CN110602117B - 基于区块链的车联网节点一致性共识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于区块链的车联网节点一致性共识方法，将网络中节点划分为验证节点和一般节点，并对两种节点进行身份验证及身份转换；采用FMC聚类实现节点四类信用等级划分，根据信用等级给予节点不同权利；根据事务涉及范围来确定参与区块共识的验证节点及数量，建立可通信列表和可信任列表；将共识主要分为交易集共识和区块竞争构建两部分，交易集共识通过其可信任列表上节点的投票结果确定，区块竞争构建由信用等级为A的节点对交易共识结果进行哈希值计算，并由其他不参与区块构建节点验证完成。本发明方法适应于大规模交易下的网络环境，提高了节点参与区块共识的积极性，提高了大规模交易的共识吞吐量，降低了交易共识的时间。

Description

基于区块链的车联网节点一致性共识方法

技术领域：

本发明涉及区块链领域，具体涉及一种基于区块链的车联网节点一致性共识方法。

背景技术：

随着具有更高效网速和低功耗、低延时等特性的5G(5th-Generation,5G)技术的发展，车联网(Internet of Vehicles)等领域将发生重大变革，即具有车联网的车辆可采用5G技术，实现在路边设施缺损比较严重、部署不规范的道路、交通流量较大且车速较快等复杂路段下的快速感知和实时决策。并且得益于我国5G技术领域的领先优势以及庞大的汽车市场规模，我国车联网产业进入“快车道”。根据中国联通数据显示，预计2020年，全球V2X市场将突破6500亿元，中国V2X用户将超过6000万，市场规模超过2000亿。

但是基于5G技术的车联网信息面临汽车自身安全威胁、移动终端安全威胁、服务平台安全威胁等安全威胁，其信息安全问题显得尤为重要。由于区块链技术中节点遵循同一记账交易规则并在共识机制下达成一致意见，不存在中心化的硬件或管理机构。同时信息在经过验证并添加至区块链后，就会永久存储，除非在控制系统中足够数量且权利较高的节点，否则单个节点的入侵是无效的。因此可将区块链技术应用到车联网中，可有效应对车联网面临信息篡改、信息伪造等安全问题。区块链的核心要素是共识机制，可直接决定其在应用领域上的交易吞吐量与交易延时等特性。因此急需一种适用于车联网环境的区块共识方法，可满足大量交易的处理需求且能防范较为常见的攻击方式。

目前主流共识方法主要为POW(Proof of Work)，POS(Proof of Stake)和DPOS(Delegated Proof of Stake)。POW方法平均每十分钟才产生一个区块并且完成计算任务需要耗费大量的计算资源，且其计算方法除了预防入侵者外，没有更多实际或科学价值。POS方法解决了POW计算资源浪费问题，但是容易导致“富者更富”的现象出现和累积攻击的频繁发生，使节点间无法达成共识，甚至出现分叉问题。DPOS机制是在POS的基础上进行改进，提出了类似“董事会决策”机制。虽然DPOS机制大幅减少了参与验证和记账的节点数量，但其仍存在POS机制所带来的“富者更富”与累积攻击的问题，并且在节点的投票积极性与恶意节点的剔除方面上没有很好的解决。

总之，目前POS机制的区块共识速度较慢，且需要节点浪费大量计算资源，基于POS机制与DPOS机制存在首富节点的权力较大，容易遭受累积攻击或节点投票积极性较差等问题。上述现有方法均不适用于实时交易量较大的网络环境。有鉴于此，本案由此而生。

发明内容：

为满足大批量的交易吞吐，本发明提供一种基于区块链的车联网节点一致性共识方法。该方法应于大规模交易下的网络环境，提高了节点参与区块共识的积极性，提高了大规模交易的共识吞吐量，降低了交易共识的时间。为了实现上述发明目的，所采用的技术方案为：

