CN108063826A - 一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统，所述系统包含底层区块链系统、网络节点、管理节点、一般节点；本发明将车联网共享的参与者的职能与权力都细化，建立通讯网络以及临时通讯网络以备车的详细信息的写入以及读取，其中，车的详细记录中涉及的参数进行定义，本发明的功能明确、各自节点的权限也很清楚，因此，应用价值很高。

Description

一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统

技术领域

本发明涉及区块链防伪领域，为一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统。

背景技术

车联网(Internet of Vehicles)概念引申自物联网(Internet of Things)，可以说车联网是物联网的一个分支，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。事实上，区块链技术看起来至少可以成为在三个重要方面合适的解决方案：大数据管理，安全和透明性，除此之外，区块链的去中心化特征，还可以为基于相互连接的智能设备之间服务交换带来相当的便利。总之，在车联网上进行区块链的应用具有现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统，包含以下步骤：

系统包含底层区块链系统、网络节点、管理节点、一般节点；

底层区块链系统用于存储车的详细记录，车的详细记录被打包成数据包在底层区块链系统中的区块以链式形式存储，链式结构表示区块以时序关系前后排列链接在一起并组成一条链条，链条中排列在后的区块能够追溯到排列在前的区块，时序关系为区块的产生的时间的先后关系；

网络节点包含交通管理部门、车辆管理部门；网络节点负责向底层区块链系统中写入车的详细记录，具有读权限以及写权限；网络节点与N个一般节点组成通讯网络，并且作为N个一般节点的管理者，N为正整数；读权限为读取底层区块链系统中区块中的车的详细记录，写权限为向底层区块链系统中写入车的详细记录；

管理节点为系统的管理者，负责网络节点、一般节点之间的协调；管理节点能够自由加入任何一个通讯网络进行协调，在任何一个通讯网络停留的时间t与车的详细记录写入底层区块链系统花费的时间p以及读取车的详细记录的时间l相关，为其中，p_i为第i次车的详细记录写入底层区块链系统花费的时间，l_j为第j次读取车的详细记录的时间，k₁、k₂分别为p_i、l_j的协调系数，n为在一个通讯网络中车的详细记录写入底层区块链系统的次数，m为在一个通讯网络中读取车的详细记录的次数，p为车的详细记录写入底层区块链系统花费的时间，l为读取车的详细记录的时间，k为协调系数；

一般节点为普通民众，包含车的所有者以及一般民众，一般节点具有限制的读权限，限制的读权限为只有在属于同一个通讯网络的管理者的允许下，才能进行读取底层区块链系统中存储的属于同一个通讯网络的管理者写入的车的详细记录；

车的详细记录包含车险纪录、车的违章记录、车险理赔记录、车的行驶记录、车主的信息；车险记录、车险理赔记录由车辆管理部门提供，车的违章记录由交通管理部门提供；车的行驶记录由车的GPS记录来定位车的位置，绘制车的运动曲线；车的运动曲线以移动点w的移动绘制而成，移动点w与车的移动保持一致，写作其中，D(w)为车的运动曲线，D表示所有车的运动曲线，表示移动点w在时刻t时在x轴上的坐标值，表示移动点w在时刻t时在y轴上的坐标值，表示移动点w在x轴上t时刻的速度，表示移动点w在y轴上t时刻的速度；x表示在x轴上的坐标，y表示在y轴上的坐标，v表示车的移动速度，表示移动点w在x轴上的速度，表示移动点w在y轴上的速度；x、y分别为x轴、y轴；

当网络节点往区块中写入车的详细记录时，建立临时通讯网络，负责写入车的详细记录的网络节点作为临时通讯网络的管理者，其他通讯网络中的网络节点都被包含在临时通讯网络中，临时通讯网络的管理者向临时通讯网络中的网络节点广播车的详细记录中的车主的信息，临时通讯网络中的网络节点向临时通讯网络的管理者发送查看申请，经过同意后，向临时通讯网络中的网络节点广播车的详细记录；

