CN113015134B - 一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法 - Google Patents

一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法 Download PDF

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CN113015134B CN202110188565.7A CN202110188565A CN113015134B CN 113015134 B CN113015134 B CN 113015134B CN 202110188565 A CN202110188565 A CN 202110188565A CN 113015134 B CN113015134 B CN 113015134B
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Abstract

本发明公开一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，包括车载单元OBU进行身份认；车辆凭借所述可信权威中心TA颁发的身份凭证自由申请小于等于m个合法账户，完成车辆注册；车辆首次进入路测单元区域和车辆参与发布或验证预警信息前，车辆需进行身份验证；当前方突发紧急状况时，临近车辆向路测单元提出申请，组成临时群组；对紧急道路情况进行统计收集，由组长对紧急道路情况进行系统归纳并发布到车载自组织网络；路测单元对收集到的紧急路况信息进行验证。本申请利用区块链技术为车辆提供安全的信息交换环境，将车辆的身份信息、紧急道路情况、车辆信誉度等存储于区块链上，保证敏感数据的安全性以及准确性。

Description

一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法
技术领域
本发明涉及车载网络安全技术及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法。
背景技术
随着无线通信技术和智慧交通系统(ITS)的快速发展，车载自组织网络(VANETs)正成为未来智慧交通的重要基础设施。基于道路安全的应用研究表明对于道路紧急情况的预警能够避免60％的交通事故发生。对道路情况实施有效的监管和对交通紧急情况的预警处理是VANETs在安全应用方面的迫切需求。
VANETs中对于道路紧急情况的收集，多采用车辆与路测单元(RSU)协同工作，通过收集和分析道路上车辆的密度和车辆发送及转发的信息对道路情况进行粗略判断，此类方法的问题在于在车辆密度高的地方，许多车辆同时发送道路拥堵信息，易造成信道的拥堵，产生较高的丢包率；在车辆密度低的地方，车辆对于紧急情况的发送和转发的意愿度不高，造成预警不够及时，进而引发拥堵。此外，由于车辆恶意发布虚假的路况信息，使得收集到的路况信息准确性受到影响，并且信息的数量是否足以满足对路况信息的判断，信息的存储，谁是判断信息真实性的权威方等问题都没有得到解决。
另外，若攻击者盗用某车辆的假名用来发布虚假路况信息，那么收集到的路况信息准确性亦会受到影响。现有研究方法中针对此类问题采用由权威机构向车辆颁发匿名凭证，车辆更换假名以保证位置隐私不受到威胁。车辆更换假名的方案根据不同研究方法的研究角度不同主要分为4类：基于非对称的加密方案、基于身份的密码学方案、基于群签名的假名方案、基于对称密码学的方案。在实际应用中考虑到不同程度的隐私需求，采用不同类型的假名方案。然而车辆在行驶和通讯过程中易暴露身份，容易被攻击者利用，造成路况预警信息不准确的问题。
针对现有技术中，车辆自主发送路况信息会造成路况预警信息不准确的问题，尚未提出有效技术方案。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，包括如下步骤：
步骤1：车载单元OBU(On-Board Units，OBU)进行身份认证确保身份的合法性和有效性；可信权威中心TA(Trust Authentication，TA)和路测单元RSU(Road Side Unit，RSU)进行初始化设置，所述可信权威中心TA为车载单元OBU生成一个车辆的身份凭证；
步骤2：车辆凭借所述可信权威中心TA颁发的身份凭证自由申请小于等于m个合法账户，完成车辆注册，其中，m为车辆能够生成的账户数量的上限；
步骤3：车辆首次进入所述路测单元RSU区域和车辆参与发布或验证预警信息前，车辆需进行身份验证；
步骤4：当前方突发紧急状况时，临近车辆向所述路测单元RSU提出申请，组成临时群组；由所述路测单元RSU根据申请车辆的信誉情况来决定哪辆车能够成为组长，所述路测单元RSU担任群管理者；
步骤5：对紧急道路情况进行统计收集，由组长对紧急道路情况进行系统归纳并发布到所述车载自组织网络；
步骤6：所述路测单元RSU对收集到的紧急路况信息进行验证，若紧急路况信息验证成功，则所述在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入奖励链，若紧急路况信息验证不成功，则将所述在群组中的消息内容被RSU所述路测单元写入惩罚链。
所述车载单元OBU进行身份认证确保身份的合法性和有效性；可信权威中心TA和路测单元RSU进行初始化设置，TA为车载单元OBU生成一个身份凭证，过程如下：
步骤1.1：所述可信权威中心TA进行初始化设置：所述可信权威中心TA随机选择SKTA∈
