软件学报

作者：毕昌兵，田有亮，李沓

单位：毕昌兵，公共大数据国家重点实验室(贵州大学), 贵州 贵阳 550025;贵州大学 计算机科学与技术学院, 贵州 贵阳 550025;贵州大学 密码学与数据安全研究所, 贵州 贵阳 550025;贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室, 贵州 贵阳 55002511,田有亮，公共大数据国家重点实验室(贵州大学), 贵州 贵阳 550025;贵州大学 计算机科学与技术学院, 贵州 贵阳 550025;贵州大学 密码学与数据安全研究所, 贵州 贵阳 550025;贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室, 贵州 贵阳 55002502,李沓，公共大数据国家重点实验室(贵州大学), 贵州 贵阳 550025;贵州大学 计算机科学与技术学院, 贵州 贵阳 550025;贵州大学 密码学与数据安全研究所, 贵州 贵阳 550025;贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室, 贵州 贵阳 55002503

关键词：半分布式认证;无证书签名;区块链;智能合约;车联网

基金：国家重点研发计划(2021YFB3101100); 国家自然科学基金(62272123); 贵州省高层次创新型人才项目(黔科合平台人才[2020]6008); 贵州省科技计划(黔科合支撑[2022]一般065); 贵阳市科技计划(筑科合[2021]1-5, 筑科合[2022]2-4)

5G车联网通过将5G技术应用于车联网来实现高速的信息传输. 然而, 随着车辆数量的急剧增长, 采用传统单一第三方生成密钥容易引发单点故障问题, 同时无线通信会面临消息被拦截、篡改以及大量不可信的虚假消息干扰网络等风险. 为应对这些问题, 提出一种基于区块链的半分布式消息认证加密方案. 首先, 设计基于联盟区块链的半分布式密钥生成与分布式信息共享框架, 通过5G基站提供全覆盖的网络, 并由各区域的车辆管理中心充当联盟链的全节点来维护区块链的正常运行, 而车辆作为轻节点加入区块链, 仅可查看区块链上存储的信息. 其次, 设计了无双线性运算的无证书签名算法, 确保消息来源可认证, 并使用反向哈希链生成信誉票证来加解密消息, 保证消息的机密性. 然后, 针对不可信的虚假消息问题, 为车辆设置信誉值, 传播虚假消息将导致其信誉值下降, 以此约束车辆行为, 进而从源头减少虚假消息数量. 最后, 安全性分析与实验结果表明, 所提方案能够保障通信安全, 并通过实现半分布式密钥获取有效缓解单点故障风险, 同时防止篡改、重放和假冒等攻击. 此外, 该方案的计算和通信开销较低, 满足车联网的时效性需求, 且执行信誉值更新合约的 Gas 成本较低, 进一步说明所提方案具备良好的实用性和可行性.

来源：2026年第2期

《软件学报》期刊编辑部

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