基于区块链的车联网节点一致性共识方法，内容包括：

步骤1)：根据5G基站数量与行政规划中的行政区范围，对网络区域划分；令在每个区域内的5G基站以及信用等级在C或以上的运动节点为验证节点，令在每个区域内信用等级为D的运动节点以及新加入的运动节点为一般节点；设置节点身份验证与转换机制中的验证组5G基站的个数阈值M以及验证组中运动节点的个数阈值N；信用等级由高到低依次分为A、B、C、D四个等级；

步骤2)：执行节点身份验证与转换机制，实现节点的身份确认与类型变更：各区域组成验证组对节点身份进行验证，若新加入节点的身份验证成功则将其转变为信用等级为C的验证节点，否则每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证；根据一般节点在当前区域停留时间、信用等级以及在当前区域内认可该一般节点的验证节点数量，可将该一般节点转化为验证节点；而根据验证节点在其他区域停留时间可将该验证节点转化为一般节点；

步骤3)：各区域执行奖惩机制，计算节点的累计得分以及节点的累计信用值；

步骤4)：采集节点评估要素，若当前第一次共识，则采集加入可信任列表次数、在线时间和下线时间作为节点等级划分的评估要素；若非第一次共识，则采集在线时间、下线次数、下线时间、中断时间、区域累计时间、总累计信用值、总等级数值、加入可信任列表次数、总无效区块次数和总分叉区块次数作为节点等级划分的评估要素；采用FCM聚类方法进行节点信用等级划分，并根据信用等级给予节点权利；

步骤5)：根据事务信息判断单区域共识还是多区域共识，并生成可通信列表，计算参与区块共识的验证节点的可通信列表中节点的得分，根据得分从高到低选取节点加入到可信任列表，未成功加入可信任列表的节点组成备用可信任节点群；

步骤6)：形成验证节点本身的交易候选集，并将其作为交易提案发送给其他验证节点对该交易进行投票；计算不同等级验证节点对于交易集共识的投票结果，若交易的票数超过当前轮阈值β₁，则该交易进入下一轮投票，同时作为新交易候选集发给其他验证节点；若交易的票数没超过当前轮阈值β₁，则将该交易留到下一次共识过程中确认；若交易候选集中交易获得的票数超过最终轮阈值β₂，则将该交易移出交易候选集，并加入交易集；如果交易候选集为空集，则交易集共识达成，否则，跳到步骤5)；

步骤7)：从信任等级A的验证节点中随机选择ι个竞争区块构建的节点，该ι个节点根据交易集信息，计算自身区块的哈希值，发送给其他不参与区块构建的节点，并统一收集反馈信息；如果反馈信息中认可比例达到阈值β₃，则表明区块验证共识达成，跳到步骤8)，否则继续接收反馈信息，重新执行步骤7)；

步骤8)：最先被验证通过的区块会被保留，而后续生成的区块则被删除；如果交易事务信息只涉及单个区域，则将该区块写入到区域从链中，否则，将区块写入全局主链中，跳到步骤2)。

所述步骤2)中节点身份验证与转换机制的具体实现步骤如下：

2.1)若为第一次共识，则各区域随机挑选M个5G基站组成验证组，否则由区域代表节点在各个区域内随机挑选M个5G基站以及信用等级在B或以上的N个运动节点组成验证组；

2.2)当发现有新加入的节点，若为第一次共识，则由验证组随机挑选节点发送新加入节点的验证请求，否则通过该节点所在区域的5G基站发送新加入节点的验证请求；若该新加入节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功，否则，新加入的节点验证未通过；

2.3)若当前为第一次共识，则直接跳到步骤3)，否则由当前所在区域的5G基站发送信用等级为D的节点验证请求；若信用等级为D的节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功，否则，该节点的身份验证失败，每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证；

2.4)将符合公式(1)的一般节点转化为验证节点：

其中，s₁表示一般节点在当前区域的停留时间，S表示单个区块成功上链的时间，n₁表示一般节点成功上链的区块数量阈值，rank表示一般节点当前的信用等级，C表示信用等级中的C等级，小写字母p表示在当前区域内认可一般节点的验证节点数量，大写字母P表示满足变更条件的验证节点数量阈值；

