利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2023104206483
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,包括以下步骤:S21,各个车辆先与云端建立通信连接;

S22,各个车辆不断向云端发送车辆的位置信息,云端根据各个车辆的位置信息,将属于同一地理范围内的车辆划分为一个车组;

S23,车组向云端请求进行组内通信,即车组中的各个车辆分别向云端发送组内通信请求消息;

组内通信请求消息包括车辆的VIN码,所述VIN码为车辆的唯一身份码;

S24,云端向车组中的各个车辆分别下发组密钥和编号;

所述组密钥是由一组密钥构成的密钥序列;云端向各个车辆下发的组密钥的密钥排序是不同的,向各个车辆下发的编号也是不同的;

各个车辆分别根据下发的编号从组密钥中提取对应排列序号的密钥,各个车辆从组密钥中提取出的密钥是一致的,作为组内通信密钥的第一部分;

S25,云端根据车组VIN码序列计算摘要,并将摘要作为组内通信密钥的第二部分下发给车组中的各个车辆;

所述车组VIN码序列由车组中各个车辆的VIN码构成;

S26,车组中的各个车辆得到组内通信密钥的第一部分和第二部分后,即获得完整的组内通信密钥,后续车组中的各个车辆基于组内通信密钥进行组内通信。

2.根据权利要求1所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,步骤S24包括如下具体步骤:S241,云端生成一组密钥,将该一组密钥按照不同的顺序排列,构成不同的密钥序列即组密钥;

S242,云端以量子密钥加密传输的形式,将各个组密钥对应的发送给车组中的各个车辆;即,云端利用量子密钥对各个组密钥进行加密,并将加密的各个组密钥对应的发送给车组中的各个车辆;

S243,云端以明文的形式,将各个组密钥中的密钥排列序号作为编号,并对应的发送给车组中的各个车辆;

S244,各个车辆接收到加密的组密钥和编号后,先利用量子密钥进行解密得到组密钥,然后利用编号提取组密钥中对应排列序号的密钥。

3.根据权利要求1或2所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,组密钥中的密钥为一次一密,云端向车组中的各个车辆下发一个组密钥后,若组密钥中还有剩余未使用的密钥,此时车组再向云端请求进行组内通信时,则云端不再向车组中的各个车辆下发新的组密钥,仅向各个车辆下发新的编号,各个车辆利用新的编号从组密钥中提取对应排列序号的密钥,作为新的组内通信密钥的第一部分;

组内通信密钥的第一部分定期更新,即云端定期向车组中的各个车辆下发新的组密钥和新的编号。

4.根据权利要求1所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,步骤S25具体如下所示:云端先根据车组中各个车辆加入的先后顺序,对各个车辆的VIN码进行排序,最早加入的车辆的VIN码排在第一位,最后加入的车辆的VIN码排在最后一位,得到车组VIN码序列:然后通过摘要算法对车组VIN码序列进行计算,得到摘要;最后以明文的形式将摘要发送给车组中的各个车辆。

5.根据权利要求1所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,步骤S23包括如下具体步骤:S231,车组中的各个车辆分别向云端发送组内通信请求消息;

组内通信请求消息中包括:时间戳、车辆的VIN码、请求内容、校验码;

S232,云端接收车辆的组内通信请求消息后,先判断组内通信请求消息中的时间戳与当前时间戳的时间差是否大于设定的时间阈值,以及通过校验码校验消息的完整性;

若时间差大于设定的时间阈值或消息校验不完整,则表示组内通信请求消息失效,云端向车辆返回错误码和错误信息,云端无法向车辆下发组内通信密钥;否则,表示组内通信请求消息有效,进入步骤S24,云端向车辆下发组内通信密钥。

