CN112040482A - 一种在5g通信下自动驾驶数据的加密处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，包括以下步骤：S1：数据获取，获取自动驾驶车辆产生的数据；S2：数据加密，采用RSA和AES加密方法相结合的方式实现对数据的加密；S3：连接认证，通过区块链与5G基站进行连接认证，然后在智能合约的约束下把加密后的数据上传至云端服务器；S4：数据使用，自动驾驶数据经5G网络上传至云端后，第三方在得到授权可下载数据到本地进行解密、分析，解决了当前自动驾驶车辆自带存储空间不足的情况，同时大大减少自动驾驶数据中隐私信息的泄漏，间接促进了自动驾驶技术的进步。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶数据处理技术领域，具体为一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法及设备。
背景技术
区块链是比特币加密货币的基础技术。它是一种分布式账本，可以以不变、可信任、安全和分散的方式保存交易和记录，而无需使用中介机构或集中式授权机构。这些记录和交易存储在考虑了公共区块链平台时由数千个采矿节点验证的区块中。区块链可以做车辆身份认证及不同基站的连接切换管理、频谱管理，并且可以依靠智能合约进行数据的自动加密上传，实现流程自动化。
5G具有高速率、低延时、覆盖广等特点，但5G无法解决用户和设备的隐私安全，无法解决线上交易的去信任问题。而区块链技术构建的点对点去中心化网络，完全不依赖于第三方信任机构背书，而是依靠共识机制和加密算法，完成资产在链上的点对点交易，保障用户的隐私安全。所以5G和区块链的结合，扬长补短，相得益彰。
5G网络是消耗频谱资源的大户，多制式网络频谱融合技术被视为未来5G网络的关键能力。通过精细化管理，实现高、中、低频段的频谱共享，从而提高频谱利用率，是缓解频谱供需矛盾的重要手段。而这种频谱的竞争中，相应会出现大量的问题，如信息安全泄露、记录篡改、多方恶意竞争频谱资源等。引入区块链技术，就是一个很好的解决方法。区块链上层智能合约具有智能结算、价值转移、资源共享的天然优势，频谱信息亦可通过区块链来记录。在非授权频段，各用户竞争接入频谱，需要一种共识算法或协议来解决信道争用问题。在区块链中，区块的生成意味着共识的达成，达成共识的算法可以用来解决信道争用问题。
此外，5G的频谱共享数据上传到区块链上，所有参与节点公开可见，利用区块链所有参与方都可对信息进行监督，记录不可篡改删除的特点，使得无线频谱资源的共享、价值转移流通过程更加公开透明和真实可信，进而实现不同频谱拥有者无线频谱资源价值变现化、价值转移化和频谱共享化。
据了解，通信航空器一天产生的数据量有5TB，相比之下，可以看出自动驾驶车的数据量之大。此外，根据美国公司Gartner的估算，一辆带有自动驾驶功能的网联车每年上传的数据量将超过280PB，换算下来，网联自动驾驶车每天积累的数据量将超过767RB。而且当前自动驾驶数据都是储存在本地车辆上，由于自动驾驶产生的数据大大超出了汽车本身存储的容量，因此迫切需要一种方法来解决这种窘境。
此外自动驾驶汽车产生的数据将不会是仅为单一目的使用和消耗的简单商品。该等数据对于汽车制造商、移动运营商、保险公司、饭店、酒店和其他难以计数的希望与自动驾驶汽车或汽车使用者打交道的服务或产品提供者来说，具有巨大的价值。每年有超过10亿的用户使用谷歌搜索引擎搜索1.2万亿次，谷歌凭借对他们上网习惯的了解建立了价值4000亿美元的业务。想象一下，通过观察数以亿计的消费者在汽车中的行为而产生的类似见解又会有多大的价值，变现的潜力几乎是无限的。数据能够为公司带来利益、为消费者带来便利和更好的用户体验，但对于隐私保护而言就不那么美好了。随着近年来社交媒体、互联网和数据被非法入侵的事件增多，消费者对隐私问题愈加担忧。
