Page 455 - 《软件学报》2026年第2期

软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn
2026,37(2):934−952 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.007490] [CSTR: 32375.14.jos.007490] http://www.jos.org.cn
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5G 车联网中基于区块链的半分布式消息认证加密方案

毕昌兵 1,2,3,4 , 田有亮 1,2,3,4 , 李 沓 1,2,3,4

(公共大数据国家重点实验室 (贵州大学), 贵州 贵阳 550025)
1
2
(贵州大学 计算机科学与技术学院, 贵州 贵阳 550025)
3
(贵州大学 密码学与数据安全研究所, 贵州 贵阳 550025)
4
(贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室, 贵州 贵阳 550025)
通信作者: 田有亮, E-mail: youliangtian@163.com
摘 要: 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.
关键词: 半分布式认证; 无证书签名; 区块链; 智能合约; 车联网
中图法分类号: TP309

中文引用格式: 毕昌兵, 田有亮, 李沓. 5G车联网中基于区块链的半分布式消息认证加密方案. 软件学报, 2026, 37(2): 934–952. http://
www.jos.org.cn/1000-9825/7490.htm
英文引用格式: Bi CB, Tian YL, Li T. Blockchain-based Semi-distributed Message Authentication and Encryption Scheme in 5G
Internet of Vehicles. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2026, 37(2): 934–952 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/
7490.htm

Blockchain-based Semi-distributed Message Authentication and Encryption Scheme in 5G
Internet of Vehicles

BI Chang-Bing 1,2,3,4 , TIAN You-Liang 1,2,3,4 , LI Ta 1,2,3,4
1
(State Key Laboratory of Public Big Data (Guizhou University), Guiyang 550025, China)
2
(College of Computer Science and Technology, Guizhou University, Guiyang 550025, China)
3
(Institute of Cryptography and Data Security, Guizhou University, Guiyang 550025, China)
4
(Guizhou Provincial Key Laboratory of Cryptography and Blockchain Technology, Guiyang 550025, China)
Abstract: The 5G Internet of vehicles (IoV) enables high-speed data transmission by applying 5G technology to vehicular networks.
However, with the rapid growth in the number of vehicles, traditional single third-party key generation can lead to single-point failures. In

* 基金项目: 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)
收稿时间: 2023-09-07; 修改时间: 2025-03-16; 采用时间: 2025-06-15; jos 在线出版时间: 2025-10-29
CNKI 网络首发时间: 2025-10-31