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车载云计算安全综述


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　　摘 要：伴随智能交通系统的快速发展，车辆的物理资源设备愈发趋向于计算机化。车载云计算以车辆自组网与云计算为基础，实现对底层物理资源的充分利用，以满足安全驾驶、车载娱乐等服务需求。然而，车载云计算在提高云服务效率的同时，也面临着诸多安全威胁与挑战。安全已成为车载云计算领域亟待解决的重要问题之一。文章首先介绍了车载云计算的架构，并从完整性、可用性、机密性等方面对其安全需求进行分析，之后分别阐述了可能受到的安全攻击，并在此基础上总结了相应的防护对策，最后讨论了车载云计算安全的未来研究方向。
　　关键词：车载云计算;安全需求;攻击
　　中图分类号： TP309 文献标识码：A
　　1 引言
　　近年来，车辆自组网[1]（Vehicle Ad hoc Network，VANET）已經成为智能交通系统发展的重要基础。与此同时，云计算被应用于交通领域。通过将其与VANET相结合形成车载云计算（Vehicular Cloud Computing，VCC）[2]，实现了在快速变化的自组织网络中进行通信和资源共享，为用户提供了低成本高效率的云服务。
　　然而，由于受VANET[3]和云计算[4]两种技术本身存在的安全漏洞所影响，VCC的安全问题也日益凸显。无论是广泛的资源自主共享，还是快速移动车辆间的无线通信，亦或是云成员的可信程度都给VCC带来了极大的安全挑战[5]。
　　一方面，攻击者和合法用户都可以平等地成为VCC系统的一部分，在资源被不断共享和租用时，车辆很容易与攻击者进行交互并不易察觉。与此同时，车辆的高机动性也使得用户成员在快速变化，这也意味着敏感数据被访问的可能性逐渐增大。
　　另一方面，在VCC中云的动态部署经常位于停车场、路边基础设施等区域，这些地方很容易受到内部攻击的影响，因此用户会对云服务提供商的安全防护能力产生质疑，存在于VCC中的安全隐患随时都可能给用户带来巨大的损失。由此可见，针对VCC的安全问题有待进一步研究解决。
　　本文首先介绍了VCC的基本架构，并对其安全需求进行详细剖析，之后分析了在VCC中可能受到的恶意攻击，并讨论相应的防护对策，最后概述了VCC安全的未来研究方向。
　　2 VCC的基本架构
　　在VCC中，车辆的快速移动使车载云的形成具有动态自主性，参与交互的实体也不断发生变化，同时车辆既可以通过广播道路信息作为服务提供者，也可以通过享受集中式的互联网云服务作为消费者。这些导致了各类VCC架构的出现。Gu等人[6]提出了VCC两层架构：第一层是基于互联网云计算平台，主要为用户提供数据获取的云服务需求;第二层则是由多个车载云所构成，以满足用户对车载云服务的需求。Ahmed等人[7]详细阐述了VCC技术的发展及其特性，同时将VCC架构分成三层进行介绍，分别是车辆内部层、通信层和云计算层。
　　车辆内部层主要是利用传感器收集车内各类信息，整理后上传云端或作为其他应用程序的输入进行存储;通信层则是方便车辆与云层之间进行交互，其分为车对车（Vehicle to Vehicle，V2V）通信和车对基础设施（Vehicle to Infrastructure，V2I）通信两类;云计算层又被分为三个子层，分别是云基础设施、云应用和云服务，它主要是利用云中存储的计算资源为用户提供网络服务。
　　本节将VCC基本架构分为两部分进行介绍：车载云和互联网云，如图1所示。
　　（1）车载云
　　车载云的形成主要是基于V2V与V2I通信。车辆内部的控制器局域网总线将物理资源进行整合并利用传感器收集车辆信息，之后通过车载单元（On Board Unit，OBU）实现与其他车辆或路侧单元（Road Side Unit，RSU）的信息交互。而车载云是将底层设备的物理资源整合形成设施云，进而按需部署，在减少未充分利用车载资源的同时，为用户提供高效的云服务。根据VCC应用场景的不同，形成车载云的难度也会有所差异。
　　例如，在大型停车场附近部署车载云会相对容易，因为在这类环境中，车辆会长期处于静止状态，这使得大量的物理资源被长时间搁置，因此这些车辆便可以成为云服务的提供者[8]，利用专用短程通信将闲置资源进行汇总形成自主云，从而进行高性能的存储、计算服务。但是，对于在城市道路或高速公路上的车辆来说，其高机动性特点使车载云的形成较为困难，车辆的快速移动