根据隐私保护原则，收集的信息被界定为与以下内容关联或可关联的信息：有关于信息被调取的车辆；车辆的所有者；或车辆技术和服务的注册使用者。另外，收集的信息还包括车辆收集、产生、记录或以电子形式存储的从车辆调取的与车辆技术和服务有关的信息；或个人订购信息。数据的种类包括生物识别、行为和地理位置信息。由于当前自动驾驶数据都是未加密的，并且完全公开给汽车公司或其它公司，那么很大程度上就会造成汽车拥有者的隐私泄漏。自动驾驶数据的收集就是为了给汽车制造商或其他公司提供数据进行分析、提升产品体验与安全性。车辆拥有者能够自主选择是否上传这些数据，这个过程需要考虑的就是数据如何不被第三方或攻击者所获取，即使获取也无法解密。
基于此，本发明设计了一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法、设备，可以为自动驾驶车辆在单个或者更多的基站上建立连接，提高数据加密的可靠性和传输速度，以便于解决车辆自身存储空间不足、增强用户的隐私保护，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法、设备，首先通过高效率的加密算法来对自动驾驶数据进行加密，接着通过区块链建立车辆与5G基站的连接并进行连接切换管理，最后在5G通信网络下实现加密后的数据上传，数据保存在云服务器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，包括以下步骤：
S1：数据获取
获取自动驾驶车辆产生的数据；
S2：数据加密
采用RSA和AES加密方法相结合的方式实现对所述数据的加密；
S3：连接认证
通过区块链与5G基站进行连接认证，然后在智能合约的约束下把加密后的数据上传至云端服务器；
S4：数据使用
所述自动驾驶数据经5G网络上传至云端后，第三方在得到授权可下载所述数据到本地进行解密、分析。下载记录会保留在区块链上，任何第三方不能否认自己的操作。
优选的，所述步骤S1中，自动驾驶车辆产生的数据包括车辆拥有者信息、车辆传感器数据、车辆上各子系统的中间结果数据、各数据对应的时间戳以及数据之间的关联。
优选的，所述传感器数据包括但不限于：雷达、摄像头、GPS、陀螺仪传感器采集的数据，所述车辆上各子系统的中间结果数据包括但不限于：地图子系统、感知子系统、定位子系统、规划子系统以及控制子系统。
优选的，所述步骤S2中，所述RSA和AES加密方法相结合的方式包括S2.1：将所述自动驾驶车辆产生的数据采用AES-128或AES-256进行加密；
S2.2：使用RSA加密算法加密所述的AES密钥信息。
优选的，所述步骤S3中，所述区块链为以太坊或超级账本；所述智能合约为solidity或chaincode。
优选的，所述步骤S4中，所述RSA和AES解密方法包括
S2.3：用RSA解密AES密钥信息；
S2.4：再用RSA解密获取到的密钥信息解密密文信息。
优选的，所述第三方授权的验证由所述区块链进行验证和记录。
优选的，所述RSA和AES加解密实现步骤为：
先由已授权的第三方创建RSA密钥对，已授权第三方通过云端服务器发送RSA公钥到自动驾驶车辆，同时保存RSA私钥，而自动驾驶车辆创建AES密钥，并用该AES密钥加密待传送的自动驾驶数据，同时用接受的RSA公钥加密AES密钥，最后把用RSA公钥加密后的AES密钥同密文一起通过云端服务器传输发送到已授权第三方，当已授权第三方收到这个被加密的AES密钥和密文后，首先调用自己本地保存的RSA私钥，并用该私钥解密加密的AES密钥，得到AES密钥，最后用该AES密钥解密密文得到自动驾驶数据。
一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理设备，
包括至少一个5G基站，还包括用户设备UE，即车载设备，所述车载设备包括一个或多个处理器和用于储存一个或多个程序的存储器，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行上述所述的在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法、设备为自动驾驶汽车建立了一套隐私保护机制，有效可行的技术保障措施是对信息采取加密和匿名化，以及防止滥用或未经授权的第三方访问，这可进一步减轻汽车拥有者对自己隐私的担忧，本发明解决了当前自动驾驶车辆自带存储空间不足的情况，同时大大减少自动驾驶数据中隐私信息的泄漏，间接促进了自动驾驶技术的进步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明处理方法流程图；