2.5)将符合公式(2)的验证节点转化为一般节点：

s₂＞n₂×S (2)

其中，s₂表示验证节点在其他区域的停留时间，n₂表示验证节点成功上链的区块数量阈值，且n₂＜＜n₁。

所述步骤3)中若为第一次共识，则将累计得分与累计信用值都设置为0且跳到步骤4)，否则需判断上一次共识是否成功：若上一次共识成功，则奖励区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分γ，否则上一次共识失败，则扣除区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分θ；若验证节点参与区块验证共识且取得成功，则奖励该验证节点表现分κ，否则不奖励，给予积极参与并完成节点身份验证任务的验证节点表现分奖励ν；并通过公式(3)计算各个节点在前一次共识结果的最终得分o，并加入到累计得分x中，通过公式(4)将累计得分转化为累计信用值：

x＝x+o＝x+γ+κ+ν-θ (3)

其中，o＝γ+κ+ν-θ，θ的值远大于γ，κ和ν的值；

其中，x表示节点的累计得分，y表示节点的累计信用值。

所述步骤4)中FCM聚类方法的具体实现步骤如下：

4.1)设置簇数量K＝4，当前迭代次数NI＝0，初始化隶属度的因子σ和第j个节点对第i个簇的隶属度u_ij，令σ＞1和

其中τ表示参与信任等级划分的节点个数；

4.2)通过公式(5)计算第i簇的中心c_i：

其中，ψ_j表示第j个节点的各项评估要素所组成的向量；

4.3)通过公式(6)和(7)计算新一轮第i簇的参数：

其中，||·||表示距离范数，

表示更新完成后的目标函数值，

表示更新完成后的隶属度，NI＝NI+1；

4.4)如果NI小于阈值参数ξ或者J_i的更新幅度大于更新幅度阈值υ，则跳到步骤4.2)，否则跳到步骤4.5)：

其中，υ表示目标函数值的更新幅度阈值，J_i表示前一轮的目标函数值；

4.5)根据节点对不同簇的隶属度，将其划分到隶属度最大的簇中，获得K个簇和其簇成员；

4.6)根据划分簇的结果，通过公式(9)进行等级划分：

CR＝{A＝80,B＝70,C＝60,D＝50} (9)

所述节点权利的给予如下：具有A等级的节点拥有可以参与节点身份验证、交易集共识的投票权以及区块验证共识的区块构建权；具有B等级的节点没有区块验证共识的区块构建权，但具有参与节点身份验证和交易集共识的投票权；具有C等级的节点仅具有交易集共识的投票权；具有D等级的节点没有任何权利。

所述步骤5)中可通信列表的生成是根据历史通信记录，由每个验证节点采用倒计时制保存其通信过的节点信息到可通信列表中；如果验证节点是5G基站，则该5G基站分别同其他5G基站以及验证节点中的运动节点进行通信，并更新可通信列表；如果验证节点为运动节点，则不更新其可通信列表。

所述步骤5)中参与区块共识的验证节点的可通信列表中节点的得分通过公式(10)计算获得；若列表中节点数量高于υ，则选择序号前υ个节点加入参与区块共识的验证节点的信任节点列表，而不能成功加入可信任列表的节点组成备用可信任节点群，否则全部加入信任节点列表中；

sc_i,j＝CR_i,j×T_i,j×ω_i,j (10)

其中，sc_i,j表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的得分情况，CR_i,j和T_i,j分别表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的信用等级和节点时间，且节点时间采用倒计时制，ω_i,j表示第i个验证节点的可通信列表完成第j个节点的添加时所经历过的中间传递损失因子。

所述步骤6)中对于发送给其他验证节点的交易提案，若该提案由当前节点可信任列表上的节点发送，则对比提案中的交易与节点本身的交易候选集，若非可信任列表上节点发送忽略该提案；若对比结果是相同的交易，则该交易获得赞同票，否则交易存在冲突，该交易获得反对票。

