CN103441847B - 一种基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车联网的身份认证领域，公开一种基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，包括：移动车载单元以自身的身份证书为凭证向路侧单元发出身份认证请求，路侧单元在确定车载单元的身份合法性后为车载单元开辟对应的虚拟机，将该车载单元的身份关联信息存储在对应的虚拟机中；根据车载单元的位置信息，当前路侧单元能确定车载单元对应虚拟机的迁移的地址即目标路侧单元的网络地址；车载单元在断开与当前路侧单元的连接并接入目标路侧单元时，目标路侧单元会检测当前开启的虚拟机存储的身份关联信息与正在请求的车载单元的身份证书的对应关系，以确定该车载单元的身份合法性；车载单元通过目标路侧单元可访问迁移后的车载单元自身对应的虚拟机。
Description
技术领域
本发明涉及车联网的身份认证领域，更具体地，涉及一种基于虚拟机迁移技术的快速身份认证方法。
背景技术
车联网（IOV：InternetofVehicle）是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。
通过建立车联网构成智能交通网络基础环境，可以有效地提升驾驶体验，缓解城市交通压力并减少交通事故等；与此同时，也需要有效率地确认进入车辆自组网的车载单元的身份信息，并且保证身份合法的车载单元在城市道路行驶的过程中能获得车辆自组织网络提供的持续服务。
近些年来，在车辆自组网的身份安全认证领域，许多学者尝试提出了一些解决方案。在对车载单元的身份认证问题上，大部分的方案都采取车载单元每次进入新的路侧单元时都启动新的握手认证过程的方法，这些方案普遍存在路侧单元为车载单元做身份认证的算法开销过大，未能适应大车流量重负荷情况的问题；仅有少部分的方案提到了车载单元于与路侧单元之间身份切换问题，但未提及实施过程所必需的基础存储设施以及身份关联信息迁移的具体形式。总的来说，传统的方案仍不够成熟和实用。
在高速移动的车载环境中，如何使行驶在公路上的车载单元的身份被有效地认证，并保证车载单元在路侧单元之间发生的身份信息切换足够迅速以确保车载单元能获得车辆自组网提供的持续应用服务，是急切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为了克服现有技术中车联网中拓扑变化快，接入认证时间长，信息安全风险大的不足，提出一种基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，以实现在行驶的公路上的车载单元的身份被有效地认证，并保证车载单元在路侧单元之间发生的身份信息切换足够迅速以确保车载单元能获得车辆自组网提供的持续应用服务。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，包括：
移动车载单元OBU以自身的身份证书为凭证向当前路侧单元RSU-A发出身份认证请求，当前路侧单元RSU-A在确定车载单元OBU的身份合法性后为该车载单元OBU开辟对应的虚拟机，将该车载单元OBU的身份关联信息存储在对应的虚拟机中；
根据车载单元OBU的行驶方向、实时位置信息，当前路侧单元RSU-A确定该车载单元OBU对应虚拟机的迁移目的地址即目标路侧单元RSU-B的网络地址；
车载单元OBU在断开与当前路侧单元RSU-A的连接并接入目标路侧单元RSU-B时，目标路侧单元RSU-B检测当前开启的虚拟机存储的身份关联信息与正在请求的车载单元OBU的身份证书的对应关系，确定该车载单元OBU的身份合法性；
车载单元OBU通过目标路侧单元RSU-B访问迁移后的车载单元OBU自身对应的虚拟机；并将目标路侧单元RSU-B作为新的当前路侧单元RSU-A，继续迁移。
车辆首次驶入路侧单元RSU的信号范围内时，车载单元OBU向当前的路侧单元RSU-A发送接入网络请求，并以其自身的身份证书为凭证，如果当前路侧单元RSU-A确定车载单元OBU的身份合法性，则允许车载单元OBU接入车联网，同时当前路侧单元RSU-A为该车载单元OBU开辟对应的虚拟机，继而将车载单元OBU的身份关联信息存储在对应的虚拟机中。
当前路侧单元RSU-A根据车载单元OBU的行驶方向、实时位置信息，确定该车载单元OBU对应虚拟机的迁移目的地址即目标路侧单元RSU-B的网络地址；当前路侧单元RSU-A还需检测目标路侧单元RSU-B的证书信息，确认其身份合法，来保证虚拟机迁移的安全性。
更进一步的，所述车载单元OBU的身份证书是由认证中心CA颁发，具体过程为：车载单元OBU向认证中心CA申请身份证书，所述认证中心CA检测车载单元OBU的身份信息为合法，并颁发证书。
更进一步的，所述当前路侧单元RSU-A为车载单元OBU开辟的虚拟机采用虚拟机编号标识，所述车载单元OBU对应的虚拟机编号是由当前路侧单元RSU-A根据车载单元OBU对应的身份关联信息产生的唯一序列编号。
