【发明公布】一种基于5G的V2V车联网通信系统及方法_郑州信大捷安信息技术股份有限公司_202010603902.X 

申请/专利权人:郑州信大捷安信息技术股份有限公司

申请日:2020-06-29

发明/设计人:李平;刘长河;李鑫;廖正赟;孙晓鹏;周吉祥

公开(公告)日:2020-10-23

代理机构:郑州德勤知识产权代理有限公司

公开(公告)号:CN111818483A

代理人:张微微

主分类号:H04W4/44(20180101)

地址:450000 河南省郑州市金水区杨金路139号F4号楼

分类号:H04W4/44(20180101);H04W4/46(20180101);H04W4/70(20180101);H04W4/80(20180101);H04W12/00(20090101);H04W12/04(20090101);H04W12/06(20090101)

优先权:

专利状态码:在审-公开

法律状态:2020.10.23#公开

摘要:本发明提供一种基于5G的V2V车联网通信系统及方法,包括云端、至少一个第一车辆端和至少一个第二车辆端;所述第一车辆端具有5G通信模块的,所述第二车辆端不具有5G通信模块的;分别针对所述第一车辆端和所述第二车辆端设计了两套专门的认证协议以进行所述第一车辆端和所述第二车辆端的身份认证和会话密钥协商;通过提供探测协议,对在已通过认证并获得会话密钥的车辆端之间进行车辆端间通信可达性探测,解决了因车辆端具有的高机动性、车辆与车辆之间的关系随着车辆不停地移动而具有的高动态性所带来的车辆端之间的距离可能的超出其直接通信模块的通信范围而导致通信不可达的问题或由于某些原因导致车辆端间通信内容不正常的问题。

主权项:1.一种基于5G的V2V车联网通信系统,其特征在于:包括云端、至少一个第一车辆端和至少一个第二车辆端;所述云端包括证书服务器、云端安全模块以及分别与所述证书服务器和所述云端安全模块连接的车联网服务器;所述第一车辆端包括第一短距离直接通信模块、第一5G通信模块、第一安全模块以及分别与所述第一短距离直接通信模块、所述第一5G通信模块和所述第一安全模块连接的第一车辆端控制模块;所述第二车辆端包括第二短距离直接通信模块、第二安全模块以及分别与所述第二短距离直接通信模块和所述第二安全模块连接的第二车辆端控制模块;所述车联网服务器通过5G网络与至少一个所述第一车辆端的第一5G通信模块通信接连,以实现所述云端与所述第一车辆端之间的双向通信;每个第一车辆端的第一短距离直接通信模块与至少一个所述第二车辆端的第二短距离直接通信模块通信连接,以实现所述第一车辆端与至少一个所述第二车辆端之间的双向通信;每个第二车辆端的第二短距离直接通信模块与至少一个所述第一车辆端的第一短距离直接通信模块通信连接,以实现所述第二车辆端与至少一个所述第一车辆端之间的双向通信;所述云端安全模块、所述第一安全模块和所述第二安全模块用于提供密码服务功能和安全存储功能;所述密码服务功能包括随机数生成、签名运算、加解密运算、会话密钥生成;所述车联网服务器调用由所述云端安全模块提供的相应密码服务功能;所述第一车辆端控制模块调用由所述第一安全模块提供的相应密码服务功能和安全存储功能;所述第二车辆端控制模块调用由所述第二安全模块提供的相应密码服务功能和安全存储功能;所述证书服务器分别为所述云端、所述第一车辆端和所述第二车辆端生成公钥证书并保存,通过离线方式将所述云端的公钥证书中的公钥分别写入所述第一车辆端的所述第一安全模块与所述第二车辆端的所述第二安全模块内;所述云端的云端安全模块、所述第一车辆端的第一安全模块和所述第二车辆端的第二安全模块各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥;所述第一车辆端的第一安全模块和所述第二车辆端的第二安全模块内均设置有会话密钥安全存储区、会话密钥存在标志位以及车辆端编号存储区,所述会话密钥安全存储区用于存储与对端车辆进行安全加密通信的会话密钥,所述会话密钥存在标志位用于标识是否存在与对端车辆进行安全加密通信的会话密钥,当所述会话密钥存在标志位的值为真或1时,表示存在与对端车辆进行安全加密通信的会话密钥;所述会话密钥存在标志位的初始值置为假或0;所述车辆端编号存储区用于存储与当前车辆端进行通信的对端车辆的车辆端编号;每个车辆端编号关联一个会话密钥存在标志位和一个存储于所述会话密钥安全存储区内的会话密钥;在与所述第二车辆端进行通信前,所述第一车辆端判断所述第二车辆端的车辆端编号关联的会话密钥存在标志位的值,若所述会话密钥存在标志位的值为真或1时,则执行安全加密通信步骤;否则,执行身份认证步骤;在与所述第一车辆端进行通信前,所述第二车辆端判断所述第一车辆端的车辆端编号关联的会话密钥存在标志位的值,若所述会话密钥存在标志位的值为真或1时,则执行安全加密通信步骤;否则,执行身份认证步骤;在身份认证步骤,所述云端、所述第一车辆端和所述第二车辆端采用所述云端、所述第一车辆端和所述第二车辆端的公钥证书进行交互,实现所述第一车辆端和所述第二车辆端的身份认证和会话密钥协商;第一车辆端和所述第二车辆端分别将协商建立的会话密钥存入自身的会话密钥安全存储区,并将自身的一个会话密钥存在标志位置为真或1,以及将对端车辆的车辆端编号ID存入自身的车辆端编号存储区,并建立对端车辆的车辆端编号ID、会话密钥以及会话密钥存在标志位的关联,使得通过对端车辆的车辆端编号ID可以查找到会话密钥和会话密钥存在标志位;其中,所述发送终端和所述接收终端从自身的一个会话密钥存在标志位的值被置为真或1时起,开启车辆端间可达性探测,以确定对端车辆是否在其短距离直接通信范围内;在安全加密通信步骤,所述第一车辆端和所述第二车辆端通过所述会话密钥进行安全加密通信;其中,所述第一车辆端和所述第二车辆端分别根据对端车辆的车辆端编号在自身的会话密钥安全存储区内查找,获取与对端车辆的车辆端编号相关联的会话密钥。

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