所述不同等级验证节点对于交易集共识的投票结果计算由公式(11)获得：

reuslt_i＝(A_favour-A_against)×ζ₁+(B_favour-B_against)×ζ₂+(C_favour-C_against)×ζ₃

(11)

其中，reuslt_i为第i个交易的投票结果，A_favour与A_against表示该区域中信用等级为A的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₁表示信用等级为A的节点在投票时的权重，B_favour与B_against表示该区域中信用等级为B的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₂表示信用等级为B的节点在投票时的权重，C_favour与C_against表示该区域中信用等级为C的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₃表示信用等级为C的节点在投票时的权重。

本发明的有益效果主要表现在：

本发明针对车联网环境下的交易需求问题，将网络中节点划分为验证节点和一般节点，并提出了验证节点和一般节点的身份验证与转换机制，实现节点的快速身份验证及类型变更，从而避免节点被恶意节点假冒。针对网络中的节点信息，采用FMC聚类实现节点A,B,C和D四类信用等级划分，并给出交易集共识的投票权、区块竞争构建权与节点身份验证权等不同权利，提高了节点参与区块共识的积极性。根据事务涉及范围来确定参与区块共识的验证节点及数量。每个验证节点根据历史通信记录建立可通信列表，并且被确定参与区块共识的节点建立可信任列表。将共识主要分为交易集共识和区块竞争构建两部分。交易集共识需要参与交易集共识节点，通过其可信任列表上节点的投票结果确定，区块竞争构建由信用等级为A的节点对交易共识结果进行哈希值计算，并由其他不参与区块构建节点验证完成，从而实现实时交易量较大的网络环境下的快速共识，提高了交易的共识吞吐量。总之，该方法适应于大规模交易下的网络环境，提高了节点参与区块共识的积极性，提高了大规模交易的共识吞吐量，降低了交易共识的时间。

以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

附图说明：

图1为本发明实施例方法的流程图。

具体实施方式：

参照图1，基于区块链的车联网节点一致性共识方法，包括如下步骤：

1)根据5G基站数量与我国行政规划中的行政区范围，对网络进行区域分区，单个区域包含300个5G基站。进行阈值参数设置，包括节点身份验证与转换机制中验证组中5G基站的个数阈值M和验证组中运动节点的个数阈值N等参数。令在每一个区域内中5G基站和信用等级在C或以上的运动节点为验证节点，令在每一个区域内，信用等级为D的运动节点和新加入的运动节点为一般节点。

2)执行节点身份验证与转换机制，实现节点的身份确认与类型变更；节点身份验证与转换机制的具体实现步骤如下：

2.1)若为第一次共识，则各区域随机挑选M个5G基站组成验证组，否则由区域代表节点在各个区域内随机挑选M个5G基站和信用等级在B或以上的N个运动节点组成验证组。

2.2)当发现有新加入的节点，若为第一次共识，则由验证组随机挑选节点发送新加入的节点的验证请求，否则通过该节点所在区域的5G基站发送新加入的节点的验证请求。若该节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功，转变为信用等级为C的验证节点。否则，新加入的节点验证未通过，每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证。

2.3)若为第一次共识，则直接跳到步骤3)，否则由当前所在区域的5G基站发送信用等级为D的节点的验证请求。若信用等级为D的节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功。否则，该节点的身份验证失败，每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证。

2.4)将符合公式(1)的一般节点转化为验证节点。

其中，s₁表示一般节点在当前区域的停留时间，S表示单个区块成功上链的时间，n₁表示一般节点成功上链的区块数量阈值，rank表示一般节点当前的信用等级，C表示信用等级中的C等级，p表示在当前区域内认可一般节点的验证节点数量，P表示满足变更条件的验证节点数量阈值。

2.5)将符合公式(2)的验证节点转化为一般节点。

s₂＞n₂×S (2)