更进一步的，所述车载单元OBU对应的身份关联信息存储在由路侧单元RSU为车载单元OBU开启的虚拟机的特定单元中，该特定单元对于所述车载单元OBU是不可见的，而对所述路侧单元RSU是可读写的。
更进一步的，所述当前路侧单元RSU-A上所开启的虚拟机在向所述目标路侧单元RSU-B进行迁移时，发生迁移的虚拟机镜像包括存储在虚拟机特定单元中的所述车载单元OBU对应的身份关联信息和虚拟机开启的应用交互信息。
更进一步的，所述车载单元OBU与路侧单元RSU上对应的虚拟机的镜像迁移过程的步骤包括：
S11．所述车载单元OBU进入当前路侧单元RSU-A与目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域时，目标路侧单元RSU-B初始化一个容器，所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A上的对应虚拟机的镜像副本开始向所述目标路侧单元RSU-B迁移；
S12．所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域移动前行时，所述当前路侧单元RSU-A循环迭代复制内存脏页到所述目标路侧单元RSU中；
S13．所述车载单元OBU到达当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号强度相等区域时，所述目标路侧单元RSU-B激活并打开从所述当前路侧单元RSU-A接受到的虚拟机镜像；
S14．挂起当前路侧单元RSU-A为所述车载单元OBU开启的对应虚拟机，将最后的内存脏页复制到目标路侧单元RSU-B的虚拟机中。
更进一步的，所述当前路侧单元RSU-A在进行虚拟机迁移过程的同时，将所述目标路侧单元RSU-B的网络地址发送给所述车载单元OBU。
更进一步的，所述车载单元OBU访问迁移后的自身对应的虚拟机的步骤包括：
S21．所述目标路侧单元RSU-B根据从迁移后的虚拟机特定单元中读取的所述车载单元OBU的身份关联信息，确认车载单元OBU的身份合法性；
S22．所述目标路侧单元RSU-B向已确认身份合法的车载单元OBU发送虚拟机编号列表；
S23．所述车载单元OBU判断自身对应的虚拟机编号是否存在从所述目标路侧单元RSU-B收到的虚拟机编号列表中；
S24．所述车载单元OBU根据自身对应的虚拟机编号加上所述目标路侧单元RSU-B的网络地址，访问自身对应的虚拟机。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明的车辆身份认证信息保存在虚拟机里，基于虚拟机的迁移技术，保证了对车辆身份认证的一致性，保证了车辆在相邻路侧单元RSU信号范围下快速切换，身份信息在虚拟机中预先快速认证，提高了车辆接入网络的速度，减少了网络延时，实现了网络不中断。
附图说明
图1为本发明的身份认证的方法的具体实现流程图。
图2为本发明的系统结构图。
图3为本发明的迁移应用场景图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图2所示，为实现本发明基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法的车辆身份认证系统，包括有认证中心CA，当前路侧单元RSU-A（Road-SiteUnit）和目标路侧单元RSU-B以及车载单元OBU组成；认证中心CA与当前路侧单元RSU-A和目标路侧单元RSU-B之间相互通过有线光纤连接，车载单元OBU与路侧单元RSU之间通过无线网络互联互通。
路侧单元RSU是部署在道路的两侧，通过有线光纤与互联网和认证中心CA连接，通过无线连接与车载单元OBU进行交互。路侧单元RSU通过开启虚拟机为车载单元OBU提供各种应用服务和信息，存储车载单元的数据。
车载单元OBU是部署在车辆中，通过无线通信方式与路侧单元RSU进行网络连接，进行身份认证和应用信息交互。
认证中心CA是部署在网络的上层，直接管理路侧单元RSU和车载单元OBU，存储了路侧单元RSU和车载单元OBU的身份证书信息和公钥等。通过离线方式让车载单元OBU获得授权和证书，能够接入到车联网中去，认证中心CA还是最终的仲裁中心，发生了安全问题，通过认证中心CA进行仲裁。
其具体身份认证过程如图1，
车载单元OBU以自身的身份证书为凭证向当前路侧单元RSU-A发出身份认证请求，当前路侧单元RSU-A在确定车载单元OBU的身份合法性后为该车载单元OBU开辟对应的虚拟机，将该车载单元OBU的身份关联信息存储在对应的虚拟机中；
当前路侧单元RSU-A根据车载单元OBU的行驶方向、实时位置信息，确定该车载单元OBU对应虚拟机的迁移目的地址即目标路侧单元RSU-B的网络地址，虚拟机开始向目标路侧单元RSU-B迁移；
