务器之间的会话密钥, 表示所述电动汽车向所述边缘服务器发送加入V2G网络的请求, 表示异或加密之后的请求,T1表示消息m1的时间戳,所述消息m1为m1:{PIDev,n1,vm1,T1},vm1表示验证所述消息m1的哈希值,⊕表示异或运算符;

通过所述电动汽车将所述消息m1发送至所述边缘服务器,以使所述边缘服务器向云计算中心发送群签名请求;

根据所述群签名请求,通过所述云计算中心划分群公钥和群私钥,并将所述边缘服务器作为群管理员,用于管理所述边缘服务器通信范围内的所有电动汽车。

4.根据权利要求1所述的电动汽车身份认证方法,其特征在于,所述计算获取本地聚合器的信誉值,选择所述信誉值比预设值大的第一本地聚合器进行通信,包括:通过每台注册过的电动汽车对本地聚合器进行打分,获得第一信誉值;

对每台注册过的所述电动汽车获得的第一信誉值进行累加,获取本地聚合器的信誉值;

将所述本地聚合器的信誉值与预设值进行比较,选择所述本地聚合器的信誉值比所述预设值大的第一本地聚合器进行通信。

5.根据权利要求1所述的电动汽车身份认证方法,其特征在于,所述获取所述电动汽车的交易请求,将所述电动汽车的交易消息报告通过所述第一本地聚合器发送至所述边缘服务器,并通过所述边缘服务器验证所述交易消息报告,包括:获取所述电动汽车的交易请求,若所述电动汽车通过所述云计算中心的验证,则通过如下方式获得所述电动汽车的交易消息报告:选定一个随机数r0∈Zp对交易消息mev进行加密:

其中,emev表示加密交易消息,

选定一个随机数u0随机化签名:

其中, 表示所述电动汽车的签名解析, 表示随机化签名;

选定一个随机数t0,并计算如下公式:

s0←u0+cev·stev

其中,H(.)表示哈希函数,e(·)表示双线性配对,stev∈Zp表示秘密;

输出一个在加密交易消息emev上的群签名 则所述电动汽车的交易消息报告为:

其中,msev表示所述电动汽车的交易消息报告;

通过所述第一本地聚合器将所述交易消息报告发送至所述边缘服务器,并通过如下方式验证所述交易消息报告:根据所述交易消息报告,所述边缘服务器通过

验证所述交易消息报告,并检查

6.一种电动汽车身份认证系统,其特征在于,所述系统包括:注册消息获取单元,用于获取电动汽车和边缘服务器加入V2G网络的注册消息;

假名获取单元,用于根据所述电动汽车的注册消息,通过云计算中心获取所述电动汽车的假名;

聚合器选择单元,用于计算获取本地聚合器的信誉值,选择所述信誉值比预设值大的第一本地聚合器进行通信;

消息验证单元,用于获取所述电动汽车的交易请求,将所述电动汽车的交易消息报告通过所述第一本地聚合器发送至所述边缘服务器,并通过所述边缘服务器验证所述交易消息报告;

令牌获取单元,用于通过所述边缘服务器发送协同认证请求至所述云计算中心,以使所述云计算中心协同认证所述电动汽车的注册消息,并获得交易令牌;具体的:通过所述边缘服务器发送协同认证请求requestes至所述云计算中心,并输入所述边缘服务器的私钥αes=h(skes),并生成随机数n5∈Zp,通过如下方式获得所述边缘服务器的消息m5:requestes=requeste′s⊕h(skes)vm5=h(IDes‖n5‖skes‖T5)

其中,SK表示所述边缘服务器和所述云计算中心之间的会话密钥,requestes表示所述电动汽车向所述边缘服务器发送加入V2G网络的请求,requeste′s表示异或加密之后的请求,T5表示消息m5的时间戳,所述消息m5为m5:{IDes,n5,vm5,T5},vm5表示验证所述消息m5的哈希值,IDes表示所述边缘服务器的真实身份消息;

通过所述边缘服务器将所述消息m5发送给所述云计算中心,并生成随机数n6∈Zp:vm6=h(IDcc‖n6‖T6)

其中,SK表示所述边缘服务器和所述云计算中心之间的会话密钥,T6表示消息m6的时间戳,所述消息m6为m6:{m5,n6,vm6,T6},vm6表示验证所述消息m6的哈希值,IDcc表示所述云计算中心的真实身份消息;

通过所述云计算中心检查所述电动汽车的注册消息,对于有注册消息的电动汽车,所述云计算中心向所述电动汽车发送交易令牌Token和消息m6:{m5,n6,vm6,T6};

假名更新单元,用于根据所述交易令牌,以使所述电动汽车和充电站相互认证并完成交易,更新所述电动汽车的假名;具体的:通过所述电动汽车输入所述交易令牌Token,并计算αev=h(Token),生成随机数n7∈Zp:skev=ske′v⊕h(Token)

vm7=h(PIDev‖n7‖skev‖T7)

其中,skev表示所述电动汽车的私钥,ske′v表示异或加密之后的私钥,T7表示消息m7的时间戳,所述消息m7为m7:{PIDev,n7,vm7,T7},vm7表示验证所述消息m7的哈希值,PIDev表示所述电动汽车的假名;

通过所述电动汽车将消息m7:{PIDev,n7,vm7,T7}发送给所述充电站,生成随机数n8∈Zp:vm8=h(IDcs‖n8‖kce‖T8)

其中,T8表示消息m8的时间戳,所述消息m8为m8:{m7,IDcs,n8,vm8,T8},vm8表示验证所述消息m8的哈希值,IDcs表示所述充电站的真实身份消息;

通过所述充电站将消息m8:{m7,IDcs,n8,vm8,T8}发送给所述云计算中心,在所述消息m8到达时,通过所述云计算中心在所述云计算中心的数据库中定位所述电动汽车的假名PIDev;

通过所述云计算中心生成会话密钥SK和新的假名

SKev=h(IDev‖skev‖n7)⊕SK

SKcs=h(IDcs‖kce‖n8)⊕SK

vm7=h(SKcs‖kce‖n9)

其中,h(·)表示哈希函数,n9表示随机数,PIDev表示所述电动汽车的假名, 表示异或加密后的更新假名,SKev表示所述电动汽车的会话密钥,SKcs表示所述充电站的会话密钥,kce表示标识符;

通过所述云计算中心组成一个消息 将所述消息m9发

送给所述充电站;

在所述充电站收到vm7后,通过所述vm7验证并计算m7,如果验证通过,所述充电站解密会话密钥SK=h(IDcs‖kce‖n8)⊕SKcs并发送一条消息 给所述电动汽车,所述电动汽车收到vm8后,通过所述vm8验证m8,并计算会话密钥SK=h(IDev‖skev‖n7)⊕SKev,以使所述电动汽车和充电站相互认证并完成交易;

交易完成后,通过如下方式更新所述电动汽车的假名:

其中, 表示更新后的所述电动汽车的假名,skev表示所述电动汽车的私钥。

7.一种电动汽车身份认证设备,其特征在于,包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个控制处理器执行,以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至5任一项所述的电动汽车身份认证方法。

8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至5任一项所述的电动汽车身份认证方法。