基于光纖通信技術的車載電子通信安全技術研究分析

歐陽李亮，陳白昀

（浙江大有實業有限公司杭州科技發展分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

光纖通信技術在我國得到了快速發展，具有保密性好、抗干擾性強、防竊聽以及價格便宜等多項優點，因此被廣泛應用。隨著無線技術的發展，車載電子通信應運而生，車載電子通信系統作為先進的、智能化的通信系統，已經得到了社會的廣泛認可，并被應用到各行各業。在交通行業中，車載電子通信為人們的出行帶來了諸多便利，在提高交通工具通信穩定性方面起到了重要作用。隨著汽車功能的不斷優化和升級，車載電子通信系統在通信安全方面逐漸暴露出一些問題，通信數據的真實性、可靠性以及完整性受到威脅。要想保障公共交通的順暢和安全，還需要提高車載電子通信的安全性，這樣才能為車輛安全駕駛提供保障，最大限度地避免交通事故的發生，保障城市交通的安全高效運轉。基于此，文章從光纖通信技術概述、車載電子通信概述、光纖通信技術在車載電子通信安全技術中的應用以及車載電子通信安全技術應用措施展開詳細分析。

1 光纖通信技術概述

1.1 光纖通信技術的定義

光纖通信技術是利用光波作為載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處。光纖由纖芯、包層以及涂層組成，涂層的作用就是增加光纖的韌性[1]。光纖通信發展非常迅速，1991年底，全球已敷設光纜5 630 000km，到1995年已超過1 1000 000 km。發展至今，我國已經具有了完整的光纖通信產業，在信息的傳播和應用中發揮了至關重要的作用[2]。

光纖通信由傳輸技術、計算機技術以及光纜技術等多個技術共同組成，每個技術之間相互依存，相輔相成，具有成本低、色散低、損耗低等優點，傳輸容量也非常大，可以帶來超高的經濟效益，應用前景非常廣闊。

1.2 光纖通信技術的應用趨勢

光纖通信的應用趨勢主要體現在以下兩個方面。一個是全光網絡，全光網絡是指在光層直接完成網絡通信的所有功能，是未來高速公路發展的核心技術，在信號進出網絡時可以實現光電之間的來回轉換。在沒有電處理時，信息數據傳輸可以借助同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）和準同步數字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）來實現，從而提升數據信息的傳輸效率[3,4]。另一個是光弧子通信，光弧子是利用光纖中色散和非線性效應的相互補償作用實現光脈沖無畸變的傳輸。該通信具有容量高、距離遠、誤碼率低以及抗噪聲能力強等優點，傳輸距離能達到數萬千米，大大提高了遠距離傳播的效率。

2 車載電子通信概述

2.1 車載電子通信的定義

車載電子通信實際上是在智能交通系統、通信技術及傳感技術等基礎上建立起來的現代通信系統，在汽車、地鐵、火車等交通工具中應用比較頻繁，通過智能化和信息化可以實現駕駛車輛的通信安全性和穩定性[5]。隨著通信技術的進步，車載電子通信也越來越完善，為駕駛員和乘客提供了更多有價值的信息，極大地滿足了駕駛員和乘客的需求，不僅可以為駕駛員規劃更優的行車線路，還能便于掌握路況，有效規避不必要的交通事故，極大提高了駕駛安全性。車載電子通信示意如圖1所示。

圖1 車載電子通信

2.2 車載電子通信安全技術的要點

隨著經濟水平的提升，汽車在人們的日常生活中扮演的角度越來越重要，因此對車載電子通信安全技術的要求也越來越高[6]。技術的融合發展下，車載電子通信的功能也愈發完善，實時監測功能可以快速幫助駕駛員了解路況信息，還可以實現車輛調度等服務；路線定位可以幫助乘客選擇最佳的規劃路線，還能實現無線通信和環境監測，為交通行業提供了極大的方便。但實現以上功能的前提是保障車載電子通信的安全性，為此還應達到車載電子通信安全技術的要點。

車載電子通信安全技術的要點主要體現在加密、認證、保護以及更新4個方面。首先要提高加密性，避免和減少信息泄露的可能，最大限度地保護車主的隱私信息；其次要提高認證率，給車主帶來更好的體驗，同時提高通信安全系統的可靠性與實用性；再次是提高保護性，防止出現信息竊取和篡改等行為，對保護人們的通信安全具有重要的意義；最后是提高創新性，當今社會更新換代速度非常迅速，車載電子通信安全技術也一樣，為了不被時代淘汰，還應緊跟技術的發展創新速度，及時進行技術創新，發揮車載電子通信安全技術的功能和價值。

