基于光纤通信技术的车载电子通信安全技术研究分析

欧阳李亮，陈白昀

（浙江大有实业有限公司杭州科技发展分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

光纤通信技术在我国得到了快速发展，具有保密性好、抗干扰性强、防窃听以及价格便宜等多项优点，因此被广泛应用。随着无线技术的发展，车载电子通信应运而生，车载电子通信系统作为先进的、智能化的通信系统，已经得到了社会的广泛认可，并被应用到各行各业。在交通行业中，车载电子通信为人们的出行带来了诸多便利，在提高交通工具通信稳定性方面起到了重要作用。随着汽车功能的不断优化和升级，车载电子通信系统在通信安全方面逐渐暴露出一些问题，通信数据的真实性、可靠性以及完整性受到威胁。要想保障公共交通的顺畅和安全，还需要提高车载电子通信的安全性，这样才能为车辆安全驾驶提供保障，最大限度地避免交通事故的发生，保障城市交通的安全高效运转。基于此，文章从光纤通信技术概述、车载电子通信概述、光纤通信技术在车载电子通信安全技术中的应用以及车载电子通信安全技术应用措施展开详细分析。

1 光纤通信技术概述

1.1 光纤通信技术的定义

光纤通信技术是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处。光纤由纤芯、包层以及涂层组成，涂层的作用就是增加光纤的韧性[1]。光纤通信发展非常迅速，1991年底，全球已敷设光缆5 630 000km，到1995年已超过1 1000 000 km。发展至今，我国已经具有了完整的光纤通信产业，在信息的传播和应用中发挥了至关重要的作用[2]。

光纤通信由传输技术、计算机技术以及光缆技术等多个技术共同组成，每个技术之间相互依存，相辅相成，具有成本低、色散低、损耗低等优点，传输容量也非常大，可以带来超高的经济效益，应用前景非常广阔。

1.2 光纤通信技术的应用趋势

光纤通信的应用趋势主要体现在以下两个方面。一个是全光网络，全光网络是指在光层直接完成网络通信的所有功能，是未来高速公路发展的核心技术，在信号进出网络时可以实现光电之间的来回转换。在没有电处理时，信息数据传输可以借助同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）和准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）来实现，从而提升数据信息的传输效率[3,4]。另一个是光弧子通信，光弧子是利用光纤中色散和非线性效应的相互补偿作用实现光脉冲无畸变的传输。该通信具有容量高、距离远、误码率低以及抗噪声能力强等优点，传输距离能达到数万千米，大大提高了远距离传播的效率。

2 车载电子通信概述

2.1 车载电子通信的定义

车载电子通信实际上是在智能交通系统、通信技术及传感技术等基础上建立起来的现代通信系统，在汽车、地铁、火车等交通工具中应用比较频繁，通过智能化和信息化可以实现驾驶车辆的通信安全性和稳定性[5]。随着通信技术的进步，车载电子通信也越来越完善，为驾驶员和乘客提供了更多有价值的信息，极大地满足了驾驶员和乘客的需求，不仅可以为驾驶员规划更优的行车线路，还能便于掌握路况，有效规避不必要的交通事故，极大提高了驾驶安全性。车载电子通信示意如图1所示。

图1 车载电子通信

2.2 车载电子通信安全技术的要点

随着经济水平的提升，汽车在人们的日常生活中扮演的角度越来越重要，因此对车载电子通信安全技术的要求也越来越高[6]。技术的融合发展下，车载电子通信的功能也愈发完善，实时监测功能可以快速帮助驾驶员了解路况信息，还可以实现车辆调度等服务；路线定位可以帮助乘客选择最佳的规划路线，还能实现无线通信和环境监测，为交通行业提供了极大的方便。但实现以上功能的前提是保障车载电子通信的安全性，为此还应达到车载电子通信安全技术的要点。

车载电子通信安全技术的要点主要体现在加密、认证、保护以及更新4个方面。首先要提高加密性，避免和减少信息泄露的可能，最大限度地保护车主的隐私信息；其次要提高认证率，给车主带来更好的体验，同时提高通信安全系统的可靠性与实用性；再次是提高保护性，防止出现信息窃取和篡改等行为，对保护人们的通信安全具有重要的意义；最后是提高创新性，当今社会更新换代速度非常迅速，车载电子通信安全技术也一样，为了不被时代淘汰，还应紧跟技术的发展创新速度，及时进行技术创新，发挥车载电子通信安全技术的功能和价值。