当网络节点往区块中写入车的详细记录时，同时在区块中的区块头中放入摘要，摘要中加入车的VIN码以及车的购买记录。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统，将车联网共享的参与者的职能与权力都细化，建立通讯网络以及临时通讯网络以备车的详细信息的写入以及读取，其中，车的详细记录中涉及的参数进行定义，本发明的功能明确、各自节点的权限也很清楚，因此，应用价值很高。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：

实施例1：在本质上是与大数据相连的。随着连入网络的车辆越来越多，车联网中收集到的驾驶习惯和行为模式数据成几何级数增加。如何有效地处理这一庞大的数据成为了一个必须解决的问题。而区块链技术正好是解决这个问题的最合适的方案。因为车联网需要这样一个账本，这个账本需要记录所有的发生在车联网内的一切数据和行为，并协调所有发生的事情以及未来将会发生的事情。

区块链技术不仅能够为车联网中所有车辆的数据记录提供完美的解决方案，同时还能保证一旦数据被记录，之后将不可以再更改。而数据的有效保存，正是大数据的基础。

区块链技术可以被进一步用于解决有关车联网的安全和身份问题，对于车联网安全来说，最大的挑战之一就是身份问题。简单说来就是，我们如何确保数十亿的智能车辆相互之间的连接与交流安全。看起来区块链能够提供答案。

区块链技术将可以在在这些车辆以及车联网中的其他节点之间建立了低成本的直接沟通桥梁(过去我们很难做到M2M对话、交易甚至支付)，这大大提升了车联网的运营效率，与此同时通过去中心化的共识机制将有效提高系统的安全私密性。同时，区块链技术叠加智能合约可将每辆接入车联网的车都变成可以自我维护调节的独立的网络节点，这些节点可在事先规定或植入的规则基础上执行与其他节点交换信息或核实身份等功能。这一切的一切，都可以帮助互不相识的车辆所有者或车联网网络的终端用户进行交流甚至交易，这将引爆以前隐藏在社会深处的过剩资产容量。

基于区块链技术，还可以结合电子车牌，打造一个智能交通平台：将电子车牌作为汽车的唯一账号及标识，接入区块链系统；用户通过带有定制芯片的电子车牌，及远距离扫描技术，实现车辆各种日常的扣费，同时使用手机APP，可以随时查询、缴费；同时公安交管部门通过接入区块链的权限，查询及管理所有车辆的相应信息。这很有可能成为“区块链+车联网”领域在中国地区乃至全世界第一个落地的应用。

实施例2：车联网的共享与追溯系统，其特征在于，包含以下模块：

底层区块链系统：搭建整体的区块链框架，实现一个链式存储的加密数据库，可以保证数据的安全、同步、认证和用户管理机制，在底层区块链系统上存储车的详细记录，包含车险纪录、违章记录、车险理赔、汽车行驶记录、车主的信息；

共识机制：将车的详细记录作为标记数客观地记录，纪录不可篡改，选择联盟节点来纪录数据；

联盟节点：是区块链上的完整节点，为拥有由标记数组成的标记库的相关公司和组织，联盟节点拥有向区块链的底层区块链系统写入标记数据的权限、参与数据验证的权限以及分配普通用户数据读取的权限；

其他节点：除联盟节点以外参与到标记库共享机制的节点，只有在得到联盟节点授权以后才可以读取标记库中的数据，不同的用户可以分配不同的读取权限；

并且，可以接入云计算系统，与底层区块链系统相连，以分担其的存储与计算功能，对车的详细记录进行分类，分为两类，不可篡改、需要固化的数据以及原始归档数据，将前者放入底层区块链系统，后者放入云计算系统，需要时进行计算与调用；

