發(fā)布時間：2020-11-21 17:01

　　 車聯(lián)網(wǎng)(IoV,Internet of Vehicles)作為物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領域的重要分支,融合了多學科和技術體系,將車-路-網(wǎng)連接成為一個有機整體,實現(xiàn)車與車,車與人,車與基礎設施以及車與云服務器的智能協(xié)同和交互。隨著5G移動通信技術的應用,IoV不斷向智能化和網(wǎng)聯(lián)化方向推進,多網(wǎng)絡融合、主動的信息提供和車輛控制等成為車載單元(OBU,On Board Unit)在汽車輔助駕駛設計理念和相關技術的發(fā)展趨勢。然而,傳統(tǒng)的車內網(wǎng)一直被視為一種絕對安全的閉式網(wǎng)絡,一旦允許外部網(wǎng)絡和設備接入,將會引入重大的信息安全問題,嚴重威脅到IoV通信的機密性以及駕駛員的生命安全。本文針對車內網(wǎng)、終端直通(D2D,Device-to-Device)通信網(wǎng)絡、專用短程通信(DSRC,Dedicated Short Range Communications)以及蜂窩網(wǎng)路等多網(wǎng)絡接入與融合引發(fā)的安全問題,綜合分析了現(xiàn)有的車內網(wǎng)和OBU安全方案存在的不足,旨在研究一種安全可靠的OBU及通信方案,防止車輛被非法控制,并提高多網(wǎng)絡交互的安全性。本文的主要研究工作概括為:(1)提出了一種面向車聯(lián)網(wǎng)三級安全架構的新型OBU(NOTSA,Novel OBU with Three-level Security Architecture for Internet of Vehicles)。本方案針對車輛攻擊模型,以及基于ISO 13335 GMITS標準的安全威脅評估,設計了多級安全區(qū),部署了三層安全防護機制。在此基礎上,構建了硬件仿真平臺,驗證了NOTSA設計方案的可行性。此外,基于可靠性框圖(RBD,Reliability Block Diagrams)的可靠性分析,以及多種方案的實驗分析和對比,體現(xiàn)了NOTSA擁有更高的可靠性。(2)基于NOTSA提出了多級安全協(xié)議。該協(xié)議包括外部網(wǎng)絡和設備的強安全認證、多處理器認證和硬隔離,綜合考慮了時間和內存開銷,適用于硬件資源受限的設備。此外,基于有限狀態(tài)機(FSM,Finite State Machine)驗證了協(xié)議的正確性,并通過證明分析了所提方案的安全性。在理論分析的基礎上,利用構建的硬件仿真平臺,進一步評估了方案的性能,表明多級安全協(xié)議可實現(xiàn)對NOTSA更好的安全性防護。(3)基于NOTSA提出了安全協(xié)作通信方案。在5G車載異構網(wǎng)絡通信背景下,該方案實現(xiàn)了基于IEEE 802.11p標準的DSRC、基于D2D的V2V(D2D-V,D2D-based Vehicle-to-Vehicle)通信網(wǎng)絡和蜂窩網(wǎng)絡等異構網(wǎng)絡之間的協(xié)作通信�？紤]到異構網(wǎng)絡中存在的竊聽問題,基于隨機幾何理論和物理層安全技術,提出了協(xié)作通信的模式選擇和優(yōu)化算法,進一步提高了多網(wǎng)絡接入和信息傳輸?shù)陌踩�性。仿真結果與理論分析驗證了方案的可行性,同時與IEEE 802.11p標準的DSRC和貪婪的D2D通信方案相比,該方案更加安全可靠。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6
【部分圖文】：

其次，在硬件仿真與評估環(huán)境中，NOTSA 中的U 由 3 個處理器模擬。配備移動終端作為可視化電子設詳細說明。其中，MCU1 和 S_MCU 使用基于 PowerPC表 3.1 硬件規(guī)格的詳細說明類別 處理器 架構 頻率MCU1 MPC8315 PowerPC 400 MHzMCU2 Exynos4412 Cortex-A9 1.4 GHzS_MCU MPC8315 PowerPC 400 MHz率為 400MHz。MCU2 為 Cortex-A9 多核處理器 ExynoHz。對于軟件評估環(huán)境，MPC8315 和 Exynos4412 處理用于任務管理和分配。MPC8315 處理器驅動雙 NICs (A)，實現(xiàn)了 UD 的交互以及基于 IEEE 802.11p 標準的 V方面的需求。

圖 3.10 OBU 硬件可靠性分析與比較圖 3.10 為 NOTSA 的可靠性分析和對比，實驗結果顯示出 NOTSA 的可靠性隨著時間的增加而降低。通過對比圖 3.10 中的曲線可知，在 OBU 硬件架構設計方面，本章所提出的 NOTSA 擁有比文獻[58]中的 OBU 架構更好的可靠性。這主要因為 NOTSA 的多安全區(qū)的硬件架構設計除了考慮車聯(lián)網(wǎng)智能化和網(wǎng)聯(lián)化的功能及服務外，還充分考慮了車聯(lián)網(wǎng)的安全需求，可以達到信息的分級可控和異常隔離，使 DoS 攻擊等安全異常對

的 OBU 硬件設計更加可靠。圖 3.11 RSU 硬件可靠性分析與比較圖 3.11 為 RSU 硬件可靠性的分析與比較。由于在車聯(lián)網(wǎng)中，RSU 與 OBU 自組織通信，RSU 的通信協(xié)議需要與 OBU 保持一致性，共同維護網(wǎng)絡的可生存性。實驗結果也顯示出 BASIC 和 ENHANCED 硬件架構的可靠性隨著時間的增加而降低。由對比的結果可知，本章基于 NOTSA 構建的 RSU 硬件架構的可靠性更好。從圖 3.10 和 3.11 的實驗結果體現(xiàn)出，5G 通信技術的引入促進了 OBU 和 RSU 硬件在通信模式以及硬件的可靠性設計方面不斷創(chuàng)新，使硬件架構具有更好的可擴展性以及兼容性。3.7 本章小結本章分析了由多網(wǎng)絡接入與融合引入的針對真實車輛的攻擊模型和威脅。然后，基于安全等級和威脅的評估提出了 NOTSA
【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 謝伯元;李克強;王建強;趙樹連;;“三網(wǎng)融合”的車聯(lián)網(wǎng)概念及其在汽車工業(yè)中的應用[J];汽車安全與節(jié)能學報;2013年04期

2 朱曉玲;陸陽;侯整風;朱曉娟;;VANET中基于不經(jīng)意傳輸和群簽名的強隱私保護方案[J];計算機應用研究;2014年01期

3 尹曉偉;錢文學;謝里陽;;基于貝葉斯網(wǎng)絡的多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性建模與評估[J];機械工程學報;2009年02期

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本文編號：2893318