其中，s₂表示验证节点在其他区域的停留时间，n₂表示验证节点成功上链的区块数量阈值，且n₂＜＜n₁。

3)若为第一次共识，则将累计得分与累计信用值都设置为0且跳到步骤4)，否则判断上一次共识是否成功。若上一次共识成功，则奖励区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分γ，否则上一次共识失败，扣除区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分θ。若验证节点参与区块验证共识且取得成功，则奖励该验证节点表现分κ，否则不奖励。给予积极参与并完成节点身份验证任务的验证节点表现分奖励ν。通过公式(3)，计算各个节点在前一次共识结果的最终得分o，并加入到累计得分x。通过公式(4)，将累计得分转化为累计信用值。

x＝x+o＝x+γ+κ+ν-θ (3)

其中，o＝γ+κ+ν-θ，θ的值都远大于γ，κ和ν的值。

其中，x表示节点的累计得分，y表示节点的累计信用值。

4)若为第一次共识，则采集加入可信任列表次数、在线时间和下线时间等节点等级划分的评估要素，否则采集在线时间、下线次数、下线时间、中断时间、区域累计时间、总累计信用值、总等级数值、加入可信任列表次数、总无效区块次数和总分叉区块次数等节点等级划分的评估要素，其中在线时间表示该节点在当前区域的在线时长、下线次数表示该节点在当前区域的下线次数、下线时间表示节点在当前区域的下线时间、中断时间表示节点在通信过程的中断时间、区域累计时间表示该节点在当前区域的累计时间、总累计信用值表示在该节点的信用值累计值、总等级数值表示该节点的历史等级数值累计、加入可信任列表次数表示该节点过去加入可信任列表的总次数、总无效区块次数表示该节点历史提供无效区块的总次数和总分叉区块次数表示该节点过去提供分叉区块提交的总次数。采用FCM聚类方法进行节点信用等级划分。FCM聚类方法的具体实现步骤如下：

4.1)设置簇数量K＝4，当前迭代次数NI＝0，初始化隶属度的因子σ和第j个节点对第i个簇的隶属度u_ij。令σ＞1和

其中τ表示参与信任等级划分的节点个数。

4.2)通过公式(5)计算第i簇的中心c_i：

其中，ψ_j表示第j个节点的各项评估要素所组成的向量。

4.3)通过公式(6)和(7)计算新一轮第i簇的参数：

其中，||·||表示距离范数，

表示更新完成后的目标函数值，

表示更新完成后的隶属度。NI＝NI+1。

4.4)如果NI小于阈值参数ξ或者J_i的更新幅度大于更新幅度阈值υ，则跳到步骤4.2)，否则跳到步骤4.5)。

其中，υ表示目标函数值的更新幅度阈值，J_i表示前一轮的目标函数值。

4.5)根据节点对不同簇的隶属度，将其划分到隶属度最大的簇中，获得K个簇和其簇成员。

4.6)根据划分簇的结果，通过公式(9)进行等级划分。

CR＝{A＝80,B＝70,C＝60,D＝50} (9)

5)根据划分的等级实现权力的给予，并清除节点的累计信用值和累计得分。其中，具有A等级的节点拥有可以参与节点身份验证、交易集共识的投票权和区块验证共识的区块构建权。具有B等级的节点没有区块验证共识的区块构建权，具有参与节点身份验证和交易集共识的投票权。具有C等级的节点仅具有交易集共识的投票权。具有D等级的节点没有任何权利。

6)若车联网的节点流量，节点速度和位置等事务信息只在单个区域内部，则该事务信息为本区域事务信息，其所在区域内部的全部验证节点参与区块共识，否则为多区域事务，其涉及到的多区域内的全部验证节点参与区块共识。

7)根据历史通信记录，每个验证节点采用倒计时制保存其通信过的节点信息到可通信列表。如果验证节点是5G基站，则该5G基站分别同其他5G基站和验证节点中的运动节点进行通信，更新可通信列表，否则验证节点为运动节点，不更新其可通信列表。

