随着物联网技术的发展和在各个领域应用的不断推进,车联网概念被提出且作为物联网中一个重要的分支很快成为研究重点和热点。近年来,随着汽车保有量的持续增长,道路承载容量在许多城市已达到饱和,交通安全、出行效率、环境保护等问题日益突出。在此大背景下,车辆联网技术因其被期望具有大幅度缓解交通拥堵、提高运输效率、提升现有道路交通能力等功能,很快与智能交通技术走向融合。解决道路交通环境中的安全问题是车联网的功能之一,而安全技术和安全隐患又是影响和制约车联网技术发展的首要因素。在大量的安全问题中,有些在传统网络中就已经存在,而有些则是专门针对车联网这一特殊应用而出现的。另外,传统的互联网是一种以地址为中心的网络,而车联网则是以数据为中心的网络,所以一些在传统互联网中影响较弱、破坏性不大的安全问题在车联网中则表现出强大的危害性。为此,对于车联网安全问题的分析和安全方案的实施变得更加复杂,在坚持技术继承的同时,不能简单的拿来,而必须结合车联网特点进行应用创新。本文主要对车联网的安全机制及其关键技术进行研究,主要研究内容和创新如下:1.在系统分析车联网技术发展背景的基础上,指出影响车联网技术和应用发展的关键因素是安全,同时提出了在广泛借鉴和吸收已有成果的基础上,应立足网络体系结构和用系统的方法去研究车联网面临的安全问题和存在的安全隐患这一研究路线。基于此思想,依次提出了车联网的体系结构、通信架构和安全模型,并在可信计算环境下设计了一种可信匿名车联网身份认证和平台配置验证方案,同时对车联网的定位和位置感知技术进行了理论分析和应用研究。2.在系统分析物联网技术框架和智能交通应用的基础上,提出了车联网的体系结构,将车联网从下到上分为感知层、转送层和应用层。其中,将感知层作为车联网的神经末梢,通过车辆状态感知、车路感知、车辆定位、车辆间感知等方式实现车辆自身以及车辆与道路交通信息的全面感知、收集和处理:传送层通过整合现有和演进中的各类网络,利用云计算、大数据等热点技术,为上层应用提供高效可靠的数据传输服务;应用层负责为车联网提供智能交通管理、车辆安全控制、交通事件预警等高端服务功能,具体可分为信息服务、安全服务和节能服务3种类型。同时,将车联网通信框架从下到上依次分为感知层网络、公共接入网络、承载网络和交通控制中心4部分,并将感知层网络分为车域网(VAN)和车载自组网(VANET)。在此基础上,重点对车辆内部、车辆与车辆(V2V)以及车辆与周边信息基础设施(V2I)之间的通信方式进行了深入系统的研究。3.在分析无线传感器网络相关领域已有理论和典型算法的基础上,针对车联网的组网特点和要求,提出了车联网的定位和位置感知机制和方法,以及车联网研究中需要采用的主要评价指标。在此基础上,结合车联网在特殊环境中的定位要求,提出了基于RSSI测距的隧道内定位算法,并通过仿真实验分析,验证了该算法的真实性和可靠性。4.基于对车联网体系结构和车联网通信架构的研究,提出了车联网安全体系结构,并分车域网安全、车载自组网(VANET)安全和车载移动互联网安全3部分。同时提出,车域网安全主要涉及车辆定位安全、传感器及其网络安全、车内通信安全和电子车牌安全等方面,车载自组网安全主要涉及干扰攻击、虚假信息攻击、隧道攻击等方面,车载移动互联网安全主要涉及车辆安全、接入网安全和应用安全等方面。针对存在的主要安全问题,提出了相关的安全技术和相应的解决方法,其安全技术主要包括数字签名、身份认证、数据验证、可信计算等内容。5.基于可信计算技术,提出了车联网可信匿名认证模型,依次分为车辆身份认证、车辆平台身份认证和车辆平台完整性验证3个过程。其中,通过对互联网现有身份认证和资源授权技术的系统分析,提出了一个开放标准的车联网车辆身份认证模型,该模型不但将认证和授权进行了有机结合,而且具有很好的系统兼容性、结构开放性和功能可扩展性。在此基础上,设计了一个对车辆平台身份进行可信远程匿名认证和对平台完整性进行远程验证的方案,并对主要实现步骤进行了详细描述。