1.一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,在可信中心、路边单元以及装载OBU的移动车辆构成的车联网网络中,可信中心与路边单元之间通过有线链路通信,车辆与车辆之间、车辆与路边单元之间通过无线通信链路通信,在该车联网网络中认证的过程具体包括以下步骤:初始化车联网系统,给出该车联网系统的初始化系统参数;
车辆和路边单元分别向可信中心完成身份注册与验证,且车辆需要进行登录检验其合法性;
登录成功的车辆进行快速认证以确认其身份是否合法,以及密钥协商用以保障后续会话的安全性;
车辆在一个路边单元完成认证后,当到达进入其他路边单元范围时车辆根据标签的方式快速完成证明;
为完成认证且没有标签的车辆生成临时标签的过程包括以下步骤:选择一个随机数tagi,计算ttagi=h(lsk′ui||tagi||IDU′i),然后生成一张全局标签表,h()表示一个单向抗冲突散列函数,lsk′ui为可信中心解密得到的车辆用户的长期会话秘钥,IDU′i为可信中心解密得到的用户名;
对标签进行对称加密 对称密钥ωui=sTA·Fui,sTA为可信中心随机为系统选择的主私钥,Fui为用户所驾驶的智能车辆的公钥;
记录系统当前时间戳TTA,生成对应签名信息 将信息
发送给路边单元;
路边单元验证消息mTA的新鲜度,通过验证后,记录系统当前时间戳为TRj,生成会话密钥skuRi=h(lRi·Fui||FIDUi||FIDRi),lRi为车辆选择的密钥协商的私钥,FIDUi为车辆为用于生成的假名,FIDRi为路边单元针对一条认证请求信息生成的假名,并计算对应签名τRi=h(skuRi||TRj||LRi),LRi为私钥lRi对应的私钥,路边单元将消息mRj={τRi,TRj,FIDRi,LRi}返回给车辆;
车辆收到消息后验证消息mRj的新鲜度,通过验证后,计算sk′uRi=h(fui·LRi||FIDUi||FIDRi),fui为车辆选择用于密钥协商的私钥,τ'Ri=h(sk′uRi||LRi||TRj),判断τ'Ri=τRi是否成立,若不成立则拒绝本次访问;若成立车辆接受路边单元的参数{FIDRi,LRi};
车辆根据标签进行快速认证的过程包括:
车辆计算 判断υ′i=υi是否成立,若不成立则停止流程;若成立则车辆进行一次对称解密 对称密钥ωui=fui·Ppub,Ppub为系统公钥,将得到的标签ttagi安全地存储在TPM中;
通过路边单元i完成认证并获得标签ttagi的车辆,进入路边单元j的通信范围后,将本地的TPM中存储的标签ttagi,进行一次对称加密,记录当前时间戳Tuj,生成对应消息签名车辆将消息 发送给路边单元j,D′ui为车载单元解密得到的可信中心用于用户认证的公钥;
路边单元j验证消息muj的新鲜度,通过验证后,若路边单元j作为中继将消息muj转发给可信中心;
可信中心验证消息muj的新鲜度,通过验证后,计算 判断ε′i=εi是否相等,若相等则解密得到标签ttagi,查询标签ttagi在全局标签表中是否过期,若未过期则通过认证;
当标签ttagi通过一次认证,其在全局标签表中的使用次数加1,当在标签ttagi有效期内使用次数超过设定阈值,则该标签升级,清空全局标签表中的使用次数并延长该标签的有效时间。
2.根据权利要求1所述的一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,初始化车联网系统时,可信中心生成系统相关参数,可信中心公布系统的公共参数表示为:{Ppub,h,P,G,q}
其中,Ppub表示为Ppub=sTA·P;h为一个单向抗冲突散列函数,该函数将由0和1组成的、任意长度的序列映射为由0和1组成的、长度为li的序列;G为阶为q、生成元为P的加法群;P、q为两个不相等的素数。
3.根据权利要求1所述的一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,车辆向可信中心完成身份注册与验证的过程包括以下步骤:用户确定自己的用户名IDUi和密码PWDi,根据用户名和密码计算伪密码,表示为将用户名、伪密码通过可信信道发送给可信中心;
可信中心收到信息后,为该车辆用户选择一个随机数作为认证私钥dui,并计算该私钥对应的公钥Dui=dui·P,根据该公钥为用户生成注册参数以及长期会话秘钥,生成过程包括:lskui=h(Dui||IDUi)·sTAmodq可信中心将{Aui,Bui,lskui}通过安全信道发送给车辆用户,车辆将收到的消息存储在本地可信的模块中;
其中, 表示异或;P、h()、q为可信中心生公布的公共参数,P、q为两个不相等的素数;
Aui、Bui为车辆用户的注册参数;lskui为车辆用户的长期会话秘钥。
4.根据权利要求3所述的一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,车辆进行登录检验其合法性包括以下步骤:车辆用户将用户名IDUi和密码PWDi输入到OBU中,计算:判断B′ui=Bui是否成立,如果成立则登录成功,否则登录失败。
5.根据权利要求4所述的一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,登录成功的车辆进行快速认证以及密钥协商的过程包括:车辆选择一个随机数作为密钥协商的私钥fui,并计算对应的公钥Fui=fui·P,级联当前的时间戳Tui,生成假名 和签名信息αui=(lskui+fui)·βuimodq,车辆将认证请求消息发送给附近的路边单元;
路边单元收到k条认证请求信息,删除时间戳无效的认证请求信息;针对时间戳有效的一条认证请求信息,为其选择一个随机数作为其密钥协商私钥lRi,并计算对应公钥LRi=lRi·P,记录当前时间戳TRi,然后计算其假名 路边单元将消息发送给可信中心;
可信中心收到消息mRi后,针对时间戳有效的消息,计算:lsk'Ri=h(IDR′i||sTA)+Ci
α'Ri=h(lsk'Ri||IDR′i||LRi||TRi)判断α'Ri=αRi是否成立,若成立则通过路边单元的认证;
可信中心计算:
lsk′ui=h(D′ui||IDU′i)·sTAmodq判断 是否成立,若成立
则通过车辆的认证;
其中,βui=h(lskui||IDUi||Fui||Tui),Ci为可信中心为路边单元选择的私钥对应的公钥。
6.根据权利要求1所述的一种车联网轻量级匿名跨域批量认证方法,其特征在于,路边单元向可信中心完成身份注册与验证的过程包括以下步骤:路边单元通过可信信道上传真实身份信息到可信中心;
可信中心收到信息后,为路边单元选择一个随机数作为私钥ci,并计算对应公钥Ci=ci·P,并为路边单元生成长期会话密钥lskRi=Ci+h(IDRi||sTA),将消息{Ci,lskRi}通过可信信道返回给路边单元;
路边单元将信息{Ci,lskRi}存在本地可信的模块中。