發(fā)布時(shí)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(lǐng)域的重要分支,融合了多學(xué)科和技術(shù)體系,將車-路-網(wǎng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)車與車,車與人,車與基礎(chǔ)設(shè)施以及車與云服務(wù)器的智能協(xié)同和交互。隨著5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用,IoV不斷向智能化和網(wǎng)聯(lián)化方向推進(jìn),多網(wǎng)絡(luò)融合、主動(dòng)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(shè)計(jì)理念和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。然而,傳統(tǒng)的車內(nèi)網(wǎng)一直被視為一種絕對(duì)安全的閉式網(wǎng)絡(luò),一旦允許外部網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備接入,將會(huì)引入重大的信息安全問(wèn)題,嚴(yán)重威脅到IoV通信的機(jī)密性以及駕駛員的生命安全。本文針對(duì)車內(nèi)網(wǎng)、終端直通(D2D,Device-to-Device)通信網(wǎng)絡(luò)、專用短程通信(DSRC,Dedicated Short Range Communications)以及蜂窩網(wǎng)路等多網(wǎng)絡(luò)接入與融合引發(fā)的安全問(wèn)題,綜合分析了現(xiàn)有的車內(nèi)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(luò)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(jí)安全架構(gòu)的新型OBU(NOTSA,Novel OBU with Three-level Security Architecture for Internet of Vehicles)。本方案針對(duì)車輛攻擊模型,以及基于ISO 13335 GMITS標(biāo)準(zhǔn)的安全威脅評(píng)估,設(shè)計(jì)了多級(jí)安全區(qū),部署了三層安全防護(hù)機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了硬件仿真平臺(tái),驗(yàn)證了NOTSA設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)分析和對(duì)比,體現(xiàn)了NOTSA擁有更高的可靠性。(2)基于NOTSA提出了多級(jí)安全協(xié)議。該協(xié)議包括外部網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的強(qiáng)安全認(rèn)證、多處理器認(rèn)證和硬隔離,綜合考慮了時(shí)間和內(nèi)存開(kāi)銷,適用于硬件資源受限的設(shè)備。此外,基于有限狀態(tài)機(jī)(FSM,Finite State Machine)驗(yàn)證了協(xié)議的正確性,并通過(guò)證明分析了所提方案的安全性。在理論分析的基礎(chǔ)上,利用構(gòu)建的硬件仿真平臺(tái),進(jìn)一步評(píng)估了方案的性能,表明多級(jí)安全協(xié)議可實(shí)現(xiàn)對(duì)NOTSA更好的安全性防護(hù)。(3)基于NOTSA提出了安全協(xié)作通信方案。在5G車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信背景下,該方案實(shí)現(xiàn)了基于IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的DSRC、基于D2D的V2V(D2D-V,D2D-based Vehicle-to-Vehicle)通信網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作通信�？紤]到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在的竊聽(tīng)問(wèn)題,基于隨機(jī)幾何理論和物理層安全技術(shù),提出了協(xié)作通信的模式選擇和優(yōu)化算法,進(jìn)一步提高了多網(wǎng)絡(luò)接入和信息傳輸?shù)陌踩�性。仿真結(jié)果與理論分析驗(yàn)證了方案的可行性,同時(shí)與IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的DSRC和貪婪的D2D通信方案相比,該方案更加安全可靠。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6
【部分圖文】：

其次，在硬件仿真與評(píng)估環(huán)境中，NOTSA 中的U 由 3 個(gè)處理器模擬。配備移動(dòng)終端作為可視化電子設(shè)詳細(xì)說(shuō)明。其中，MCU1 和 S_MCU 使用基于 PowerPC表 3.1 硬件規(guī)格的詳細(xì)說(shuō)明類別 處理器 架構(gòu) 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(duì)于軟件評(píng)估環(huán)境，MPC8315 和 Exynos4412 處理用于任務(wù)管理和分配。MPC8315 處理器驅(qū)動(dòng)雙 NICs (A)，實(shí)現(xiàn)了 UD 的交互以及基于 IEEE 802.11p 標(biāo)準(zhǔn)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(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出 NOTSA 的可靠性隨著時(shí)間的增加而降低。通過(guò)對(duì)比圖 3.10 中的曲線可知，在 OBU 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本章所提出的 NOTSA 擁有比文獻(xiàn)[58]中的 OBU 架構(gòu)更好的可靠性。這主要因?yàn)?NOTSA 的多安全區(qū)的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)除了考慮車聯(lián)網(wǎng)智能化和網(wǎng)聯(lián)化的功能及服務(wù)外，還充分考慮了車聯(lián)網(wǎng)的安全需求，可以達(dá)到信息的分級(jí)可控和異常隔離，使 DoS 攻擊等安全異常對(duì)

的 OBU 硬件設(shè)計(jì)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(hù)網(wǎng)絡(luò)的可生存性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示出 BASIC 和 ENHANCED 硬件架構(gòu)的可靠性隨著時(shí)間的增加而降低。由對(duì)比的結(jié)果可知，本章基于 NOTSA 構(gòu)建的 RSU 硬件架構(gòu)的可靠性更好。從圖 3.10 和 3.11 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果體現(xiàn)出，5G 通信技術(shù)的引入促進(jìn)了 OBU 和 RSU 硬件在通信模式以及硬件的可靠性設(shè)計(jì)方面不斷創(chuàng)新，使硬件架構(gòu)具有更好的可擴(kuò)展性以及兼容性。3.7 本章小結(jié)本章分析了由多網(wǎng)絡(luò)接入與融合引入的針對(duì)真實(shí)車輛的攻擊模型和威脅。然后，基于安全等級(jí)和威脅的評(píng)估提出了 NOTSA
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 謝伯元;李克強(qiáng);王建強(qiáng);趙樹(shù)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(yīng)用[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào);2013年04期

2 朱曉玲;陸陽(yáng);侯整風(fēng);朱曉娟;;VANET中基于不經(jīng)意傳輸和群簽名的強(qiáng)隱私保護(hù)方案[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2014年01期

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4 田新廣;邱志明;孫春來(lái);李文法;段洣毅;;基于硬件分區(qū)和IP報(bào)文還原的網(wǎng)絡(luò)隔離與信息交換[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2008年02期

本文編號(hào)：2893318