车联网的共享与追溯系统包含共享实现机制，其分配到车联网的共享与追溯系统各个模块实现的过程如下：

(1)底层区块链系统

共享实现机制采用多方合作进行共享，联盟节点拥有权限写入数据，其他节点只有通过授权才可以读取数据；所有标记库中数据以块链式数据结构经过共识存储在唯一的底层区块链系统中，通过哈希算法连接数据、提供时间戳特性，保证数据不可篡改特性；底层区块链系统采用P2P组网技术，其中包含的记账节点地位平等且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，共享标记数；采用非对称加密算法实现公私钥保护机制，可以用于验证节点信息，保护用户隐私、数字签名和登陆认证；此外，底层区块链系统还提供了用户管理、权限管理、安全管理的功能；

车联网上的设备负责车的详细记录进行写入与补充，车联网上的设备包含供电设备与通讯设备:供电设备包含，有源设备，其设备自备电池；无源设备：设备不带电池；混合设备：既自备电池，也可以从其他地方取电；通讯设备包含近距离设备：解决1米距离以内设备的通讯；中距离设备：解决1公里距离以内设备的通讯；远距离设备：解决大于1公里设备的通讯；

(2)联盟节点

包括车联网系统管理者、交通管理部门、车辆管理机构，联盟节点作为区块链上的记账节点，可以向区块链系统中写入车的详细记录，一旦写入，就记录在系统中不可更改，随着时间推进，写入车的详细纪录的联盟节点同时负责车的详细记录的更新；

(3)其他节点

包含拥有车的一般用户以及其他需要读取信息的部门；其他节点能够通过授权可以批量读取标记库，用于监控、查询；当拥有车的新用户接入，由车联网的共享与追溯系统自动反馈其的标记信息；另外，其他节点可以对车的详细记录进行标记，然后反馈给联盟节点，在联盟节点共识后由联盟节点写入标记库中。

(4)信誉机制

如果车联网的共享与追溯系统中任意一个节点存在共享标记数造假的情况，全网都会告知，影响该节点的信誉，增加其造假成本；另外，随着数据共享参与节点的增多，数据权威性会越来越强，会促使其他共享系统积极参与到数据共享机制中来，进而进一步提高数据权威性，形成良好的生态圈；

车联网的共享与追溯系统包含数据写入、其他节点代表的用户查询两个关键过程，具体过程如下：

数据写入，某个联盟节点可以在得到所有联盟节点共识和数据验证的基础上向底层区块链系统写入标记数，标记数一旦写入就不可篡改，但在得到所有节点共识后可以进行更新，用于解决数据更新的问题；

其他节点代表的用户查询，普通用户在得到联盟节点授权以后可以读取标记库中的数据，数据查询具体形式包含两种，普通用户通过语音上的通话，手机号码与车主的信息中的号码进行比对，相同再提供进一步的查询，通过语音提示进行查询；另一种数据查询具体形式为设定查询页面，在查询页面上输入车主的信息，进行查询。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统，将车联网共享的参与者的职能与权力都细化，建立通讯网络以及临时通讯网络以备车的详细信息的写入以及读取，其中，车的详细记录中涉及的参数进行定义，本发明的功能明确、各自节点的权限也很清楚，因此，应用价值很高。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (1)

1.一种基于区块链技术的车联网的共享与追溯系统，其特征在于，包含以下内容：

所述共享与追溯系统包含底层区块链系统、网络节点、管理节点、一般节点；

所述底层区块链系统用于存储车的详细记录，所述车的详细记录被打包成数据包，并且被存储在所述底层区块链系统中的区块中，区块以链式结构存储，所述链式结构表示所述区块以时序关系前后排列链接在一起并组成一条链条；在所述链条中，排列在后的区块能够追溯到排列在前的区块，所述时序关系为区块的产生的时间的先后关系；

所述网络节点包含代表交通管理部门的节点、代表车辆管理部门的节点；所述网络节点负责向所述底层区块链系统中写入所述车的详细记录，具有读权限以及写权限；所述一般节点只具有读权限；一个网络节点与N个一般节点组成一个通讯网络，所述网络节点与N个一般节点都作为所述通讯网络中的节点，所述通讯网络中的节点为在所述共享与追溯系统中需要共享所述车的详细记录的网络节点与一般节点；所述网络节点作为所述N个一般节点的管理者，即作为通讯网络的管理者，N为正整数；所述读权限为具有读取所述底层区块链系统中区块中的所述车的详细记录的权限，所述写权限为具有向所述底层区块链系统中写入所述车的详细记录的权限；

