车载自组织网络下基于区块链与量子密钥的组密钥分发方案

为提高车载自组织网络（VANET）的通信效率和安全性，提出了一种基于区块链与量子密钥的匿名身份认证与组密钥分发方案。利用车端随机数与云端随机数共同生成车辆匿名凭证，实现路端对车辆身份认证过程中的隐私保护；使用区块链进行组密钥的安全下发，降低量子密服平台的计算开销，实现车辆身份的撤销与追溯；提出了两段式组密钥生成方式，保证不同场景下组密钥分发的安全性与高效率，同时实现了前向安全与后向安全。信令开销与计算开销分析结果表明，该方案信令开销减少近50%，组密钥分发过程中车端计算开销减少44%，路端计算开销约为对比方案的20%。形式化安全分析结果证明了该方案的安全性和可行性。     

面向车云网量子加密通信架构的轻量化身份认证方案研究

为解决车联网技术中身份认证问题，在车云网量子通信架构的基础上，设计了一种轻量化身份认证方案，认证过程由注册和认证2个阶段构成，车辆与车联网云平台间进行2轮认证以确保方案的安全性。试验结果表明，该方案计算开销仅为0.179 ms，通信开销为417 B，与其他4种相关方案相比，具有更低的计算开销和通信开销，在兼顾安全性的同时具备更高的效率，对于大多数低计算量和低通信量的车联网设备具有更高的适用性。     

面向车联网多点协作联合传输的安全认证与密钥更新方法

未来基于车联网的车路协同和自动驾驶场景要求车-车/车-路等网络通信在保证数据安全的前提下，具备低时延、高可靠的特性，从而保证车辆的行驶安全以及车/人的信息安全。LTE-V2X作为车联网通信方案之一，LTE的多点协作联合传输（Coordinated Multiple Points-Joint Transmission，CoMP-JT）技术不仅可以减少车辆在高速行驶过程中进行基站（Evolved Node B，eNB）切换时的通信中断，还能通过多个基站的协同传输来辅助提高网络的数据传输性能。然而当前LTE标准中的安全密钥管理方案无法满足多点协作联合传输过程中的密钥管理场景。针对该问题，提出一种可用于LTE-V2X车联网通信中多点协作传输切换的安全密钥生成与更新算法。该算法由车辆生成基站切换请求并使用随机数、共享密钥、目标基站公钥对切换请求进行加密、广播；基于密码学特性，目标基站不仅可基于私钥从密文请求中计算出共享密钥，还可以计算得到后续的会话密钥；车辆则可以基于目标基站位置信息、生成请求时的随机数计算出会话密钥，从而实现在只需要1次密钥传输的前提下，达成车辆与基站之间的密钥共享和密钥更新，并从密码学角度针对该密钥生成与更新算法进行验证分析。研究结果表明：在LTE-V2X多点协作传输时的基站切换过程中，该算法能够确保车辆与基站进行后向/前向密钥分离的安全认证以及会话密钥建立；与传统方案相比，所提方法可减少26.4%的基站切换过程中引入的通信时延，基站信道负载均仅为传统方案的1/2，并且随基站小区范围内车辆数目增加，基站的信道负载也仅线性增加，提升了该算法在LTE-V2X车联网场景中的适用性。     

基于区块链的车联网节点数据安全通信模型研究

为解决车联网通信架构中心实体负载过大和数据安全风险高等问题,提出一种基于区块链的车联网节点数据安全通信模型(DSCM)。首先,考虑车联网数据的实时性和车辆节点的移动性,设计了普通数据和紧急数据的区块结构和数据包格式,并针对节点存储问题提出一种节点数据更新方法。其次,提出一种基于云服务器和区块链的节点身份认证方案,解决用户的身份验证和隐私问题。然后,在实用拜占庭容错(PBFT)共识机制的基础上,提出改进动态PBFT机制。最后,对DSCM模型进行评估,分析DSCM模型的特点、车辆节点面临的问题和DSCM模型的解决方案,证明了该模型的有效性。     

