车联网中协作数据分发方案研究

在车联网中,车辆可通过无线通信从路侧单元（RSU）下载文件数据,但由于车辆移动性高、RSU部署间距大及传输范围有限,使得车辆可下载数据量受到较大影响。为此,提出一种协作数据分发方案。利用双向车辆和RSU的资源可用性对目标车辆进行辅助下载,使得目标车辆在未覆盖RSU的盲区（DA）内仍能获取所需文件数据,在此基础上,考虑资源节点的竞争接入与传输以及转发完成时间对数据传输的影响,建立理论分析框架来说明数据传输过程。仿真结果表明,相较于同向协助下载和反向协助下载机制,该方案能够提升目标车辆下载数据量,减少DA内数据传输中断的影响,提高DA利用率。     

联合车速–队列感知的路边单元分组调度随机优化

路边单元(RSU)是车联网中为其无线覆盖范围内过往车辆提供信息服务的基础设施,路边单元间的分组传输可通过移动车辆"存储–载带–转发"的方式进行,其传输过程中分组的端到端时延由源RSU缓存中的排队时延与车辆载带过程的传播时延两部分组成.为使RSU间分组传输过程中平均端到端时延最小化,本文提出一种联合车速–队列感知的路边单元分组调度随机优化方法,该方法根据源RSU缓存队列长度和经过源RSU覆盖范围的车辆速度状态作分组调度决策.通过马尔科夫决策(MDP)框架对分组传输过程中的平均排队时延和平均传播时延进行分析,建立一个非线性平均端到端时延最小化问题并求解.仿真结果表明,所提出的RSU分组调度随机优化方法可以显著降低RSU间分组传输过程中的平均端到端时延,并提高系统中分组传输的吞吐量.     

基于切比雪夫混沌映射的车联网高效认证方案

车联网在智能交通系统构建中发挥重要作用,消息认证方案能够为车联网的实际应用提供可靠性和安全性保障,但现有认证方案多数存在计算效率低下的问题,为此,提出一种基于切比雪夫混沌映射的车联网认证方案。利用切比雪夫多项式的半群性质构建对称密钥,以实现车辆节点与路边设施单元（RSU）的密钥协商。车辆节点使用由RSU分发的时效性共享密钥完成车辆间的匿名消息认证,无须为每个消息签名验证一个较大的撤销列表,车辆的撤销也不会影响群组性能。分析结果表明,该方案可以满足车联网的安全需求并抵御多种安全攻击,同时提供条件隐私保护,其密钥协商与消息认证阶段的计算效率较高,通信开销较低。     

基于逻辑回归与区块链的车联网信任管理方案

车联网使车辆能够传播信息，以提高交通安全和效率。然而，在不可信环境下，如何有效地实施信任评估并即时更新多个路边单元（RSU）之间一致的信任值仍是具有挑战性的问题。因此，提出了一种基于逻辑回归与区块链的车联网信任管理方案。车辆可以通过通信对方的历史行为，为其计算直接信任值和推荐信任值，并利用逻辑回归算法计算综合信任值，然后上传到附近的RSU,RSU将这些数据打包成一个区块。提出了基于权益证明（PoS）和实用拜占庭容错（PBFT）的混合共识机制，权益越大的RSUs更容易被选为矿工，并与授权的RSUs一起工作验证区块的正确性，使得信任值变化较大的区块能够即时发布。安全性分析及性能仿真表明该方案在计算和存储车辆信任值方面是有效可行的。     

基于车辆载带中继的路边单元突发业务分组调度最优策略

高速公路车联网场景中, 路边单元(Roadside units, RSUs)可作为多种周边监测数据的汇入网关, 其业务具有突发特性, 且可通过移动车辆以“存储?载带?转发”方式传输到与骨干网络互联的RSU. 针对RSU间业务传输问题, 源RSU可根据实时业务到达率按需匹配资源, 以应对业务突发性对分组端到端时延的影响. 本文首先针对RSU突发业务传输过程建立突发业务到达模型、车辆到达模型和离散车速状态模型; 进而利用受限马尔科夫决策过程对系统状态转移过程进行分析, 并建立非线性平均端到端时延最小化问题; 最后通过分析最优解的形式得出最优分组调度策略具有门限结构. 仿真结果验证了RSU间业务传输过程中排队时延和传播时延之间存在折中, 且该分组调度策略能降低业务传输过程的平均端到端时延.     

