【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线网络安全，尤其涉及一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法。
技术介绍
1、近年来，随着5g和物联网等新一代信息技术不断发展，车联网(vehicular ad-hocnetworks，vanets)正在快速普及和应用。vanets可以提升驾驶安全性、改善驾乘体验、增强车辆管理效率，给人们的出行生活带来诸多便利。vanets是指通过互联网技术将汽车、交通设施、行人以及各种服务平台连接起来，实现信息的共享与交互的巨大互动网络。基于雾计算的vanets系统架构由云层、雾层、边缘层组成，其中云层的可信权威机构(trustedauthority,ta)部署在政府部门的云服务器上；雾层包括雾层可信节点(rta)，其位于云层与边缘层之间，受云层管理；边缘层主要有车辆、路边单元(road-side unit，rsu)以及攻击者部署的窃听装置组成，并且每辆车都配备有车载单元(on-board unit，obu)。vanets中主要有两种通信方式，分别为车辆到车辆的通信(vehicle-to-vehicle，v2v)和车辆到基础设施的通信(vehicle-to-infrastructure，v2i)。obu将其传感器生成的消息发送给其他车辆或rsu，rsu具有转发消息的功能，负责转发车辆与ta之间的消息，ta作为整个系统的管理员，负责系统的安全管理问题。vanets中传输的信息包括大量的个人信息，具体包括车主身份信息，车辆位置信息以及车辆轨迹信息等。这些信息在传输过程中可能会被攻击者非法窃取，而车辆位置信息的暴露势必会对车主的
2、保护用户数据安全和隐私成为vanets的重要任务。为了防止攻击者通过车辆的通信数据追踪到用户的真实身份，可以使用假名来代替车辆的真实身份进行通信，从而保护用户的身份隐私。而车辆长期使用一个假名会导致攻击者建立起车辆的假名与真实身份的关联，所以需要在合适的时机以及合适的地点对假名进行更换。针对此问题，目前已经提出了许多方案来实现假名的更换，主要有基于混合区的假名更换策略和基于混合上下文的假名更换策略，其中基于混合区的假名更换策略通常在城市中的十字路口、停车场等交通繁忙的地点进行假名更换，该策略需要rsu的全面覆盖，过度依赖rsu；基于混合上下文的假名更换策略虽然允许车辆独立地决定在何时何地更换其假名，但该策略面临假名管理高延迟和高成本的挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法；车辆首先在系统初始化阶段获取假名，并通过计算驾驶相似性来确定假名更换区域，多辆车辆合作进行假名交换，减少了对于rsu的依赖，消除其局限性。
2、一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：车辆假名获取；
4、具体为，使用假名更换系统进行车辆假名获取，所述假名更换系统包括三层结构：云层、雾层、边缘层；
5、步骤s100：正式加入vanets前，车辆在云层ta处进行注册；
6、步骤s101：云层ta为车辆配备私钥sk、公钥pk、长期假名pidl以及证书certri；
7、步骤s102：车辆进入雾层rta的管理区域并接收到rta的短期假名分发的定期广播时，向最近的路边单元rsu发送消息msgc＝{reqs||pidl||trep}，其中reqs是短期假名的请求标识符，pidl是车辆的长期假名，trep是当前的时间戳；
8、步骤s103：rsu对车辆的真实身份进行验证；
9、步骤s104：若验证通过，rsu将msgc转发给rta；若验证失败，则直接丢弃消息；
10、步骤s105：rta完成认证流程后，结合车辆的具体需求生成短期假名集合pids＝{pid1,pid2,pid3……pidi}，pidi为第i个短期假名，rsu将pids发送给车辆；
11、步骤s106：车辆选择pid1作为初始假名，当pid1的使用时间达到设定阈值β时，使用下一个短期假名，即pid2替换pid1，若车辆驶离当前rta的覆盖范围，则执行步骤s102；
12、步骤s2：确定假名更换区域；
13、步骤s200：当车辆已使用的假名数量超过设定的临界值，且现在正在使用的短期假名即将到达有效期限时，车辆va向设定的一定范围内广播一条请求消息msg＝{reqi||pidi||trep}，寻求与其他车辆的协作，其中reqi是启动组密钥加密的请求标识符，pidi是车辆va的短期假名，trep是当前的时间戳；
14、步骤s201：vrange中的车辆收到车辆va的请求消息msg，并验证车辆va的pidi是否合法；若车辆va的pidi合法，则执行步骤s202；否则跳过此步骤；其中vrange是车辆va通信覆盖范围内所有车辆组成的集合；
15、步骤s202：vrange中有更换假名意愿的车辆集合vchange计算自己与车辆va之间的速度相似度；所述的速度相似度的计算方法如下：
16、车辆va和车辆vb之间的速度相似度simv如下式所示：
17、
18、δv＝vmax-vmin(vmax,vmin∈vchange)
19、其中vi是车辆va的速度，vj是车辆vb的速度，车辆vb∈vchange，vmax和vmin是vchange中最大速度和最小速度；
20、步骤s203：vchange中的车辆计算自己与车辆va之间的方向相似度；所述方向相似度计算方法如下：
21、车辆va和车辆vb之间的方向相似度simd如下式所示：
22、
23、δd＝dmax-dmin(dmax,dmin∈vchange)
24、其中di是va沿水平坐标的移动方向，dj是车辆vb沿水平坐标的移动方向，δd是所有车辆方向范围的最大值和最小值之差，即方向变化的总跨度；
25、步骤s204：vchange中的车辆进一步计算自己与车辆va之间的位置相似度；所述位置相似度计算方法如下：
26、计算车辆va和车辆vb之间的位置相似度siml：
27、
28、其中(xi,yi)是车辆va的位置坐标，(xj,yj)是车辆vb的位置坐标，δl代表了集合中任意两辆车之间的最大物理距离；
29、步骤s205：vchange中的车辆计算自己与车辆va之间的行驶状态相似性，并基于行驶状态相似性判断是否响应车辆va的合作进行假名更换请求；所述行驶状态相似性计算方法如下：
30、计算车辆va和车辆vb之间的行驶状态相似性sim：
31、
32、其中w1、w2、w3是权重因子，并且均大于0；车辆vb向车辆va发送消息msgvb＝{sim||trep||pidvb}，其中sim是va和vb之间的行驶状态相似性，trep是当前的时间戳，pi本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，所述步骤S1具体为，使用假名更换系统进行车辆假名获取，所述假名更换系统包括三层结构：云层、雾层、边缘层。
3.根据权利要求2所述的一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向车联网的基于车辆相似性的假名更换方法，其特征在于，所述步骤s1具体为，使用假名更换系统进行车辆假名获取，所述假名更换系统包括三层结构：云层、雾层、边缘层。
3.根据权利要求2所述的一种面向...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵聪，葛萱，杨毅康，李菁菁，李贺，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：
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