图2为本发明RSA和AES加解密实现流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，包括以下步骤：
S1：数据获取
获取自动驾驶车辆产生的数据；
进一步的，自动驾驶车辆产生的数据包括车辆拥有者信息、车辆传感器数据、车辆上各子系统的中间结果数据、各数据对应的时间戳以及数据之间的关联。
传感器数据可以包括但不限于：雷达、摄像头、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、陀螺仪等传感器采集的数据。子系统的中间结果数据可以包括但不限于：包括地图子系统、感知子系统、定位子系统、规划子系统以及控制子系统等。地图子系统主要用于完成地图相关功能，例如地图数据的获取、加载和处理等。其涉及的地图优选高清地图。感知子系统主要用于利用传感器数据、地图数据等确定自动驾驶车辆的行驶环境。定位子系统主要用于利用地图数据、传感器数据等确定自动驾驶车辆的位置。规划子系统主要用于利用地图数据、传感器数据、定位数据等对自动驾驶车辆的行驶路径、速度、轨迹等进行规划。控制子系统主要用于对自动驾驶车辆的方向盘、刹车、油门、车灯等进行控制。
S2：数据加密
采用RSA和AES加密方法相结合的方式实现对数据的加密；
进一步的，RSA和AES加密方法相结合的方式包括
S2.1：将自动驾驶车辆产生的数据采用AES-128或AES-256进行加密；
S2.2：使用RSA加密算法加密的AES密钥信息。
S3：连接认证
通过区块链与5G基站进行连接认证，然后在智能合约的约束下把加密后的数据上传至云端服务器；
进一步的，区块链为以太坊或超级账本；智能合约为solidity或chaincode。区块链上层智能合约具有智能结算、价值转移、资源共享的天然优势，频谱信息由区块链来记录。智能合约包括：车辆与5G基站进行通信、确定车辆为合法用户、确定频谱信息、确定要传输的数据包大小、传输过程中5G基站的切换认证。
S4：数据使用
自动驾驶数据经5G网络上传至云端后，第三方在得到授权可下载数据到本地进行解密、分析。下载记录会保留在区块链上，任何第三方不能否认自己的操作。
进一步的，RSA和AES解密方法包括
S2.3：用RSA解密AES密钥信息；
S2.4：再用RSA解密获取到的密钥信息解密密文信息。
其中，第三方授权的验证由区块链进行验证和记录。
其中，AES与RSA相结合数据加密方案原理如下：
RSA算法是公开密钥系统的代表，其安全性建立在具有大素数因子的合数，其因子分解困难这一法则之上的。RSA算法作为新一代的高级加密标准，运行时不需要计算机有非常高的处理能力和大的内存，操作可以很容易的抵御时间和空间的攻击，在不同的运行环境下始终能保持良好的性能。这使AES将安全，高效，性能，方便，灵活性集于一体，理应成为网络数据加密的首选。相比较，因为AES密钥的长度最长只有256比特，可以利用软件和硬件实现高速处理，而RSA算法需要进行大整数的乘幂和求模等多倍字长处理，处理速度明显慢于AES；所以AES算法加解密处理效率明显高于RSA算法。在密钥管理方面，因为AES算法要求在通信前对密钥进行秘密分配，解密的私钥必须通过网络传送至加密数据接收方，而RSA采用公钥加密，私钥解密(或私钥加密，公钥解密)，加解密过程中不必网络传输保密的密钥；所以RSA算法密钥管理要明显优于AES算法。
从上面比较得知，由于RSA加解密速度慢，不适合大量数据文件加密，因此在网络中完全用公开密码体制传输机密信息是没有必要，也是不太现实的。AES加密速度很快，但是在网络传输过程中如何安全管理AES密钥是保证AES加密安全的重要环节。这样在传送机密信息的双方，如果使用AES对称密码体制对传输数据加密，同时使用RSA不对称密码体制来传送AES的密钥，就可以综合发挥AES和RSA的优点同时避免它们缺点来实现一种新的数据加密方案。加解密实现流程如图2所示。
