27、车联网基于压缩感知方法的节能安全方案

车联网基于压缩感知方法的节能安全方案

1. 引言

物联网（IoT）通过互联网将人、物、应用和数据连接起来，实现远程控制、管理和交互式集成服务。预计到2020年，将有500亿个“物”连接到互联网，因此物联网的研究至关重要。无线传感器网络（WSNs）是物联网模型中最重要的元素之一。在交通应用中，车辆数量的增加导致交通问题日益严重，传统的交通解决方案如闭路电视摄像机和速度跟踪器在车辆数量庞大时性能不佳。而车联网（IoV）的概念可以解决这些问题，每辆车部署多个传感器，用于监测车辆指标、轮胎压力、汽车锁等，并将数据发送到中间嵌入式板进行处理，根据阈值决定是否将数据发送到基站（BS）。

车联网传感器节点的主要任务是感知数据并发送到基站，因此安全和能源效率是车联网的重要问题。数据加密通常可以保障安全，加密算法分为对称密钥算法和非对称密钥算法。对称密钥算法如DES和AES，虽然不需要大量计算能力和存储，但需要密钥交换方案或预存储密钥，传感器在户外环境中容易受到攻击。非对称密钥算法如RSA和ECC，安全级别高，但由于车联网设备资源有限，不太适合。

目前，压缩感知（CS）方法可以在最小功耗下实现数据安全。在CS中，如果信号自然稀疏或通过变换器稀疏，则可以以低于奈奎斯特理论的速率成功采样。根据CS理论，原始数据x通过矩阵Φ转换为压缩样本y，这类似于分组密码加密，x是明文，y是密文，矩阵Φ是密钥。因此，CS的压缩和重建过程可以分别视为加密和解密，实现了数据加密和压缩的同时进行，提高了能源效率。然而，CS加密方法面临一些挑战，如选择明文攻击（CPA）和CS矩阵种子共享问题。为解决这些问题，许多CS加密方案基于一次性传感假设，但没有充分说明合法用户如何安全地交换秘密值。

另一方面，WSN