Figure BDA0002944204890000031
作为私钥，计算PKTA＝SKTA*P作为公钥，并向车载自组织网络公布公共参数Param＝{P，Q，e，H1，H2，H3，H4，PKTA}，其中，SKTA为可信权威中心TA的私钥，PKTA为可信权威中心TA的公钥，P为椭圆曲线E(a，b)的基点；e为双线性映射，H1、H2、H3、H4均为哈希函数。
步骤1.2：所述路测单元RSU随机选择
Figure BDA0002944204890000032
作为私钥，并计算PKRSU＝SKRSU*P作为公钥，并向所述车载自组织网络公布其公钥PKRSU，当向所述车载自组织网络布其公钥时，所述车载自组织网络中所有节点均能够收到所公布的公钥，其中，SKRSU为所述路测单元RSU的私钥；PKRSU为所述路测单元RSU的公钥；
步骤1.3：车辆Vi随机选择
Figure BDA0002944204890000033
作为车辆Vi的私钥，并计算
Figure BDA0002944204890000034
作为公钥，其中，Vi为车辆i；
Figure BDA0002944204890000035
车辆i的公钥；
Figure BDA0002944204890000036
车辆i的私钥；
步骤1.4：车辆Vi向可信权威中心TA发送其公钥
Figure BDA0002944204890000037
和
Figure BDA0002944204890000038
其中，
Figure BDA0002944204890000039
为由车牌生成的车辆的标识；
步骤1.5：所述可信权威中心TA验证收到的车辆Vi的
Figure BDA00029442048900000310
验证通过后，对
Figure BDA00029442048900000311
取哈希hash，即
Figure BDA00029442048900000312
为车辆的身份凭证，为车辆Vi初始化信誉值Reputation score＝r0，以及奖励币Coin value＝0，
Figure BDA00029442048900000313
为车辆i的身份凭证，也是对
Figure BDA00029442048900000314
取哈希的结果；Reputation score为信誉值；r0为初始化的信誉值；Coin value为奖励币值；
步骤1.6：所述可信权威中心TA针对所述车辆的身份凭证
Figure BDA00029442048900000315
生成
Figure BDA00029442048900000316
的时间节戳
Figure BDA00029442048900000317
签名，即
Figure BDA00029442048900000318
并与初始化的信誉值，奖励币一起发送给车辆Vi，其中，
Figure BDA00029442048900000319
为生成车辆i身份凭证
Figure BDA00029442048900000320
的时间戳；
Figure BDA00029442048900000321
为所述可信权威中心TA对时间戳和身份凭证的签名。
所述可信权威中心TA验证收到的车辆Vi的
Figure BDA00029442048900000322
其验证过程如下：通过向车管所核对车辆报上来的信息是否准确，是否是假车牌进行验证，若验证通过，则为车辆Vi颁发身份凭证，若验证不通过，则不颁发身份凭证，并在所述车载自组织网络中广播车辆不法身份。
所述车辆凭借所述可信权威中心TA颁发的身份凭证自由申请小于等于m个合法账户，完成车辆注册，过程如下：
步骤2.1：车辆Vi将
Figure BDA0002944204890000041
与
Figure BDA0002944204890000042
进行异或运算，得到账户私钥
Figure BDA0002944204890000043
并计算
Figure BDA0002944204890000044
作为账户公钥；其中，
Figure BDA0002944204890000045
为车辆i的第i个账户私钥；
Figure BDA0002944204890000046
为车辆i的第i个账户公钥；
步骤2.2：车辆Vi对所述账户公钥
Figure BDA0002944204890000047
取哈希hash，即
Figure BDA0002944204890000048
并将公钥转化为32bytes，取最后的20bytes作为账户地址address(Vi)i；其中，address(Vi)i为车辆i的第i个账户地址；
步骤2.3：车辆Vi生成一个账户；
步骤2.4：车辆重新生成私钥
Figure BDA0002944204890000049
并重复步骤2.1～步骤2.3，能够生成多个账户，但账户数量不得超过m个；
步骤2.4：车辆Vi将
Figure BDA00029442048900000410
Figure BDA00029442048900000411
和生成的所有账户Account(Vi)i(i＝1，2......m)发送给最近的所述路测单元RSU；Account(Vi)i为车辆i的第i个账户；
步骤2.5：所述路测单元RSU收到车辆的身份验证请求后，检查车辆Vi身份凭证是否通过验证过程，若有验证过程中任一过程不符合条件，则车辆Vi为非法车辆，所述路测单元RSU向所述车载自组织网络广播车辆Vi的非法法身份，若车辆通过全部的验证过程则为合法，所述路测单元RSU将车辆Vi的身份凭证
Figure BDA00029442048900000412
