面向智能网联汽车领域的密码算法应用技术研究

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智慧交通是当前热门研究领域,智能网联汽车作为智慧交通的核心元素,已逐渐引起社会各界的广泛关注。通过车联网与智能车的有机联合,搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,融合现代通信与网络技术,实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享,极大的促进了车辆智能化的发展进程。然而,智能网联汽车在将传统汽车网络化、智能化的同时,也存在着诸多问题,例如:车内信息在CAN总线传输时加密强度较低、加密时间较长、对国产密码算法应用支持度较低;车辆与路边单元的认证中存在着消息易被篡改、伪造等安全问题,对智能网联汽车的安全发展产生了极大地威胁。对于上述问题的相关研究工作已刻不容缓。针对这一问题,结合《中华人民共和国密码法》在我国正式实施的背景,本文提出一种基于国产密码算法以及智能网联汽车领域中的应用技术。在保证信息传输过程中安全性、完整性的同时,设计新型区块链模型,对信息提供方的身份进行判定,从根源上遏制恶意节点所发送的虚假信息。本文主要工作如下:首先,本文系统调研了智能网联汽车的技术发展现状,剖析了面向智能网联汽车领域目前所面临的安全问题。在分析当前主流车载密码算法AES的加揭秘流程以及对应的SM4国产密码算法的基础上,结合智能网联汽车车内传输报文短、时延低的需求特点,采用可编程逻辑控制器结合车载芯片,设计实现SM4国密算法程序模块。在国际密码算法在Sec OC结构应用的基础上,实现了密码国产化替代的特点。同时从SM4算法结构体和车端硬件设计两方面对其进行优化,使得Sec OC结构对SM4国密算法的支持性大大提高,从一定程度上提高了车内报文传输的加解密速度。其次,针对传统身份认证体系中核心节点第三方信任机构(CA)依赖度较高,受到攻击破坏后信任体系极易失效,已认证的可信节点遭受攻击后攻击痕迹容易抹除,无法事后核验等问题,结合智能网联汽车网络环境复杂、接入节点数量较大且随机性较强、单节点认证负载要求较高、无法形成统一公共信任根节点等特点,本文采用区块链技术搭建去中心化的超级账本,以国密算法为切入点,设计一种基于零知识证明的新型区块链模型,针对性地构建智能网联汽车复杂网络环境下的可信身份认证体系,解决智能网联汽车中在接入节点登记、数据分片存储、身份权限管理等方面所遇到的问题。最后,本文在仿真车实验环境下进行验证。通过设立分组实验,分析对比不同明文长度下SM4密码算法加密效率,以及相同明文长度下,SM4国密算法与AES国际密码算法的性能,验证本文所实现的SM4程序模块的有效性;同时对提出的区块链模型系统进行压力、性能、可靠性测试,通过测试,可知该系统能够很好的满足上述诉求且认证时间也在可控范围内。
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