8)通过公式(10)计算参与区块共识的验证节点的可通信列表中节点的得分，然后根据得分情况将节点从高到低进行排序。若列表中节点数量高于υ，则选择序号前υ个节点加入参与区块共识的验证节点的信任节点列表，而不能成功加入可信任列表的节点组成备用可信任节点群，否则全部加入信任节点列表。

sc_i,j＝CR_i,j×T_i,j×ω_i,j (10)

其中，sc_i,j表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的得分情况，CR_i,j和T_i,j分别表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的信用等级和节点时间，且节点时间采用倒计时制，ω_i,j表示第i个验证节点的可通信列表完成第j个节点的添加时所经历过的中间传递损失因子。

9)形成验证节点本身的交易候选集，并将其作为交易提案发送给其他验证节点。若提案由当前节点可信任列表上的节点发送，则对比提案中的交易和节点本身的交易候选集，否则忽略该提案。若是相同的交易，则该交易获得赞同票，否则交易存在冲突，该交易获得反对票。

10)通过公式(11)，计算不同等级验证节点对于交易集共识的投票结果。若交易集的票数超过当前轮阈值β₁，则该交易进入下一轮投票，同时作为新交易候选集发给其他验证节点。若交易的票数没超过当前轮阈值β₁，则将该交易留到下一次共识过程中确认。

reuslt_i＝(A_favour-A_against)×ζ₁+(B_favour-B_against)×ζ₂+(C_favour-C_against)×ζ₃

(11)

其中，reuslt_i为第i个交易的投票结果，A_favour与A_against表示该区域中信用等级为A的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₁表示信用等级为A的节点在投票时的权重，B_favour与B_against表示该区域中信用等级为B的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₂表示信用等级为B的节点在投票时的权重，C_favour与C_against表示该区域中信用等级为C的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₃表示信用等级为C的节点在投票时的权重。

11)若交易候选集中交易获得的票数超过最终轮阈值β₂，则将该交易移出交易候选集，加入交易集。如果交易候选集为空集，则交易集共识达成。否则，跳到步骤8)。

12)从信任等级A的验证节点中随机选择ι个竞争区块构建的节点。该ι个节点根据交易集信息，计算自身区块的哈希值，发送给其他不参与区块构建的节点，并统一收集反馈信息。

13)如果反馈信息中认可比例达到阈值β₃，则表明区块验证共识达成，跳到步骤14)，否则继续接收反馈信息，跳到步骤12)。

14)最先被验证通过的区块会被保留，而后续生成的区块则被删除。如果交易事务信息只涉及单个区域，则将区块写入到区域从链中，否则，将区块写入全局主链中，跳到步骤2)。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：内容包括：

步骤1)：根据5G基站数量与行政规划中的行政区范围，对网络区域划分；令在每个区域内的5G基站以及信用等级在C或以上的运动节点为验证节点，令在每个区域内信用等级为D的运动节点以及新加入的运动节点为一般节点；设置节点身份验证与转换机制中的验证组5G基站的个数阈值M以及验证组中运动节点的个数阈值N；信用等级由高到低依次分为A、B、C、D四个等级；

步骤2)：执行节点身份验证与转换机制，实现节点的身份确认与类型变更：各区域组成验证组对节点身份进行验证，若新加入节点的身份验证成功则将其转变为信用等级为C的验证节点，否则每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证；根据一般节点在当前区域停留时间、信用等级以及在当前区域内认可该一般节点的验证节点数量，可将该一般节点转化为验证节点；而根据验证节点在其他区域停留时间可将该验证节点转化为一般节点；