3 基于光纖通信技術的車載電子通信安全技術研究

3.1 車載電子通信安全協議

安全協議是對通信系統中的傳輸信息實施安全保護的一種有效路徑，也是保障車載電子通信安全的基礎，但同時也是最容易受到通信攻擊的環節。外界從路由鏈路發起攻擊的主要目標就是安全協議。車載電子通信系統的無線鏈路對外開放，正是由于其開放性因此增加了通信傳輸的竊聽風險，而且該節點的竊聽風險被檢測出現的可能性非常低。另外，安全協議在受到路由鏈路的攻擊后還會出現失效、鏈路無故篡改等現象，Ad Hoc按需距離矢量路由協議（Secure Ad Hoc On-demand Distance Vector，SAODV）、安全遠程口令（Secure Remote Password，SRP）等是目前為止應對鏈路攻擊的主要安全協議。SAODV的特點是借助數字簽名的形式來實現信息的安全驗證。該驗證方式的最大優勢是可以防止其他節點對信息進行篡改，在防止通信鏈路被攻擊中起到了重要作用[7]。SRP是一個開放源代碼認證協議，主要是采取對節點身份展開一一驗證的方式來提高節點的可靠性，從而降低惡意節點對服務器的攻擊。

3.2 車載電子通信密鑰管理技術

密鑰管理技術是應用比較普遍的安全手段，其中密鑰管理在提高車載電子通信安全中發揮了至關重要的作用。密鑰管理分為3種不同的認證方式，包括局部分布式認證、完全分布式認證以及自發認證。局部分布式認證重點針對的是一些比較特殊的節點，一般使用的是共享算法對密鑰進行平均分配，這樣可以保障每個節點都能有相應的安全證書，證書還可以定期的進行更新，確保一直具備可靠性和有效性優勢。但是局部分布式密鑰管理也存在非常顯著的缺陷，就是當處于離線狀態時，公鑰的管理效果就會大大折扣，無法發揮較強的實用性。而完全分布式認證主要針對所有節點，其優點是不用局限于特殊的節點，可以將密鑰在所有節點中實現平均的分配。完全分布式認證彌補了局部分布式的缺陷，保障了離線狀態下的管理效果[8]。但是該方式也不是沒有缺陷，其不足之處就是在密鑰的初始化和更新中比較復雜，更新過程浪費的時間較長。自發認證是改變授權中心的認證流程，直接由節點發布認證，提高了通信系統的靈活性和安全性[9]。電子通信秘鑰管理示意如圖2所示。

圖2 電子通信秘鑰管理

3.3 車載電子通信入侵檢測技術

入侵檢測技術就是對以上安全保護技術進行補充和完善。通過對車載電子通信的傳輸數據進行檢測和分析，可以快速檢測出車載電子通信中存在的入侵情況。在車載電子通信進行數據傳輸和收集時，入侵檢測技術可以發揮其檢測功能，安全識別侵入系統，還會啟動相應的安全保護功能，進行實時保護。但是該技術只能局限于本地檢測或者局部檢測，無法有效識別遠端異常系統，所以還存在很大的缺陷，需進行改進[9]。

4 車載電子通信安全技術應用措施

4.1 完善車載電子通信的安全系統

完善車載電子通信的安全系統對提高通信的安全性具有重要的意義。要想完善安全系統還需要積極推動科技創新，把先進的創新科技作為支撐，使系統更加完善、規范[10]。另外，相關部門還需要加大對技術人才的培養，制定獎罰機制，提高技術人員的工作熱情和積極性，從而為技術創新提供保障。只有在創新驅動下才能保障車載電子通信可以緊跟時代的發展。除此之外，車載電子通信的網絡機制也需要進行創新，及時改進和優化系統中的缺陷與漏洞，從而保障各個系統可以實現協調統一，為提高車載電子通信的安全性奠定基礎。

4.2 提高車載電子通信數據資料的保密性

車載電子通信是車輛的無線通信系統，需要借助相應的軟件和硬件來支撐。駕駛員通過車載電子通信來了解和掌握路況和周邊的車輛信息，還能實現和其他車輛之間的信息共享，極大提高了行車中的安全性。隨著車載電子通信的應用，其潛在的安全隱患也逐漸顯現，只有確保通信數據的安全性才能更好地為通信系統提供可靠的安全保障，所以提高車載電子通信數據資料的保密性尤為關鍵，能避免數據信息的泄露和丟失[11]。

5 結 論

基于光纖通信技術的車載電子通信在現代交通工具中得到了廣泛使用，該技術為駕駛員和乘客提供了便利的交通服務，在提高城市交通運行效率方面也發揮了重要的作用。但是車載電子通信在實際的應用中也逐漸暴露出一些問題，通信安全引起了廣泛的關注。隨著生活水平的提升，人們對車載電子通信安全技術也提出了更高的要求，為了更好地發揮車載電子通信系統的功能和價值，還需要提高車載電子通信數據傳輸的安全性和可靠性，通過完善車載電子通信的安全系統、加大技術創新、加強車載電子通信的密鑰管理、規范路況信息發布制度等措施來強化車載電子通信安全技術，提高信息數據的傳輸效率和安全性，滿足用戶的通信需求。