具体过程是先由接收方创建RSA密钥对，接收方通过云服务器发送RSA公钥到发送方，同时保存RSA私钥。而发送方创建AES密钥，并用该AES密钥加密待传送的明文数据，同时用接受的RSA公钥加密AES密钥，最后把用RSA公钥加密后的AES密钥同密文一起通过云服务器传输发送到接收方。当接收方收到这个被加密的AES密钥和密文后，首先调用接收方保存的RSA私钥，并用该私钥解密加密的AES密钥，得到AES密钥。最后用该AES密钥解密密文得到明文。
实施例2
一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理设备，包括至少一个5G基站，还包括用户设备UE，即车载设备，车载设备包括一个或多个处理器和用于储存一个或多个程序的存储器，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1-8中任一一项的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、数据获取：获取自动驾驶车辆产生的数据；
S2、数据加密：采用RSA和AES加密方法相结合的方式实现对所述数据的加密；
S3、连接认证：通过区块链与5G基站进行连接认证，然后在智能合约的约束下把加密后的数据上传至云端服务器；
S4、数据使用：所述自动驾驶数据经5G网络上传至云端后，第三方在得到授权可下载所述数据到本地进行解密、分析。
2.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，自动驾驶车辆产生的数据包括车辆拥有者信息、车辆传感器数据、车辆上各子系统的中间结果数据、各数据对应的时间戳以及数据之间的关联。
3.根据权利要求2所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述传感器数据包括雷达、摄像头、GPS、陀螺仪传感器采集的数据，所述车辆上各子系统的中间结果数据包括地图子系统、感知子系统、定位子系统、规划子系统以及控制子系统。
4.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述RSA和AES加密方法相结合的方式包括
S2.1：将所述自动驾驶车辆产生的数据采用AES-128或AES-256进行加密；
S2.2：使用RSA加密算法加密所述的AES密钥信息。
5.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述区块链为以太坊或超级账本；所述智能合约为solidity或chaincode。
6.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述RSA和AES解密方法包括
S2.3：用RSA解密AES密钥信息；
S2.4：再用RSA解密获取到的密钥信息解密密文信息。
7.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述第三方授权的验证由所述区块链进行验证和记录。
8.根据权利要求1所述的一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理方法，其特征在于：所述RSA和AES加解密实现步骤为：
先由已授权的第三方创建RSA密钥对，已授权第三方通过云端服务器发送RSA公钥到自动驾驶车辆，同时保存RSA私钥，而自动驾驶车辆创建AES密钥，并用该AES密钥加密待传送的自动驾驶数据，同时用接受的RSA公钥加密AES密钥，最后把用RSA公钥加密后的AES密钥同密文一起通过云端服务器传输发送到已授权第三方，当已授权第三方收到这个被加密的AES密钥和密文后，首先调用自己本地保存的RSA私钥，并用该私钥解密加密的AES密钥，得到AES密钥，最后用该AES密钥解密密文得到自动驾驶数据。
9.一种在5G通信下自动驾驶数据的加密处理设备，其特征在于：包括至少一个5G基站，还包括用户设备UE，即车载设备，所述车载设备包括一个或多个处理器和用于储存一个或多个程序的存储器，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-8中任一一项所述的方法。
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