基于区块链的车联网信任机制

车联网（VANETs）中虚假的共享信息会导致负面影响。针对车辆间的信任缺失现象,提出了一种基于区块链的信任解决方案。通过引入贝叶斯推理,基于先验概率进行信任评估,综合考虑了消息可信度和源节点自身可信度。通过超级账本实现信任管理,路侧单元（RSU）将汇聚车辆提交的评价形成信任值并创建区块,利用智能合约进行信任值初始化、查询和更新操作。仿真结果显示,提出方案能有效进行信任评估,准确识别虚假消息。同时与现有方案对比表明,该方案具有更高吞吐量和更低时延,适用于车联网的轻量级资源消耗环境。     

基于喷泉码的车联网数据分发方案

数据传播是用于向终端用户提供信息娱乐和安全服务的主要技术之一,在该过程中,位于特定区域的车辆（OBUS）接收由路边单元（RSU）广播的数据。然而,当车辆移动较快,广播内容的数据量较大时,车辆很难在一个RSU的通信范围内收集到完整的广播内容。针对这一问题,论文提出了一种基于喷泉码的多RSU协同数据传输方案,将源数据以喷泉码编码,由多个RSU同时注入到车载自组织网络（VANET）中,RSU根据所处位置以及周边行驶车辆速度、密度使用模糊逻辑决策发送喷泉编码包数量。区域内车辆通过车对车（V2V）通信共享数据包,车辆获取到足够的编码包后重建源数据。实验结果表明,该方案在保证交付率的前提下,有效地降低了交付时间,实现了性能的明显提升。     

网联汽车数据传输和网络安全建设思考

<正>在“软件定义汽车”的时代背景下,车辆具备感知能力和网联能力,能够自我判断自身行驶的状态,并将其通过传感转换成数据。同时,“数字化的道路”将通过路侧单元（RSU）、摄像头等传感器将路况信息传输给车辆,为车辆提示最优路线。而“智慧通信”将融合感知、高精度定位、云计算技术,实现人、车、路之间的高效协同。智能网联汽车的高速发展,使得车联网的数据呈现爆炸式增长,数据安全随之成为车联网的发展的焦点问题。     

基于多重指标拍卖机制的车联网任务卸载策略

在5G移动边缘计算(MEC)的车联网场景中, 针对车辆任务卸载目标的选择问题, 设计了一种基于任务优先级的服务器选择方案. 综合考虑时间、能耗、成本等因素对卸载位置选择的影响, 提出了基于多重指标拍卖博弈的解决方法. 通过多重指标拍卖机制, 选择最优的MEC服务器为车辆提供任务卸载服务, 实现车辆与RSU协作的贝叶斯纳什均衡. 仿真结果表明, 该方案能在保障车辆任务卸载时间和能耗的约束条件下, 降低任务卸载的总费用, 满足多个性能指标.     

车联网中基于攻防博弈的蜜罐防御及传输策略

随着车联网的快速发展,服务提供商通过将5G基站型路侧单元（RSU,road side unit）部署在靠近车辆的位置,能够迅速为车辆用户提供缓存服务。然而,由于恶意攻击者的存在,其通过控制基站获取权限使基站变为恶意基站,达到身份伪造攻击的目的,并以恶意基站的名义发送消息干扰车辆与可信基站之间的通信链路,容易造成严重的行车安全问题。提出了车联网中基于攻防博弈的蜜罐防御及传输策略,通过部署蜜罐基站混淆攻击者,从而降低车联网中身份伪造攻击的风险,提高车联网数据传输的可靠性。将车联网场景中可信基站与恶意基站之间的交互问题建模为攻防博弈模型,在此基础上可信基站与蜜罐基站联合作为防守方来抵御恶意攻击。可信基站和恶意基站作为攻防博弈双方选择各自相应的策略,构建双方效益函数模型,并结合车辆时延反馈机制,防守方与恶意基站动态调整各自策略。通过调整蜜罐基站与车辆的交互性和 IP 随机化程度,使防守方的整体效益得到有效提升,并利用混合策略纳什均衡理论得出最优解。大量的仿真实验结果表明,所提出的策略能够在恶意攻击者存在的情况下,提高车联网服务的安全传输性能,对比无蜜罐防御方案,防守方期望效益提升了48.9%,数据传输时延降低了57.1%。     

VANET中基于RSU辅助签名环形成的方案

车辆自组织网络(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)使交通系统更加智能和高效。信道的开放性以及车辆移动的高速性等特点,导致VANET存在诸如身份、传输数据以及位置等隐私信息泄露问题。目前,针对VANET的身份隐私泄露问题,越来越多的学者采用基于环签名的方案,但是车辆如何在行驶过程中与周围车辆组成签名环一直是一个难解决的问题。针对基础设施部署较完善地区,文中提出一种基于RSU(Road-Side Unit)辅助签名环形成的方案。该方案通过RSU收集覆盖区域内车辆的公钥并广播公钥集,从而确定区域内车辆的签名环,并利用双线性对映射实现RSU与车辆间消息传输的基于身份加密的过程。安全分析和实验证明,所提方案在基础设施较完善地区能够拥有较好的效率和安全性。     

车载自组网中可撤销的聚合签名认证方案

为解决车载自组网(VANET)面临的通信安全和隐私保护方面的问题,提出了一种车载自组网中可撤销的聚合签名认证方案.该方案通过匿名认证保障用户隐私,通过使用防篡改设备和聚合签名技术提高认证效率.为实现车辆撤销,要求车辆使用路边单元发放的成员密钥生成签名,当车辆进入路边单元的通信范围时,路边单元实时审查车辆身份,拒绝为撤销...     