3 基于光纤通信技术的车载电子通信安全技术研究

3.1 车载电子通信安全协议

安全协议是对通信系统中的传输信息实施安全保护的一种有效路径，也是保障车载电子通信安全的基础，但同时也是最容易受到通信攻击的环节。外界从路由链路发起攻击的主要目标就是安全协议。车载电子通信系统的无线链路对外开放，正是由于其开放性因此增加了通信传输的窃听风险，而且该节点的窃听风险被检测出现的可能性非常低。另外，安全协议在受到路由链路的攻击后还会出现失效、链路无故篡改等现象，Ad Hoc按需距离矢量路由协议（Secure Ad Hoc On-demand Distance Vector，SAODV）、安全远程口令（Secure Remote Password，SRP）等是目前为止应对链路攻击的主要安全协议。SAODV的特点是借助数字签名的形式来实现信息的安全验证。该验证方式的最大优势是可以防止其他节点对信息进行篡改，在防止通信链路被攻击中起到了重要作用[7]。SRP是一个开放源代码认证协议，主要是采取对节点身份展开一一验证的方式来提高节点的可靠性，从而降低恶意节点对服务器的攻击。

3.2 车载电子通信密钥管理技术

密钥管理技术是应用比较普遍的安全手段，其中密钥管理在提高车载电子通信安全中发挥了至关重要的作用。密钥管理分为3种不同的认证方式，包括局部分布式认证、完全分布式认证以及自发认证。局部分布式认证重点针对的是一些比较特殊的节点，一般使用的是共享算法对密钥进行平均分配，这样可以保障每个节点都能有相应的安全证书，证书还可以定期的进行更新，确保一直具备可靠性和有效性优势。但是局部分布式密钥管理也存在非常显著的缺陷，就是当处于离线状态时，公钥的管理效果就会大大折扣，无法发挥较强的实用性。而完全分布式认证主要针对所有节点，其优点是不用局限于特殊的节点，可以将密钥在所有节点中实现平均的分配。完全分布式认证弥补了局部分布式的缺陷，保障了离线状态下的管理效果[8]。但是该方式也不是没有缺陷，其不足之处就是在密钥的初始化和更新中比较复杂，更新过程浪费的时间较长。自发认证是改变授权中心的认证流程，直接由节点发布认证，提高了通信系统的灵活性和安全性[9]。电子通信秘钥管理示意如图2所示。

图2 电子通信秘钥管理

3.3 车载电子通信入侵检测技术

入侵检测技术就是对以上安全保护技术进行补充和完善。通过对车载电子通信的传输数据进行检测和分析，可以快速检测出车载电子通信中存在的入侵情况。在车载电子通信进行数据传输和收集时，入侵检测技术可以发挥其检测功能，安全识别侵入系统，还会启动相应的安全保护功能，进行实时保护。但是该技术只能局限于本地检测或者局部检测，无法有效识别远端异常系统，所以还存在很大的缺陷，需进行改进[9]。

4 车载电子通信安全技术应用措施

4.1 完善车载电子通信的安全系统

完善车载电子通信的安全系统对提高通信的安全性具有重要的意义。要想完善安全系统还需要积极推动科技创新，把先进的创新科技作为支撑，使系统更加完善、规范[10]。另外，相关部门还需要加大对技术人才的培养，制定奖罚机制，提高技术人员的工作热情和积极性，从而为技术创新提供保障。只有在创新驱动下才能保障车载电子通信可以紧跟时代的发展。除此之外，车载电子通信的网络机制也需要进行创新，及时改进和优化系统中的缺陷与漏洞，从而保障各个系统可以实现协调统一，为提高车载电子通信的安全性奠定基础。

4.2 提高车载电子通信数据资料的保密性

车载电子通信是车辆的无线通信系统，需要借助相应的软件和硬件来支撑。驾驶员通过车载电子通信来了解和掌握路况和周边的车辆信息，还能实现和其他车辆之间的信息共享，极大提高了行车中的安全性。随着车载电子通信的应用，其潜在的安全隐患也逐渐显现，只有确保通信数据的安全性才能更好地为通信系统提供可靠的安全保障，所以提高车载电子通信数据资料的保密性尤为关键，能避免数据信息的泄露和丢失[11]。

5 结 论

基于光纤通信技术的车载电子通信在现代交通工具中得到了广泛使用，该技术为驾驶员和乘客提供了便利的交通服务，在提高城市交通运行效率方面也发挥了重要的作用。但是车载电子通信在实际的应用中也逐渐暴露出一些问题，通信安全引起了广泛的关注。随着生活水平的提升，人们对车载电子通信安全技术也提出了更高的要求，为了更好地发挥车载电子通信系统的功能和价值，还需要提高车载电子通信数据传输的安全性和可靠性，通过完善车载电子通信的安全系统、加大技术创新、加强车载电子通信的密钥管理、规范路况信息发布制度等措施来强化车载电子通信安全技术，提高信息数据的传输效率和安全性，满足用户的通信需求。