目标路侧单元RSU-B向当前路侧单元RSU-A发送虚拟机的激活状态；
车载单元OBU通过目标路侧单元RSU-B访问迁移后的车载单元OBU自身对应的虚拟机，并与当前路侧单元RSU-A断开。
其中，车载单元OBU与路侧单元RSU上对应的虚拟机的镜像迁移过程的步骤包括：
S11．所述车载单元OBU进入当前路侧单元RSU-A与目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域时，目标路侧单元RSU-B初始化一个容器，所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A上的对应虚拟机的镜像副本开始向所述目标路侧单元RSU-B迁移；
S12．所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域移动前行时，所述当前路侧单元RSU-A循环迭代复制内存脏页到所述目标路侧单元RSU中；
S13．所述车载单元OBU到达当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号强度相等区域时，所述目标路侧单元RSU-B激活并打开从所述当前路侧单元RSU-A接受到的虚拟机镜像；
S14．挂起当前路侧单元RSU-A为所述车载单元OBU开启的对应虚拟机，将最后的内存脏页复制到目标路侧单元RSU-B的虚拟机中。
车载单元OBU访问迁移后的自身对应的虚拟机的步骤包括：
S21．所述目标路侧单元RSU-B根据从迁移后的虚拟机特定单元中读取的所述车载单元OBU的身份关联信息，确认车载单元OBU的身份合法性；
S22．所述目标路侧单元RSU-B向已确认身份合法的车载单元OBU发送虚拟机编号列表；
S23．所述车载单元OBU判断自身对应的虚拟机编号是否存在从所述目标路侧单元RSU-B收到的虚拟机编号列表中；
S24．所述车载单元OBU根据自身对应的虚拟机编号加上所述目标路侧单元RSU-B的网络地址，访问自身对应的虚拟机。
如图3所示，车载单元OBU请求接入路侧单元RSU-A，路侧单元RSU-A通过验证车载单元OBU的证书，与认证中心CA中心的比对，判断车载单元OBU是否合法。
路侧单元RSU后台中心有一个计算机集群组成，可以为各个车载单元OBU终端所要求的服务为其开启虚拟机，虚拟机的编号通过车载单元OBU的证书的散列算法获得，虚拟机的编号唯一对应于每一个车载单元OBU。
车载单元OBU通过路侧单元RSU-A的网络地址和对应的虚拟机编号进行与虚拟机联通。
路侧单元RSU-A按照车载单元OBU的应用需要，为车载单元OBU开启一定资源的虚拟机来完成所述车载单元OBU与所述路侧单元RSU-A的信息交互。
路侧单元RSU-A为车载单元OBU所开启的虚拟机存储的资源包括了包括存储在虚拟机特定单元中的所述车载单元OBU对应的身份关联信息和车载单元OBU与虚拟机之间交互的信息内容。
路侧单元RSU-A通过车载单元OBU的行驶方向、路侧单元RSU的分布情况和虚拟机的迁移策略，预确定虚拟机的迁移方向，准备把虚拟机迁移到路侧单元RSU-B。
路侧单元RSU-A向目标路侧单元RSU-B发送一个请求包，请求双方证书认证；路侧单元通过认证中心检测对方发送过来的证书信息，确认对方的身份合法。
当车载单元OBU来到边界A处时，虚拟机VM-nameA准备开始目标路侧单元RSU-B迁移，目标路侧单元RSU-B开启一定的资源空间来接受虚拟机镜像。
车载单元OBU沿着前进方向继续行驶，当前虚拟机与车载单元OBU的交互信息镜像循环迭代复制内存脏页到目标路侧单元RSU-B。
当车载单元OBU行驶到边界B处时，目标路侧单元RSU-B中的虚拟机已经具备了运行系统的必须资源。源路侧单元RSU-A把目标路侧单元RSU-B的网络地址发送给车载单元OBU并断开与车载单元OBU连接，挂起当前虚拟机，停止复制内存脏页。经过一个非常短暂的切换，源路侧单元RSU-A将控制权转移到目标路侧单元RSU-B，虚拟机在目标主机上继续运行。
当车载单元OBU行驶到边界B处时，路侧单元RSU-A把目标路侧单元RSU-B的网络地址发送给车载单元OBU并断开与车载单元OBU连接，挂起当前虚拟机，停止复制内存脏页。目标路侧单元RSU-B中的虚拟机已经具备了运行系统的必须资源。经过一个非常短暂的切换，源路侧单元RSU-A将控制权转移到目标车载单元RSU-B，虚拟机在目标主机上继续运行。
目标路侧单元RSU-B根据从迁移后的虚拟机特定单元中读取的车载单元OBU的身份关联信息，确认车载单元OBU的身份合法性。目标路侧单元RSU-B向已确认身份合法的车载单元OBU发送虚拟机编号列表。车载单元OBU确认自身对应的虚拟机编号存在于目标路侧单元RSU-B收到的虚拟机编号列表中。