基于OBD和GPS的车载终端设计

针对现有车辆的车载终端不能连接第三方特定云服务平台的不足,设计了一种基于汽车车载自动诊断系统（OBD）技术和全球定位系统（GPS）技术的通用型车载终端。车载终端以STM32F103ZET6单片机为核心,由GPS模块、4G通信模块、液晶显示器（LCD）等组成。车载终端通过汽车控制器局域网络（CAN）总线获得OBD数据流,通过GPS模块获得汽车位置数据,通过4G通信模块与云服务器进行通信。试验结果表明,该车载终端工作稳定可靠,能够读取汽车OBD数据流,能够准确地获得车辆的定位数据,并将数据实时发送到多个云服务器,能够接收云服务器下发的数据信息,实现对车辆的远程监控、道路风险预警等车联网功能。     

Development of EOL Solution for High-pressure Common Rail Diesel Engine

为提高电控柴油机下线管理(EOL)过程中程序下载和数据更新的效率,保证数据传输过程中的可靠性和在从机端的访问安全性,提出一种新的EOL解决方案,并阐述了基于BootLoader通信单元的工作原理.通过定义新的应用层协议减少通信过程中等待响应的时间,提高程序和数据传输的效率,并采用CRC校验以提高通信过程的数据安全性.此外,在从机(ECU)端采用Copy页和嵌套式的数据存储格式,使用Seed&Key算法验证操作人员的访问权限,以更好地保障从机端数据访问的安全性.通过监测CAN总线状态,对BootLoader下载/编程性能和可靠性进行分析,结果表明该方案能够满足开发和生产的需要.     

面向汽车Zonal架构的TSN轻量级认证与授权通信框架

汽车智能化需求推动了汽车电子电气（electrical/electronic,E/E）架构向基于时间敏感网络（time-sensitive networking,TSN）的区域（Zonal）架构演进，但网联化发展给数据传输带来了严重的信息安全问题。TSN标准所提供的流过滤器、流控门和流计量器3层信息防护模块本质上是一种边界防火墙技术，一旦边界被攻破，整个架构将暴露并因此瘫痪；此外，这种防护技术因存在多层处理而产生过多的计算和通信开销。本文提出一种面向汽车Zonal架构的TSN轻量级认证与授权通信框架，以去边界的方式实现了防劫持、防篡改及防监听的一体化防护方案。基于NXP车规级TSN交换芯片SJA1105Q（作为中央控制器）与NXP车规级SoC LS1028A（作为区域控制器）构建了Zonal架构原型平台，并将所开发的框架部署该原型平台，通过ProVerif工具验证了框架的安全性；基于原型平台的评估结果表明，所提框架在计算和通信开销方面均优于现有汽车信息安全通信框架。     

通用某新能源车型总线数据获取策略研究

随着车联网以及智能驾驶概念的提出及实施,车辆的总线数据安全变得越来越重要,因此通用汽车广泛采用设置车辆网关模块以及防火墙用以隔绝汽车内部总线数据与外界的直接联系以保证车辆安全性,但是在车辆的开发测试阶段,无法直接获取总线数据对问题的分析与解决造成了很大障碍;本文基于通用某新能源车型在开发测试阶段总线数据获取困难的问题,对各种获取总线数据的方法进行了分析与比较,提出了使用跳线人造工程接口的方法获取车辆的总线数据。     

IBE技术在V2X通信中的应用

V2X(Vehicle to Everything)技术是智能网联汽车的一项关键技术,为解决在V2X通信过程中在满足隐私保护的同时实现安全性,欧美等国提出了基于PKI/CA的认证体系,这种解决方案对通信证书发放中心的处理能力和性能要求较高,证书签发流程的复杂性无法满足车车、车路通信低时延的要求。为此提出了基于IBE技术的V2X通信身份认证体系,采用IBE服务器取代欧美方案中通信证书发放中心,由IBE服务器向通信参与方发放密钥用于身份验证,该认证流程相对简化,整体通信效率得到了优化。     

一种用于智能汽车的硬件友好对抗样本在线防御方法

提出了一种针对对抗样本攻击的硬件友好的在线防御方法。该方法由三部分组成，一个使用自编码器作为检测器来逼近自然样本流形分布的广谱检测算法，一个适用于深度神经网络 （Deep Neural Network，DNN） 瓷片加速器架构的高效层调度方案以减少数据访问开销，以及一个软硬件协同设计方法以达到检测精度和算法开销的平衡。试验表明，基于自编码器的广谱在线检测方法能够达到与已有算法相当的检测精度，提出的层调度方案将推理网络与检测器耦合的联合网络的DRAM访问量减少了43%，进而降低了能耗，提高了吞吐量。此外，软硬件协同设计方法在保证检测精度不 降低的情况下，将耦合网络的能耗和运行时间分别降低了58%和54%。     

车路协同条件下智能网联高速公路通行效率信息自适应分发协议:NRT-V2X

车路协同技术是解决自动驾驶中单车智能现存缺陷的关键技术。而智能网联高速公路的出现为车路协同技术真正应用于实际提供了良好的平台，其中，路侧单元（Road Side Unit，RSU）如何将路侧传感器信息或交通监控中心发布消息传递给路上车辆，是车路协同技术的一个关键环节。为此，提出一种基于V2V（Vehicle to Vehicle）和V2I（Vehicle to Infrastructure）融合的自适应数据分发协议（Adaptive Network and Road Traffic Data Dissemination for V2X，NRT-V2X）。NRT-V2X协议在影响通行效率事件的车流上游为RSU定义了一段服务区域（ROI，Region of Interest）。RSU通过感知服务区域中车辆的无线通信网络状况和路面交通状况来自适应调整其信息发送间隔，从而在保证ROI中车辆信息全覆盖的前提下，降低RSU发送信息开销，抑制ROI内车辆的接收信息冗余。基于创建的2个场景和2个车路协同应用，利用双向耦合车联网仿真平台进行性能评估。试验结果表明：采用NRT-V2X协议的车路协同技术可使高速公路的通行效率提高28%以上；与RSU固定发送间隔协议和典型V2X协议ATB相比，NRT-V2X的信息覆盖率稳定在100%，发送信息开销降低了至少30%，接收信息冗余下降了20%以上；NRT-V2X能够将智能网联高速公路通行效率相关信息高效地由RSU分发到其定义的ROI中的所有车辆，从而保证所有车辆预先接收到相关信息，选择最优行车路线，提高通行效率。     

基于位置信息的车联网增值服务

随着车联网服务的不断发展,相关的增值服务也会不断逐步完善。由于国家对于新能源汽车和具备车联网功能的传统汽车的相关数据进行监管,使得车辆位置信息等内容全部上传管理平台进行监控,这就提供了基于位置信息的车联网增值服务发展条件。文章通过对车辆位置信息的上报过程和上报机制的分析,设计出基于车联网位置信息的车联网增值服务内容,并举例提出了相关的增值服务方式,为车联网功能服务的普及和后续发展提供参考。     

基于区块链技术的车联网匿名身份认证技术研究

针对目前存在的假冒用户信息和利用用户信息进行车辆跟踪等攻击的行为,分析并总结了近年来车联网安全领域的相关研究成果以及区块链技术的特征和原理,提出了适用于车联网的匿名身份认证的区块链系统框架,基于该框架和SM9加密算法设计了汽车与服务器、汽车及路侧单元(RSU)之间的匿名认证方案,并针对效率和安全性与传统方法进行了仿真对比,结果表明,该方案是一种高效、承载量更大、更能保证用户及车辆身份信息安全的匿名身份认证方式。     

基于蚁群算法的自适应车路协作消息传输方法研究

为解决车辆因高速运动在路侧单元（RSU）覆盖范围内通行时间较短导致下载数据量有限的问题，提出了一种基于蚁群算法的车路协作消息传输策略。依据RSU间能够进行车辆数据等信息共享的特性，设计了相应的启发式函数与对应路径信息素更新规则，形成多个车路协作通信组，在增加网络中数据传输量和种类的同时避免了陷入局部最优解。通过SUMO仿真平台进行验证，结果表明，相对于非协作、联盟博弈（CGS）方案与多级联盟划分（MHEMs）方案，所提出策略在信息传输量、路网收益和运行时间等方面结果均更优，证明了该策略的有效性。     

车路协同 V2X仿真验证系统设计

为验证车路协同技术的有效性和安全性,基于车联网(V2X)测试需求,提出了一种车路协 同仿真验证系统的设计方案。使用 Prescan软件搭建了仿真场景,以用户数据报协议(UDP)形式将 仿真数据发送至 V2X 协议栈,通过 LTE-V 信道仿真设备仪表和被测器件(DUT),并经由直连通信 接口(PC5)进行通信。采用全球卫星导航系统(GNSS)模拟器,将模拟测试车辆的位置和时间等信息 与协议栈及 DUT 进行同步交互,DUT 接收到测试场景及位置的数据后,触发车路协同相关预警功 能。该方案可真实模拟 V2X环境,实现了 V2X应用场景的测试验证,能够有效推动车路协同系统的 开发和算法验证,促进 V2X技术的快速发展。     

V2X通信中基于椭圆曲线加密算法的身份认证研究

随着汽车信息技术的发展,汽车之间和汽车与云互联通信的车联网成为现实,然而车联网在给人们带来方便之余,也给了黑客可乘之机,他们通过伪造虚假身份对发送中的数据包进行劫持和篡改,从而给用户带来安全威胁,因此汽车通信双方的身份认证,对于汽车的安全性起着至关重要的作用。本文中在对比常用公钥加密算法的基础上,提出利用椭圆曲线加密术和其他安全策略,对接入车联网用户的真实性进行验证。实验结果表明,采用该方法对车辆之间的通信进行加密认证,保证汽车之间的网络通信安全,且在时间上比传统公钥加密算法平均缩短了约83%。     

基于ETC的车辆动态称重系统设计

文章针对目前我国高速公路动态称重收费系统使用中存在的问题,提出基于ETC的车辆动态称重系统。以称台前置的方案对现有收费车道进行改造,利用压电石英传感器阵列作为称重单元提高系统检测精度和车辆通行能力,应用串行通信和专用短程通信相结合的方式实现称重收费车辆数据的传输。对比目前高速公路应用的动态称重收费系统,基于ETC的车辆动态称重系统能够实现车辆准确称重收费和极大地提高高速公路通行能力的目标,具有广阔的应用前景。     

基于三角模糊数的车联网簇头节点选择方法

针对现有车联网簇头节点选择方法不足的问题,提出了一种基于三角模糊数的车联网簇头节点选择方法,依赖邻近车辆相对速度和相对距离完成簇头的选择。构建了一种典型车联网应用场景,提出了基于三角模糊数和学习机制的车辆加速度预测方法,基于定义的加权稳定因子,设计了车联网簇头节点选择机制。基于i TETRIS构建了车联网仿真平台进行测试分析,结果表明,与CMCP方法和APROVE方法相比,提出的簇头节点选择方法有效性较高。     

车联网关键指标对车辆安全影响仿真测试方法

提出了一种用于分析车联网关键指标对车辆安全影响的仿真测试方法。首先,基于微观交通流仿真软件设计了危险跟驰、换道等基础仿真场景;然后,分析了基于高斯分布的定位误差模型和单跳通信延误模型,并建立了定位误差、通信延误和渗透率在仿真过程中的执行策略;接着,基于车辆最小安全距离跟驰模型和车辆非线性分段制动模型分别提出了车辆危险跟驰预警和危险换道预警方法;最后,通过建立基于HLA(high level architecture)的车联网仿真平台对不同定位误差、通信延误和渗透率对车辆安全的影响进行了仿真测试。结果表明,在危险跟驰场景中,在注入了基于高斯分布的定位误差后,预警成功率为88%,预警成功率随着预警策略中减速度的减小而增大;在危险换道场景中,在注入了单跳通信延误后,预警成功率达100%;成功预警数随着OD(origin destination)取值和渗透率的增大而增大,并且受渗透率影响更加明显。     

商用车辆异常驾驶行为检测算法研究

利用车联网数据可以对驾驶员的异常驾驶行为进行检测。为了解决常用的异常驾驶行为检测算法对商用车辆不适用的问题,提高车联网数据在商用车领域的异常驾驶行为检测的精确度和效率,研究并提出了商用车辆异常驾驶行为检测算法。首先分析700多辆商用车辆历时两年的行驶数据,利用数据挖掘的方法对车联网数据进行预处理和可用信息挖掘,随后提出了针对商用车辆的疲劳驾驶行为、异常加减速行为和不按规定路线行驶行为的检测算法,并利用真实数据对算法进行验证。结果表明,该算法能有效识别商用车辆的异常驾驶行为,可以给物流企业以及相关管理部门提供合理、可靠的管理依据。