步骤3)：各区域执行奖惩机制，计算节点的累计得分以及节点的累计信用值；

步骤4)：采集节点评估要素，若当前第一次共识，则采集加入可信任列表次数、在线时间和下线时间作为节点等级划分的评估要素；若非第一次共识，则采集在线时间、下线次数、下线时间、中断时间、区域累计时间、总累计信用值、总等级数值、加入可信任列表次数、总无效区块次数和总分叉区块次数作为节点等级划分的评估要素；采用FCM聚类方法进行节点信用等级划分，并根据信用等级给予节点权利；

步骤5)：根据事务信息判断单区域共识还是多区域共识，并生成可通信列表，计算参与区块共识的验证节点的可通信列表中节点的得分，根据得分从高到低选取节点加入到可信任列表，未成功加入可信任列表的节点组成备用可信任节点群；

步骤6)：形成验证节点本身的交易候选集，并将其作为交易提案发送给其他验证节点对该交易进行投票；计算不同等级验证节点对于交易集共识的投票结果，若交易的票数超过当前轮阈值β₁，则该交易进入下一轮投票，同时作为新交易候选集发给其他验证节点；若交易的票数没超过当前轮阈值β₁，则将该交易留到下一次共识过程中确认；若交易候选集中交易获得的票数超过最终轮阈值β₂，则将该交易移出交易候选集，并加入交易集；如果交易候选集为空集，则交易集共识达成，否则，跳到步骤5)；

步骤7)：从信任等级A的验证节点中随机选择ι个竞争区块构建的节点，该ι个节点根据交易集信息，计算自身区块的哈希值，发送给其他不参与区块构建的节点，并统一收集反馈信息；如果反馈信息中认可比例达到阈值β₃，则表明区块验证共识达成，跳到步骤8)，否则继续接收反馈信息，重新执行步骤7)；

步骤8)：最先被验证通过的区块会被保留，而后续生成的区块则被删除；如果交易事务信息只涉及单个区域，则将该区块写入到区域从链中，否则，将区块写入全局主链中，跳到步骤2)。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤2)中节点身份验证与转换机制的具体实现步骤如下：

2.1)若为第一次共识，则各区域随机挑选M个5G基站组成验证组，否则由区域代表节点在各个区域内随机挑选M个5G基站以及信用等级在B或以上的N个运动节点组成验证组；

2.2)当发现有新加入的节点，若为第一次共识，则由验证组随机挑选节点发送新加入节点的验证请求，否则通过该节点所在区域的5G基站发送新加入节点的验证请求；若该新加入节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功，否则，新加入的节点验证未通过；

2.3)若当前为第一次共识，则直接跳到步骤3)，否则由当前所在区域的5G基站发送信用等级为D的节点验证请求；若信用等级为D的节点信息在其他区域的验证组中未查询到，则该节点的身份验证成功，否则，该节点的身份验证失败，每隔T₁时间重新进行该节点的身份验证；

2.4)将符合公式(1)的一般节点转化为验证节点：

其中，s₁表示一般节点在当前区域的停留时间，S表示单个区块成功上链的时间，n₁表示一般节点成功上链的区块数量阈值，rank表示一般节点当前的信用等级，C表示信用等级中的C等级，小写字母p表示在当前区域内认可一般节点的验证节点数量，大写字母P表示满足变更条件的验证节点数量阈值；

2.5)将符合公式(2)的验证节点转化为一般节点：

s₂＞n₂×S (2)

其中，s₂表示验证节点在其他区域的停留时间，n₂表示验证节点成功上链的区块数量阈值，且n₂＜＜n₁。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤3)中若为第一次共识，则将累计得分与累计信用值都设置为0且跳到步骤4)，否则需判断上一次共识是否成功：若上一次共识成功，则奖励区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分γ，否则上一次共识失败，则扣除区域共识中参与交易集共识的验证节点表现分θ；若验证节点参与区块验证共识且取得成功，则奖励该验证节点表现分κ，否则不奖励，给予积极参与并完成节点身份验证任务的验证节点表现分奖励ν；并通过公式(3)计算各个节点在前一次共识结果的最终得分o，并加入到累计得分x中，通过公式(4)将累计得分转化为累计信用值：

x＝x+o＝x+γ+κ+ν-θ (3)