车载单元OBU切换连接到路侧单元RSU-B，车载单元OBU与路侧单元RSU-B之间的身份已经相互认证，车载单元OBU通过路侧单元RSU-B的网络地址和原虚拟机的编号就可以连接上虚拟机，继续应用信息交互。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，包括：
移动车载单元OBU以自身的身份证书为凭证向当前路侧单元RSU-A发出身份认证请求，当前路侧单元RSU-A在确定车载单元OBU的身份合法性后为该车载单元OBU开辟对应的虚拟机，将该车载单元OBU的身份关联信息存储在对应的虚拟机中；
根据车载单元OBU的行驶方向、实时位置信息，当前路侧单元RSU-A确定该车载单元OBU对应虚拟机的迁移目的地址即目标路侧单元RSU-B的网络地址；
车载单元OBU在断开与当前路侧单元RSU-A的连接并接入目标路侧单元RSU-B时，目标路侧单元RSU-B检测当前开启的虚拟机存储的身份关联信息与正在请求的车载单元OBU的身份证书的对应关系，确定该车载单元OBU的身份合法性；
车载单元OBU通过目标路侧单元RSU-B访问迁移后的车载单元OBU自身对应的虚拟机；并将目标路侧单元RSU-B作为新的当前路侧单元RSU-A，继续迁移。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述车载单元OBU的身份证书是由认证中心CA颁发，具体过程为：车载单元OBU向认证中心CA申请身份证书，所述认证中心CA检测车载单元OBU的身份信息为合法，并颁发证书。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述当前路侧单元RSU-A为车载单元OBU开辟的虚拟机采用虚拟机编号标识，所述车载单元OBU对应的虚拟机编号是由当前路侧单元RSU-A根据车载单元OBU对应的身份关联信息产生的唯一序列编号。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述车载单元OBU对应的身份关联信息存储在由路侧单元RSU为车载单元OBU开启的虚拟机的特定单元中，该特定单元对于所述车载单元OBU是不可见的，而对所述路侧单元RSU是可读写的。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述当前路侧单元RSU-A上所开启的虚拟机在向所述目标路侧单元RSU-B进行迁移时，发生迁移的虚拟机镜像包括存储在虚拟机特定单元中的所述车载单元OBU对应的身份关联信息和虚拟机开启的应用交互信息。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述车载单元OBU与路侧单元RSU上对应的虚拟机的镜像迁移过程的步骤包括：
S11．所述车载单元OBU进入当前路侧单元RSU-A与目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域时，目标路侧单元RSU-B初始化一个容器，所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A上的对应虚拟机的镜像副本开始向所述目标路侧单元RSU-B迁移；
S12．所述车载单元OBU在当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号重叠区域移动前行时，所述当前路侧单元RSU-A循环迭代复制内存脏页到所述目标路侧单元RSU中；
S13．所述车载单元OBU到达当前路侧单元RSU-A与所述目标路侧单元RSU-B的信号强度相等区域时，所述目标路侧单元RSU-B激活并打开从所述当前路侧单元RSU-A接受到的虚拟机镜像；
S14．挂起当前路侧单元RSU-A为所述车载单元OBU开启的对应虚拟机，将最后的内存脏页复制到目标路侧单元RSU-B的虚拟机中。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述当前路侧单元RSU-A在进行虚拟机迁移过程的同时，将所述目标路侧单元RSU-B的网络地址发送给所述车载单元OBU。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟机迁移技术的车辆身份认证方法，其特征在于，所述车载单元OBU访问迁移后的自身对应的虚拟机的步骤包括：
S21．所述目标路侧单元RSU-B根据从迁移后的虚拟机特定单元中读取的所述车载单元OBU的身份关联信息，确认车载单元OBU的身份合法性；
S22．所述目标路侧单元RSU-B向已确认身份合法的车载单元OBU发送虚拟机编号列表；
S23．所述车载单元OBU判断自身对应的虚拟机编号是否存在从所述目标路侧单元RSU-B收到的虚拟机编号列表中；
S24．所述车载单元OBU根据自身对应的虚拟机编号加上所述目标路侧单元RSU-B的网络地址，访问自身对应的虚拟机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |