高速公路车联网系统安全架构研究

高速公路车联网系统安全架构研究Researchonsecurityarchitectureforhighwayvehiclenetwork学科专业：计算机科学与技术研究生：卜莉娜指导教师：张亚平副教授天津大学计算机科学与技术学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要车联网是物联网技术在智能交通领域的一个重要分支。车联网系统是在车辆上装载电子标签，然后通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。车联网系统的开发将会进一步推进交通智能化的步伐，为高速或城市交通提供更加方便快捷准确的信息，而在整个智能交通领域，最具备实现车联网快速落地的应该是高度信息化的高速公路领域。然而，在车联网的发展过程中也存在诸多问题，其中车联网中的隐私问题和信息安全问题是制约其发展的很重要的原因，在车联网中的每辆车及车主的信息都会随时随地被感知和连接到网络，这些暴露在公开场所的信号极易被窃取、干扰等，直接影响了车联网的体系安全，造成隐私泄露或者其他重大损失。因此本文就车联网的安全做了如下研究：首先，在高速公路车联网系统基础上，设计了适合于车联网的整体通信架构，着重强调了车联网安全管理的重要性，并从感知层、网络传输层和应用层三个不同逻辑层次说明了车联网的安全需求，设计了车联网的整体安全架构。其次，由于车联网感知层具有特殊性，它使用了RFID阅读器和标签等，这些设备的计算和存储能力都十分有限，本文中专门设计了用于车-路联网部分的安全通信协议。该协议充分考虑了RFID系统的特殊性，综合运用了对称和非对称加密、序列加密、身份认证、完整性校验等方法，实现了较好的网络安全传输机制，为车联网系统中信息的安全传输提供了保障。关键词：车联网安全协议RFID身份认证ABSTRACTTheVehiclenetworkisanimportantbranchoftheInternetofThingsinthefieldofintelligenttransportation.TheVehiclenetworksystemsupervisesallthevehiclestateandprovidescomprehensiveservicesdependingonthedifferentfunctionalrequirements.Itextractsandeffectivelyusesallofthevehicleattributeandinformationfromelectronictagsloadedonthevehiclesonthenetworkplatformthroughidentificationtechnologysuchastheradiofrequencyidentification.ThedevelopmentoftheVehiclenetworksystemwillfurtheradvancethepaceoftrafficintelligence,andprovidemoreconvenientandaccurateinformationforhighwayandcitytraffic.Intheentirefieldofintelligenttransportation,thehighwayinformationsystemisthemostsuitablefieldforvehiclenetworksystem.However,therearemanyproblemsinthedevelopmentofthevehiclenetwork,suchastheprivacyandinformationsecurityissueswhichrestrictitsdevelopmentgreatly.Inthevehiclenetwork,eachvehicleandeachownerwillbeperceivedandconnectedtothenetworkanywhereandanytime.Thesignalswhichexposeinthepubliccanbestoleneasily,whichwilldirectlyaffectthesecurityofthevehiclenetworkandresultinthelossofprivacyandothersignificantloss.Thisarticlemakesstudiesonthevehiclenetworkasfollows.First,thearticledesignsthewholecommunicationarchitecturesuitableforthevehiclenetworkbasedonthehighwayvehiclenetwork.Thearticleemphasizestheimportanceofthesafetymanagementofthevehiclenetwork,andthenexplainsthesecurityrequirementsofthevehiclenetworkfromthreedifferentlogiclayersincludingperceptionlayer,networktransportlayerandapplicationlayer.Finallythearticledesignsthesecurityarchitectureofthehighwayvehiclenetwork.Second,theperceptionlayerofvehiclenetworkisspecialbecauseitusesRFIDreadersandtagswithlimitedcomputingandstoragecapacity.Sothisarticledesignsspecialsecuritycommunicationprotocolforthevehicle-roadnetwork.ThisprotocolfullyconsiderstheparticularityofRFIDsystem.Bycomprehensiveuseofsymmetricandasymmetricencryption,sequenceencryption,identityauthenticationandintegritycheck,itachievesbetternetworksecuritytransmissionmechanismandprovidesguaranteefortheinformationsecuritytransferinthevehiclenetwork.KEYWORDS：InternetofVehicle,securityprotocol,RFID,identityauthentication目录第一章绪论.......................................................................................................................11.1论文背景及研究意义.........................................................................................11.2车联网的研究目标..............................................................................................21.3车联网发展现状及其趋势.................................................................................21.4论文的主要研究内容及其论文结构................................................................41.4.1研究内容.....................................................................................................41.4.2论文结构.....................................................................................................4第二章车联网相关技术..................................................................................................52.1车联网简介..........................................................................................................52.2车联网技术需求..................................................................................................62.2.1RFID射频识别技术..................................................................................62.2.2传感技术....................................................................................................62.2.3无线传输技术...........................................................................................72.2.4云计算技术................................................................................................72.2.5定位技术....................................................................................................72.3车联网发展中的问题.........................................................................................72.3.1信息安全问题..............................