其中，o＝γ+κ+ν-θ，θ的值远大于γ，κ和ν的值；

其中，x表示节点的累计得分，y表示节点的累计信用值。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤4)中FCM聚类方法的具体实现步骤如下：

4.1)设置簇数量K＝4，当前迭代次数NI＝0，初始化隶属度的因子σ和第j个节点对第i个簇的隶属度u_ij，令σ＞1和

其中τ表示参与信任等级划分的节点个数；

4.2)通过公式(5)计算第i簇的中心c_i：

其中，ψ_j表示第j个节点的各项评估要素所组成的向量；

4.3)通过公式(6)和(7)计算新一轮第i簇的参数：

其中，||·||表示距离范数，

表示更新完成后的目标函数值，

表示更新完成后的隶属度，NI＝NI+1；

4.4)如果NI小于阈值参数ξ或者J_i的更新幅度大于更新幅度阈值υ，则跳到步骤4.2)，否则跳到步骤4.5)：

其中，υ表示目标函数值的更新幅度阈值，J_i表示前一轮的目标函数值；

4.5)根据节点对不同簇的隶属度，将其划分到隶属度最大的簇中，获得K个簇和其簇成员；

4.6)根据划分簇的结果，通过公式(9)进行等级划分：

CR＝{A＝80,B＝70,C＝60,D＝50} (9) 。

5.根据权利要求1或4所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述节点权利的给予如下：具有A等级的节点拥有可以参与节点身份验证、交易集共识的投票权以及区块验证共识的区块构建权；具有B等级的节点没有区块验证共识的区块构建权，但具有参与节点身份验证和交易集共识的投票权；具有C等级的节点仅具有交易集共识的投票权；具有D等级的节点没有任何权利。

6.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤5)中可通信列表的生成是根据历史通信记录，由每个验证节点采用倒计时制保存其通信过的节点信息到可通信列表中；如果验证节点是5G基站，则该5G基站分别同其他5G基站以及验证节点中的运动节点进行通信，并更新可通信列表；如果验证节点为运动节点，则不更新其可通信列表。

7.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤5)中参与区块共识的验证节点的可通信列表中节点的得分通过公式(10)计算获得；若列表中节点数量高于υ，则选择序号前υ个节点加入参与区块共识的验证节点的信任节点列表，而不能成功加入可信任列表的节点组成备用可信任节点群，否则全部加入信任节点列表中；

sc_i,j＝CR_i,j×T_i,j×ω_i,j (10)

其中，sc_i,j表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的得分情况，CR_i,j和T_i,j分别表示第i个验证节点的可通信列表中第j个节点的信用等级和节点时间，且节点时间采用倒计时制，ω_i,j表示第i个验证节点的可通信列表完成第j个节点的添加时所经历过的中间传递损失因子。

8.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述步骤6)中对于发送给其他验证节点的交易提案，若该提案由当前节点可信任列表上的节点发送，则对比提案中的交易与节点本身的交易候选集，若非可信任列表上节点发送忽略该提案；若对比结果是相同的交易，则该交易获得赞同票，否则交易存在冲突，该交易获得反对票。

9.根据权利要求1或8所述的基于区块链的车联网节点一致性共识方法，其特征在于：所述不同等级验证节点对于交易集共识的投票结果计算由公式(11)获得：

reuslt_i＝(A_favour-A_against)×ζ₁+(B_favour-B_against)×ζ₂+(C_favour-C_against)×ζ₃

(11)

其中，reuslt_i为第i个交易的投票结果，A_favour与A_against表示该区域中信用等级为A的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₁表示信用等级为A的节点在投票时的权重，B_favour与B_against表示该区域中信用等级为B的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₂表示信用等级为B的节点在投票时的权重，C_favour与C_against表示该区域中信用等级为C的节点针对第i个交易的投票情况，ζ₃表示信用等级为C的节点在投票时的权重。

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