引入動態權重的車聯網節點證書撤銷機制
2018-02-28 11:25:32劉萍
電子技術與軟件工程 2018年13期
劉萍
摘要 本文提出了一種基于動態權重的車聯網節點證書撤銷方案。方案使用單向哈希鏈實現節點控訴消息的數據源認證;利用撤銷關系記錄矩陣、節點證書權值向量描述節點間的撤銷關系和節點的可信度;利用服務授權函數引入自信杈重對其他節點在下一時間周期內將獲得的服務進行授權評價;自信權值和反饋權值線性作用于節點證書權值的更新，并增加節點證書凍結狀態，實現對無辜被撤銷節點證書的保護;利用歷史行為信息初始化節點在網絡內的權利和可信度，提高了網絡的安全性和可用性。
【關鍵詞】車聯網 證書撤銷 哈希鏈
1 引言
車 聯 網（ VANET，Vehicular Ad hocNetworks）是一種特殊的移動自組織網絡，它以車內網、車際網和車載移動互聯網為基礎，按照約定的通信協議使用無線信號在車輛間、車輛與基礎設施間交換數據，實現智能化交通管理、智能動態信息服務和車輛智能化控制的一體化網絡。目前，對VANET安全機制的研究主要集中在密鑰管理、安全路由和入侵檢測幾個方面，而對證書管理機制的研究較少。文獻[5]提出的方案著眼于從網絡內部檢測和阻止網絡攻擊，這種做法并不能確保網絡安全性。
本文針對VANET提出了一種服務相關的權重評價的證書撤銷方案。方案基于單向哈希鏈實現節點間指控消息的數據源認證，無需公鑰證書，用戶以其身份標識ID作為公鑰能有效地降低節點計算量、存儲能力的需求和節點撤銷的通信開銷。利用服務授權函數引入自信權重體現節點的自信度，即每個節點都從自身的角度出發，依據自信權重對其他節點在下一時間周期內將獲得的服務進行授權評價;自信權值和反饋權值有機結合并線性作用于節點證書權值的更新，并增加節點證書凍結狀態，實現對無辜被撤銷節點證書的保護提高了網絡的安全性和可用性。
2 網絡模型與假設
3 基于權重的證書撤銷算法
在時刻T，所有節點的證書撤銷操作可分為兩大類：自撤銷和他撤銷。當撤銷關系矩陣Rji（T）中主對角線上的點Rji（T）=1時，表示自撤銷，一旦發生自撤銷，此節點的證書在網絡中不再有效，即證書權值Wi（T）變為零，該節點在網絡中的歷史行為將在下一時間周期被清算。他撤銷是指某節點的證書被其他節點聯合撤銷的操作。即當撤銷關系記錄矩陣Rji（T）中非主對角線上的元素等于1時，表示節點Nj對其他節點Ni發起了撤銷指控，當Wii（T）=O時，證書被撤銷。考慮到單個節點的激進行為可能會造成不公平的撤銷，文中引入反饋權值因子a/n以控制單個節點的撤銷力度。節點N.的證書在T時刻被撤銷的力度，等于到該時刻為止網絡中其他節點對其發出撤銷力度總和，因此，考慮自信權值的影響，節點Ni.的權值Wii（T）隨時間變化的更新關系為：
T時刻，網絡中任意節點在接收到指控消息時，讀取其中的撤銷關系及權值向量，首先對發生主動撤銷的節點權值進行處理，使自撤銷節點證書權值為零;其次對被動撤銷的節點進行處理，根據式（1）完成各個節點權值的更新，即首先將矩陣中相應的改寫為O;其次，對那些未發生自撤銷的節點根據式（1）進行計算，因為計算過程中有可能出現大于1或者小于O的情況，所以在此引入校正函數f（x）對其結果進行校正。
對計算結果進行校正后得到新的特征值Wji（T）=f（Wji（T））;依據算法將那些與Wji（T）=O的有關的撤銷記錄全部刪除。由此被撤銷了的惡意節點曾發出的撤銷操作將不再起作用，從而隨著惡意節點的被撤銷，正常節點的權值會得到一定的恢復。
4 方案的性能分析
該證書撤銷方案使用單向哈希鏈實現節點控訴消息的數據源認證，減小了節點的計算量，使得算法實現簡單易行。方案中確保了所有節點的撤銷記錄矩陣Rij（T）及反饋權值向量Wbi（T）的一致性，在一定的時間段內某節點只要在網絡中留下足跡，都可以追蹤到其在網絡中的歷史行為信息。每個節點都從自己的角度發出撤銷指控消息和偵聽包括自己在內被指控消息，且指控消息只共享反饋權值向量和撤銷關系矩陣，有效減小了節點的通信量。以前一時刻證書的總體權值做當下時刻反饋權值，體現了網絡的公平性和延續性;有效融合自信權值因子和反饋權值因子得到證書的當下時刻總體權值，為節點證書的撤銷提供了依據和權利;把自信權值因子Wai（T）=0的狀態定義為本地凍結狀態，用凍結狀態代替立即撤銷，為無辜節點爭取到一個平反的機會，有效延長了良性節點的證書壽命，提高了網絡的穩定性和可用性。
5 結論
本文將基于權重分布式證書撤銷算法應用于車聯網。使用單向哈希鏈實現節點控訴消息的數據源認證，使得算法實現簡單易行。本方案適具有良好的擴展性，可在大規模的VANET中應用。
參考文獻
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[2]Routing protocols for wireless sensornetworks with mobile sinks：a survey.Sheng Yu， Baoxian Zhang and ChengLi. IEEE Communications Magazine. 2014
[3] Security in Wireless Mobile Ad-Hoc Network Nodes Using NovelIntrusion Detection System. Sushma Kushwaha，Prof. Vijay Lokhande.International Journal of EngineeringScience and Computing. 2016.
[4]Survey of Clustering Schemes inMobile Ad hoc Networks.Communicationsand Networks. 2013.
[5]Certificate revocation to cope withfalse accusations in mobile ad hocnetworks. K. Park， H. Nishiyama， N.Ansari， and N. Kato. In VehicularTechnology Conference， IEEE 71st， pages l-5. IEEE， 2010.