6.根据权利要求1所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,步骤S21中,车辆与云端建立通信连接的方法,包括如下具体步骤:S11,各个车辆在出厂时均被赋予一个VIN码,作为车辆的唯一身份标识,各个车辆的VIN码分别存储在各个车辆的安全存储介质中,同时,各个车辆的VIN码还统一存储在云端的VIN码库中;另外,云端给各个车辆中均预先充注有一批量子密钥句柄,所述量子密钥句柄用于车辆向云端申请量子密钥;

S12,车辆利用预先充注的量子密钥句柄向云端申请量子密钥,云端向车辆发送量子密钥;

S13,车辆从安全存储介质中提取出VIN码,生成认证请求消息,认证请求消息包括车辆的VIN码、时间戳、检验码;利用量子密钥对认证请求消息进行加密,并将加密的认证请求消息发送给云端;

S14,云端接收到加密的认证请求消息后,利用量子密钥进行解密得到认证请求消息;

S15,云端判断认证请求消息中的时间戳与当前时间戳的时间差是否大于设定的时间阈值,以及通过校验码校验消息的完整性;

若时间差大于设定的时间阈值或消息校验不完整,则表示认证请求消息失效,车辆的身份认证失败,云端向车辆返回错误码和错误信息,错误信息为时间差大于设定的时间阈值或者消息校验不完整,车辆无法与云端建立通信连接;否则,表示认证请求消息有效,进入步骤S16;

S16,云端判断VIN码库中是否有与认证请求消息中的VIN码相同的VIN码,若有,则表示车辆的身份认证成功,车辆与云端建立通信连接;若无,则表示车辆的身份认证失败,车辆无法与云端建立通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,步骤S26中,车组中各个车辆之间利用组内通信密钥建立通信链路,实现组内通信;组内通信包括:利用无线电技术进行单点对单点的直接通信,利用组网技术进行单点对多点的组网通信。

8.根据权利要求2所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法,其特征在于,车辆的VIN码是利用车辆上的量子随机数发生器产生的量子随机数生成;组密钥中的密钥是利用云端上的量子随机数发生器产生的量子随机数生成;对组密钥进行量子密钥加密传输是通过DKD协议即经典量子密钥分发协议实现的。

9.适用于权利要求1‑8任意一项所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法的更新方法,其特征在于,包括以下步骤:S31,当有新车辆请求加入车组时,新车辆先与云端建立通信连接;

S32,新车辆向云端发送位置信息,云端根据新车辆的位置信息,确定新车辆所属的车组;

S33,云端将新车辆的VIN码加入车组VIN码序列中,得到更新后的车组VIN码序列;云端根据更新后的车组VIN码序列计算摘要,并将摘要作为更新后的组内通信密钥的第二部分下发给车组中的各个车辆;

S34,云端给新车辆下发组密钥以及编号,新车辆根据编号从组密钥中提取对应排列序号的密钥,新车辆提取出的密钥与车组中其他车辆提取出密钥是一致的,作为组内通信密钥的第一部分;

S35,车组中的各个车辆和新车辆得到更新后的组内通信密钥的第二部分,以及新车辆得到组内通信密钥的第一部分后,即表示新车辆已成功加入车组,且车组中的各个车辆均获得更新后的组内通信密钥,后续车组中的各个车辆基于更新后的组内通信密钥进行组内通信。

10.适用于权利要求1‑8任意一项所述的一种V2V通信下的车组内通信密钥生成方法的更新方法,其特征在于,包括以下步骤:S41,当有车辆离开车组时,即云端根据车辆的位置信息判断车辆离开车组所覆盖的地理范围后,云端将离开车辆的VIN码从车组VIN码序列中剔除,得到更新后的VIN码序列,并根据更新后的车组VIN码序列计算摘要,将摘要作为更新后的组内通信密钥的第二部分下发给车组中的各个车辆;

S42,车组中的各个车辆得到更新后的组内通信密钥的第二部分后,结合组内通信密钥的第一部分,即获得更新后的组内通信密钥,后续车组中的各个车辆基于更新后的组内通信密钥进行组内通信。