RSU-based message authentication for vehicular ad-hoc networks

Message authentication that ensures a message is genuine and verifies the source of the sender is a key issue in vehicular ad hoc networks (VANETs). Because messages may provide life-critical traffic information or emergency messages transmitted by unfamiliar sources. Because the vehicle in a VANET transmits messages in real-time in a high-mobility environment, traditional PKI security schemes are not suitable for VANET. The use of roadside units (RSUs) makes message authentication in VANET easy, but it also causes two problems and needed to be solved: how to authenticate messages transmitted between two different RSU ranges, and how to hand off messages for the vehicles moving across different RSU communication ranges. This paper proposes a comprehensive message authentication scheme that enables the message authentication within intra and between inter RSU ranges and hand-off between different RSUs. The proposed scheme balances the overhead for computation and communication with security against attacks. Efficiency analysis and comparison with related works demonstrate that the proposed scheme is a superior message authentication method for VANET.     

基于IEEE 802.11p/1609标准的路车互联网的初步实现*

为了能够通过车辆之间的相互通信来提高旅客的安全性、减少交通拥堵等,基于IEEE 802.11p/1609标准,提出了路车互联网的概念,并对路车互联网中RSU(路边单元)和OBU（车载单元）之间的通信进行了仿真和分析。仿真结果表明,RSU和OBU之间的通信比较稳定,丢包率也较低,显示在车载环境下IEEE 802.11p/1609协议较好的性能,这也为未来国家智能交通系统的普及和产业化发展迈进了一步。     

A data distribution scheme for VANET based on fountain code

Data dissemination is one of the applications used to provide infotainment to the end-users in vehicular ad hoc networks (VANET). During this process, the vehicles receive the data broadcast by the RoadSide Unit (RSU). However, it is difficult for vehicles to collect the complete content within the communication range of one RSU when the vehicle moves at a high speed and the amount of broadcast data is large. To solve this problem, a multi-RSU cooperative data distribution scheme based on fountain code (MRFC) is proposed in this paper. The source data are encoded by fountain code and poured into the VANET by multiple cooperative RSUs, then the vehicles in the area share data packets through the V2V resource compensation method, so that all vehicles can obtain enough encoded packets to reconstruct the source data. To improve channel resource utilization and reduce delivery delays, the RSUs use fuzzy logic to determine the number of fountain code packets according to their locations, the speed and density of surrounding vehicles. The experimental results show that on the premise of ensuring the delivery rate, the proposed scheme can reduce the delivery delay by 30–50%, and achieve a significant improvement in performance.

     

SEMD: Secure and efficient message dissemination with policy enforcement in VANET

Vehicular ad hoc network (VANET) is an increasing important paradigm, which not only provides safety enhancement but also improves roadway system efficiency. However, the security issues of data confidentiality, and access control over transmitted messages in VANET have remained to be solved. In this paper, we propose a secure and efficient message dissemination scheme (SEMD) with policy enforcement in VANET, and construct an outsourcing decryption of ciphertext-policy attribute-based encryption (CP-ABE) to provide differentiated access control services, which makes the vehicles delegate most of the decryption computation to nearest roadside unit (RSU). Performance evaluation demonstrates its efficiency in terms of computational complexity, space complexity, and decryption time. Security proof shows that it is secure against replayable choosen-ciphertext attacks (RCCA) in the standard model.     

基于代理车辆的车载网络消息认证技术

车载自组织网络(vehicular ad hoc network,VANET)的固有特性使其存在诸多安全问题.特别地,当路边单元(RSU)的覆盖区域中出现大量车辆时,现有认证方法难以确保RSU快速对每辆车进行签名认证.因此,提出一种新的基于代理车辆的消息认证方法.代理车辆对其他车辆的消息进行验证,将验证结果传输给附近的...     

IEEE 802.11p协议MAC层自适应移动性改进研究

针对VANET环境下标准IEEE 802.11p协议的MAC层对车辆移动性因素支持不足的问题,对IEEE 802.11p协议MAC层自适应移动性机制进行了研究。首先,构建了一种VANET通信场景;然后,基于构建的通信场景,分别基于节点邻居数量和节点相对速度提出了一种P持续CSMA/CA机制和一种基于节点相对速度的动态优先级管理机制;最后,基于Veins仿真平台构建了测试场景,并对提出的改进机制进行了仿真测试。测试结果表明提出的两种机制能够有效增加系统吞吐量、减少丢包数量、降低平均数据传输延迟和平均数据重传次数,显著提升了VANET网络性能。     

车载自组网中基于无证书的密钥隔离批量消息认证方案

针对车载自组网(VANET)中匿名认证存在的安全性问题,提出了一种高效的车载自组网的匿名认证方案。该方案将无证书密码体制和密钥隔离技术结合应用在车载自组网的环境中,通过更新协助器RSU与车辆用户OBUi的密钥,使得某时间段的临时私钥的泄漏不会影响到前向和后向的安全性,并在随机预言模型下证明了该方案的安全性。最后,性能分析结果表明,该方案不仅提高了消息签名匿名认证的效率,而且降低了整个系统运算的开销,具有较好的理论意义与实用价值。