所述管理节点为所述共享与追溯系统的管理者，负责所述网络节点、所述一般节点之间的协调；所述管理节点能够自由被加入到任何一个通讯网络进行协调；所述管理节点在任何一个通讯网络停留的时间t的计算式为其中，p_i为同一个通讯网络中的所述网络节点第i次向所述底层区块链系统写入所述车的详细记录所花费的时间，l_j为同一个通讯网络中的所述网络节点或者所述一般节点第j次读取所述底层区块链系统中所述车的详细记录所花费的时间，k₁、k₂分别为所述p_i、所述l_j的协调系数，为正实数；n为在一个所述通讯网络中的所述网络节点向所述底层区块链系统写入所述车的详细记录的次数；m为同一个所述通讯网络中的所述网络节点读取所述底层区块链系统中所述车的详细记录的次数，p为同一个所述通讯网络中的所述网络节点向所述底层区块链系统写入所述车的详细记录所花费的平均时间，所述p的计算式为l为同一个所述通讯网络中的所述网络节点或者所述一般节点读取所述底层区块链系统中所述车的详细记录所花费的平均时间，所述l的计算式为k为协调系数，为实数；

所述一般节点为代表普通民众的节点，包含代表车的所有者的节点以及代表一般民众的节点，所述一般节点具有限制的读权限，所述限制的读权限为所述一般节点只有在属于同一个所述通讯网络的所述管理者的允许下，才能进行读取所述底层区块链系统中存储的、并且属于同一个所述通讯网络的所述管理者写入的所述车的详细记录；

所述车的详细记录包含车险纪录、车的违章记录、车险理赔记录、车的行驶记录、车主的信息；所述车险记录、所述车险理赔记录、所述车主的信息由所述代表车辆管理部门的节点提供，所述车的违章记录由所述代表交通管理部门的节点提供；所述车的行驶记录由车的GPS记录来定位车的位置，并绘制车的运动曲线；所述车的运动曲线以移动点w的移动绘制而成，所述移动点w与车的移动保持一致，写作其中，D(w)为所述车的运动曲线，D表示所有车的运动曲线，表示在时刻t时所述移动点w在x轴上的坐标值，单位为米，表示在时刻t时所述移动点w在y轴上的坐标值，单位为米，表示在时刻t时所述移动点w在x轴上的速度，单位为米/秒，表示在时刻t时所述移动点w在y轴上的速度，单位为米/秒；x表示在x轴上的坐标，单位为米，y表示在y轴上的坐标，单位为米，v表示车的移动速度，单位为米/秒，表示所述移动点w在x轴上的速度，单位为米/秒，表示所述移动点w在y轴上的速度，单位为米/秒；x、y分别为x轴、y轴，x轴、y轴为在GPS地图上相互垂直的两条直线，由用户指定；

当所述网络节点往所述底层区块链系统中区块中写入所述车的详细记录时，所述管理节点建立临时通讯网络，并将负责写入所述车的详细记录的所述网络节点作为所述临时通讯网络的管理者，并将其他所述通讯网络中的所述网络节点都包含在所述临时通讯网络中，所述临时通讯网络的管理者向所述临时通讯网络中的其他所述网络节点广播所述车的详细记录中存储的所述车主的信息，所述临时通讯网络中的其他所述网络节点只有向所述临时通讯网络的管理者发送查看申请，经过所述临时通讯网络的管理者同意后，才能向所述临时通讯网络中的所述网络节点广播所述车的详细记录；

当所述网络节点往所述区块中写入所述车的详细记录时，同时也在所述区块中的区块头中放入摘要，所述摘要包含车的VIN码以及车的购买记录。