近日，杭州電子科技大學(xué)微電子研究院夏瑩杰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)、杭州師范大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)，在智能交通領(lǐng)域TOP期刊《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems》發(fā)表題為“EPP-GAS: An Efficient and Privacy-Preserving Cross Trust-Domain Group Authentication Scheme for Vehicle Platoon Based on Blockchain”的研究論文。車輛安全認(rèn)證技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)信息安全的基礎(chǔ)。該研究針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)編隊(duì)出行場(chǎng)景，創(chuàng)新性地提出了基于區(qū)塊鏈架構(gòu)的高效且具有隱私保護(hù)能力的跨信任域車輛群組安全認(rèn)證方案EPP-GAS，為將來城市級(jí)甚至更大場(chǎng)景的車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛出行提供了信息安全支撐。該研究得到了浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。

圖1 基于區(qū)塊鏈的車輛編隊(duì)跨域群組認(rèn)證方法

近年來，智能網(wǎng)聯(lián)車、無人駕駛等技術(shù)快速發(fā)展，“智慧的車”紛紛上路：無人快遞車、無人巡邏車、無人清掃車、自動(dòng)駕駛貨運(yùn)重卡等，曾經(jīng)出現(xiàn)在科幻大片里的一輛輛自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)“駛”進(jìn)了我們的生活。最近，無人駕駛乘用車也進(jìn)入了實(shí)用階段。百度的“蘿卜快跑”在武漢提供了100%的全無人駕駛叫車服務(wù)，特斯拉無人駕駛出租車“Cybercab”也于近日正式亮相。

圖2 蘿卜快跑和Cybercab（圖源網(wǎng)絡(luò)）

隨著“聰明的車、智慧的路、靈活的網(wǎng)、強(qiáng)大的云”這些車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)從試點(diǎn)走向應(yīng)用，保障它們的信息安全尤為重要。智能車輛的安全認(rèn)證技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的基礎(chǔ)，主要用于有效驗(yàn)證車輛的信息，確保提供服務(wù)的安全性和可靠性。但是，當(dāng)面對(duì)大范圍、城市級(jí)甚至是跨城市級(jí)的車聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)時(shí)，跨信任域安全認(rèn)證就會(huì)面臨安全性、效率、隱私等問題。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)利用區(qū)塊鏈構(gòu)建可信分布式基礎(chǔ)設(shè)施，開展車聯(lián)網(wǎng)跨信任域安全認(rèn)證研究，重點(diǎn)解決車輛編隊(duì)在跨域批量身份認(rèn)證過程中的安全性、高效性、可信性等方面的問題。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的擴(kuò)展區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，將車輛編隊(duì)的認(rèn)證參數(shù)編碼到BM-Tree區(qū)塊中，支持車輛編隊(duì)認(rèn)證參數(shù)在多個(gè)信任域之間的共享；構(gòu)建了一種針對(duì)車輛編隊(duì)批量認(rèn)證的群組認(rèn)證協(xié)議，在車輛動(dòng)態(tài)調(diào)整以及認(rèn)證失敗的情況下能夠進(jìn)行高效的重認(rèn)證。該協(xié)議在跨信任域群組認(rèn)證效率方面平均提高了31%，通信開銷平均降低了43.9%。

在上述區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)和認(rèn)證協(xié)議的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)了一種身份累加器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合多重累加器成員證明算法，提高了跨信任域批量身份認(rèn)證的效率。相關(guān)研究成果也于2024年10月發(fā)表在IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 25(10): 14560-14571。

圖3 基于身份累加器的車輛編隊(duì)成員高效認(rèn)證方法

上述研究成果能夠有效解決車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下智能車、無人車等智能駕駛移動(dòng)終端的基礎(chǔ)安全認(rèn)證問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍移動(dòng)的車輛群體的高效、可信、具有隱私保護(hù)的技術(shù)支撐，為無人駕駛出租車（RoboTaxi）、自動(dòng)駕駛貨車編隊(duì)出行以及無人機(jī)/車輛空地一體協(xié)同應(yīng)用等各種智能駕駛場(chǎng)景提供安全保障，已成功應(yīng)用于蘇州高鐵新城車聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目中。

圖4 成果應(yīng)用于蘇州高鐵新城智能網(wǎng)聯(lián)云控平臺(tái)

目前，夏瑩杰教授團(tuán)隊(duì)的研究成果已通過交通信息服務(wù)系統(tǒng)、交通智能管控系統(tǒng)等產(chǎn)品進(jìn)行落地轉(zhuǎn)化，服務(wù)全國(guó)近100個(gè)城市，實(shí)現(xiàn)了理論研究—科技產(chǎn)品—技術(shù)服務(wù)的科研閉環(huán)。未來，研究團(tuán)隊(duì)將在車聯(lián)網(wǎng)的軟硬協(xié)同安全保護(hù)技術(shù)等方面進(jìn)一步開展研究，為智能駕駛、無人機(jī)與車輛空地一體等領(lǐng)域貢獻(xiàn)更多科技力量。