1.一种基于量子密钥的V2G雾服务器加密通信方法,其特征在于,包括:当车辆需要从当前雾服务器i所在区域驶入目标雾服务器j所在区域时,雾服务器i、雾服务器j和中央服务器三方基于预充注量子密钥的数字签名进行身份认证并协商出第一会话密钥;
车辆和雾服务器j基于所述第一会话密钥完成身份认证并协商出第二会话密钥,随后雾服务器j将所述第二会话密钥派发给自身所在区域的充电站和能源服务器;车辆能通过第二会话密钥实现和充电站、能源服务器的加密通信;
在协商所述第一会话密钥之前,所述方法还包括:初始化阶段和注册阶段;
其中,初始化阶段包括:
中央服务器生成三个单向哈希函数H1、H2和H3,分发给所有雾服务器;
注册阶段包括:
每个雾服务器产生量子随机数α,并将自身的真实身份FID和量子随机数α作为注册消息发送给中央服务器;
中央服务器在收到雾服务器的注册消息后,验证FID是否已经注册,若是则将雾服务器的身份信息丢弃,若否则计算雾服务器的假名NID,并记录NID和FID;随后中央服务器向雾服务器的智能SC卡发送组包消息m1={NID,CID},智能SC卡再将组包消息m1发送给雾服务器,雾服务器储存组包消息m1完成注册过程;其中, 为异或符号;CID为中央服务器的身份信息;
所述雾服务器i、雾服务器j和中央服务器三方基于预充注量子密钥的数字签名进行身份认证并协商出第一会话密钥包括:雾服务器i将自身的真实身份FIDi、量子随机数αi以及车辆的用户生物信息BIO发送给*自身的智能SC卡,智能SC卡计算 并比较NIDi是否等于雾服务器i的假名NIDi,若等于则表明智能SC卡接受雾服务器i的信息,此时智能SC卡产生一个新的量子随机数β和时间戳t1,并更新计数器的计数值seqi,随后依次计算RIDi=H1(BIO||NIDi)、Q1={β1,RIDi,seqi,t1}和MAC1=H3(Q1||NIDi||β1),向中央服务器发送组包消息M1=(NIDi,Q1,MAC1),||为连接符号;
*
中央服务器在收到组包消息M1并验证消息的新鲜度和完整性合格后,计算RID i=H1* *(BIO||NIDi)并重新计算雾服务器i的假名NIDi,比较RIDi和RIDi是否相等以验证车主的身*份是否合格,比较雾服务器i的假名NIDi和NIDi 是否相等以验证雾服务器i的身份是否合格;若车主和雾服务器i的身份均合格则计算 产生随机数γ,计算 使用第一预充注量子密 钥PFK1产生数字签名
并计算Q2={β,γ1,ESG1,seqi,t2}和MAC2=H3(Q2||CID||NIDj||γ1),向雾服务器j发送组包消息M2=(Q2,NIDj,MAC2);其中,Δt为预设的时间差阈值;E(·)表示用·作为密钥的加密函数;FIDj为雾服务器j的真实身份;
雾服务器j在收到组包消息M2并验证消息的新鲜度和完整性合格后,使用第一预充注量*子密钥PFK1验证数字签名ESG1进行解密,从而得到经过解密的自身真实身份FIDj以及中央* * *服务器的身份信息CID,随后判断等式H1(FIDj||CID)=H1(FIDj ||CID)是否成立,若成立则 完成 雾 服 务 器 j对 中 央 服务 器 的 身 份认 证 ;随 后 雾 服务 器 j 计 算并将自身的FIDj和量子随机数αj发送给自身的智能SC卡,智能SC*
卡计算 并验证NIDj是否等于注册阶段储存的自身假名NIDj,若等于则表示智能SC卡接受雾服务器j的信息,随后智能SC卡产生量子随机数λ,计算使 用第 二预 充注 量子 密 钥PF K2 产生 数 字签 名并计算Q3={λ1,ESG2,seqi,t3}和MAC3=H3(Q3||CID||NIDj||λ1),向中央服务器发送组包消息M3=(Q3,NIDj,MAC3);
中央服务器在收到组包消息M3并验证消息的新鲜度和完整性合格后,计算使用第二预充注量子密钥PFK2验证数字签名ESG2进行解密,从* *
而得到经过解密的自身身份信息CID和雾服务器j的真实身份FIDj,随后判断等式H1(FIDj|* *|CID)=H1(FIDj ||CID)是否成立,若成立则完成中央服务器对雾服务器j的身份认证;随后中央服务器更新计数值seqi,使用第三预充注量子密钥PFK3产生数字签名并计算Q4={λ,γ1,ESG3,seqi,t4}和MAC4=H3(Q4||CID||NIDi||γ1),向雾服务器i发送组包消息M4=(Q4,NIDi,MAC4);
雾服务器i在收到组包消息M4并验证消息的新鲜度和完整性合格后,计算雾服务器i使用第三预充注量子密钥PFK3验证数字签名ESG3进行* *
解密,从而得到经过解密的自身真实身份FIDi以及中央服务器的身份信息CID ,并随后判* *断等式H1(FIDi||CID)=H1(FIDi||CID)是否成立,若成立则完成雾服务器i对中央雾服务器的身份认证,雾服务器i更新计数值seqi;
雾服务器i、雾服务器j 和中央服务器三方同时产生第一会话 密钥
2.根据权利要求1所述的一种基于量子密钥的V2G雾服务器加密通信方法,其特征在于,在雾服务器i、雾服务器j和中央服务器三方协商出第一会话密钥之后,所述方法还包括:雾服务器i使用第一会话密钥加密车辆的身份信息,生成车辆加密消息EKEK(BIO,SN,ICCID)并发送给雾服务器j;其中,SN为车辆的T‑BOX序列号,ICCID为车辆的T‑BOX集成电路卡标识;
雾服务器j在收到所述车辆加密消息时,使用第一会话密钥进行解密;
车辆和雾服务器i进行通信,雾服务器i将雾服务器j的真实身份FIDj发送给车辆。
3.根据权利要求2所述的一种基于量子密钥的V2G雾服务器加密通信方法,其特征在于,所述车辆和雾服务器j基于所述第一会话密钥完成身份认证并协商出第二会话密钥包括:车辆产生量子随机数 作为第二会话密钥,使用第四预充注量子密钥PFK4对第二会话密钥进行加密,生成 并产生时间戳T1,随后计算P1=H1(BIO||SN||ICCID),向雾服务器j发送消息n1={P1,KEKV,T1};
雾服务器j在收到消息n1并验证消息的新鲜度合格后,使用第四预充注量子密钥PFK4进* *行解密得到第二会话密钥 计算P1=H1(BIO||SN||ICCID),并验证P1 是否等于P1,若相等则完成雾服务器j对车辆的身份认证,随后雾服务器j向车辆发送消息n2={H2(FIDj),T2};
车辆在收到消息n2并验证消息的新鲜度合格后,计算z=H2(FIDj),并判断z是否等于消息n2中的H2(FIDj),若相等则完成车辆对雾服务器j的身份认证。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种基于量子密钥的V2G雾服务器加密通信方法,其特征在于,中央服务器、雾服务器以及车辆各方均在收到消息时产生时间戳,并验证该时间戳与消息中附带的时间戳之间的差值是否超过预设的时间差,若是则表示消息的新鲜度合格。
5.根据权利要求4所述的一种基于量子密钥的V2G雾服务器加密通信方法,其特征在于,中央服务器和各雾服务器均在收到消息时根据消息的内容计算消息认证码,并判断该消息认证码与消息中附带的消息认证码是否相等,若是则表示消息的完整性合格。