1.引 言

车联网的概念源于物联网[1]，即车辆物联网，是以行驶中的车辆为信息感知对象，借助新一代信息通信技术，实现车与X（即车与车、人、路、服务平台）之间的网络连接。车联网的核心目标[2]在于提升车辆的整体智能驾驶水平，为用户提供更加安全、舒适、智能、高效的驾驶体验和交通服务，同时提高交通运行效率，促进社会交通服务的智能化发展。其核心目标包括提升交通安全、优化交通流量、减少能源消耗和环境污染。

国际上主要采用两大V2X技术路线：DSRC[3]和C-V2X。美国早期主要布局了DSRC技术，而我国目前主导的是C-V2X技术。DSRC，即专用短程通信技术（Dedicated Short Range Communication），已有较长的发展历史，并被美国、日本等国家广泛接受，形成了完善的标准体系和产业布局。C-V2X，即基于蜂窝网络的车辆对外通信技术（Cellular-V2X），依托于蜂窝移动网络的兴起，正处于快速发展阶段，受到了中国、欧盟等国家和地区的高度关注和重视。

DSRC通信系统主要由路侧单元（RSU, Road Side Unit）、车载单元（OBU, On Board Unit）和控制中心组成。RSU和OBU通过构建路边网络与控制中心进行信息交换，基于射频识别技术实现无线传输，确保信息的安全可靠传递。

图1 DSRC车联网场景的通信系统结构

C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）[4]是中国主导的车联网无线通信技术，基于4G/5G等蜂窝网通信技术的演进，涵盖了LTE-V2X（基于长期演进技术的车联网通信）和未来5G网络下的NR-V2X系统。C-V2X通过利用现有的LTE网络基础设施，实现了车与车（V2V）、车与道路（V2I）、车与行人（V2P）、车与网络（V2N）之间的信息交互。它不仅能够平滑地向更复杂的车联网场景演进，还具备高可靠性、大带宽和低延迟等优势。未来，C-V2X有望在智能交通、自动驾驶、车联网安全等方面发挥重要作用，为交通系统的智能化和高效化提供坚实的技术支持。

图2C-V2X车联网场景的通信系统架构

从图1和图2所示，RSU在车联网[5]中充当信息传输的关键枢纽，连接车辆、行人、云服务器和MEC服务器。在DSRC和C-V2X架构中，RSU通过V2I通信直接与车辆互动，并在C-V2X中扩展到与核心网的V2N通信。作为网络结构中的核心节点，RSU负责数据收集、分发和不同通信技术间的桥接，确保信息传输的连续性和广泛覆盖。它通过无线通信技术（如DSRC、C-V2X）与车辆上的车载单元（OBU, On-Board Unit）进行数据交换。RSU将道路状况、交通信号、和其他基础设施信息实时传递给车辆，同时接收车辆的状态信息，反馈给交通管理系统或其他车辆。

RSU通常部署在道路两侧或交通设施上，具备以下主要功能：

2.空口安全

在V2X系统中，空口（Air Interface）指的是车辆与RSU之间的无线通信链路[6]。空口是车联网通信的关键环节，负责传输车辆与RSU之间的各种数据，如车辆的位置信息、速度、交通状况等。通过空口，车辆可以实时获取道路基础设施和其他车辆的动态信息，实现车与路、车与车的协同和智能化管理。空口不仅是数据传输的通道，也是车联网系统中信息交互的核心枢纽，确保了整个系统的实时性和高效性。然而，空口安全面临着诸多的威胁与挑战：

面对上述的威胁与挑战，很多关于空口安全的技术被提出：

1）加密技术

图4 非对称加密过程

2）身份认证

3）入侵检测与防御系统

3.未来展望

未来，车联网中车与RSU连接的空口安全将面临更复杂的挑战。随着量子计算的崛起，传统加密算法可能被破解，因此未来需要采用更强的抗量子密码学和轻量化安全方案，以确保在不增加计算负担的情况下提供更高的安全性。人工智能和机器学习将成为空口安全的重要防护手段[7]，特别是在入侵检测和防御系统中。通过实时分析通信流量，AI可以预测和应对潜在威胁，提高车联网的安全响应速度和效果。同时，零信任架构将逐渐普及，通过持续的身份验证和访问控制，进一步提升系统的安全性。这些技术进步将有效应对车联网空口安全的未来挑战。

4.总 结

在车联网（V2X）系统中，路边终端（RSU）与车辆之间的空口通信安全是一个关键且复杂的问题。空口作为车辆与RSU之间的无线通信链路，是车联网信息交互的核心枢纽，确保整个系统的实时性和高效性。然而，这种无线链路也面临多种安全威胁，包括信号窃听、数据篡改、非法接入、拒绝服务攻击（DoS）、身份伪造、中间人攻击和无线信号干扰等。

总结来说，车联网的空口安全不仅关乎数据的机密性、完整性和可用性，还直接影响到车辆的安全驾驶和交通管理系统的可靠性。为了应对这些挑战，需要采用多层次的安全技术，如加密技术、身份认证、入侵检测与防御系统、密钥管理技术等。此外，面对未来量子计算技术的发展，传统的加密算法可能会失效，因此需要采用更强的抗量子密码学算法和轻量化安全方案。同时，人工智能和机器学习将在实时分析和预测潜在威胁中发挥重要作用，零信任架构和区块链技术也将成为未来提升空口安全的重要手段。

总之，确保车联网路边终端连接中的空口安全，需要不断完善现有的安全策略，提升技术手段，保持对新兴威胁的快速响应和适应能力，以保障车联网系统的稳定运行和安全通信。

参考文献

[1] 井骁. 浅析车联网技术与应用[J]. 上海汽车, 2019, 4: 9-12.

[2] 黄语骁. 车联网网络安全技术研究[J]. 电子世界, 2018, 19: 49-50.

[3] Kenney J B. Dedicated short-range communications (DSRC) standards in the United States[J]. Proceedings of the IEEE, 2011, 99(7): 1162-1182.

[4] Chen S, Hu J, Shi Y, et al. A vision of C-V2X: Technologies, field testing, and challenges with Chinese development[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2020, 7(5): 3872-3881.

[5] Salahuddin M A, Al-Fuqaha A, Guizani M. Software-defined networking for rsu clouds in support of the internet of vehicles[J]. IEEE Internet of Things journal, 2014, 2(2): 133-144.

[6] Kim S Y, Baik I K, Lim S S. An Implementation Of WLL RSU Based On W-CDMA[C]//1997 International Conference on Consumer Electronics. IEEE, 1997: 446-447.

[7] Rawashdeh Z Y, Mahmud S M. Admission control for roadside units based on virtual air-time transmissions[C]//2011 IEEE Global Telecommunications Conference-GLOBECOM 2011. IEEE, 2011: 1-6.

[8] 廖竣锴, 冯中华. LTE 无线空口安全威胁分析[J]. 通信技术, 2017, 50(6): 1257-1263.