和所有账户Account(Vi)i(i＝1，2......m)存储在其维护的区块链上。
所述车辆的所有账户存储在由所述路测单元RSU维护的对应车辆身份的区块链上。
所述车辆生成一个账户，其账户格式为：
Account(Vi)i＝{address(Vi)i；
Reputation score；
Coin value
}
所述验证过程包括：是否为所述可信权威中心TA签署、是否过期、根据
Figure BDA00029442048900000413
计算
Figure BDA00029442048900000414
是否等于
Figure BDA00029442048900000415
所述车辆首次进入所述路测单元RSU区域和车辆参与发布或验证预警信息前，车辆需进行身份验证，其过程包括如下步骤：
步骤3.1：车辆Vi向所述路测单元RSU请求身份验证，并发送Account(Vi)i和
Figure BDA0002944204890000051
给所在区域的所述路测单元RSU；
步骤3.2：所述路测单元RSU检测车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000052
是否合法以及是否过期，若不合法或已过期，则RSU所述路测单元向所述车载自组织网络广播车辆Vi的身份；若合法或未过期，所述路测单元RSU调用布隆过滤器bloom fitter查询车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000053
和Account(Vi)i是否存储在最新的区块中，若存在，则车辆申请的账户Account(Vi)i合法，能够在网络中进行通信，若不存在，所述路测单元RSU将其加入到账户叶节点上作为车辆的新增账户。
步骤3.3：若所述路测单元RSU验证车辆身份凭证
Figure BDA0002944204890000054
作假，过期或其他车辆发现车辆Vi有恶意行为，则所述路测单元RSU首先向所述可信权威中心TA提交不法车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000055
然后在区块链的区块blockN中，找到车辆Vi所在的叶节点，在其上标记F，作为撤销节点，即标识该车辆的身份凭证被撤销；新生成的区块block N+1中除所述撤销节点外，其余叶子节点的位置保持不变；不法车辆身份凭证下的所有账户均被取消，并且所述路测单元RSU在所述车载自组织网络进行广播，其中，block N为第N个区块，F为车辆身份撤销标志，block N+1为第N+1个区块；
所述新增账户，若车辆的Account(Vi)i数量已经超过m，则Account(Vi)i不能够再作为新增账户加入到账户叶节点中。
所述合法账户，车辆能够自由选择在不同的区域内使用不同的合法账户作为其在网络中通信的身份；未向所述路测单元RSU提出申请或不合法的账户都不能作为车辆在网络中通信的身份；车辆进行通信前，需向所述路测单元RSU提出申请查验其身份的合法性和有效性。
所述临时群组，成功加入临时群组的车辆为向RSU提出申请的车辆，临时群组中的车辆分成3类：组长，申请者和验证者。
所述紧急道路情况包括：碰撞和恶意行为。
所述当前方突发紧急状况时，临近车辆向所述路测单元RSU提出申请，组成临时群组，其过程步骤如下：
步骤4.1：前方发生紧急情况时，想要进行预警情况收集的车辆首先向所述路测单元RSU提交组成临时群组申请。车辆Vj申请群组身份的公私钥对为
Figure BDA0002944204890000061
所述路测单元RSU首先验证address(Vj)j是否在区块链账户的叶结点上，若不存在，则拒绝申请，再检查车辆的Reputation score，若Reputation score∈(0，r0]，则车辆Vj视为不诚信车辆，则拒绝申请；其中，Vj为车辆j；
Figure BDA0002944204890000067
为车辆j的私钥；address(Vj)j为车辆j的第j个账户的地址；
步骤4.2：若存在，则车辆Vj申请其群身份：随机选择
Figure BDA0002944204890000062
j＝1，2...k，然后发送
Figure BDA0002944204890000063
给所述路测单元RSU，所述路测单元RSU验证
Figure BDA0002944204890000064
Figure BDA0002944204890000065
是否成立，若成立则将
Figure BDA0002944204890000066
发送给车辆Vj作为车辆Vj在临时群组中的群身份；
步骤4.3：所述路测单元RSU在收到多辆车的申请后，从第一辆申请加入临时群组车辆的时间点算起的Δ时间内，选择申请车辆中Reputation score最高的车辆Vi作为临时群组的组长进行紧急情况信息的汇总工作；
此时，Δ时间内，所有车辆完成加入临时群组的申请，获得群身份，有资格进行对紧急路况的收集过程。
所述对紧急道路情况进行统计收集，由组长对紧急道路情况进行系统归纳并发布到所述车载自组织网络，其过程步骤如下：
步骤5.1：若车辆Vj的Reputation score∈(r0，w]，则车辆Vj不能在临时群组中发布紧急路况消息，只能够验证其他车辆的消息，并签名；若车辆Vj的Reputation score>w，且其Account(Vj)内的奖励币值达到u时，车辆Vj能够以群组名义发布一条紧急路况的消息，若Coin值小于u，能够验证其他车辆的消息，其中，w为车辆能够发布紧急路况信息的信誉值阈值；u为车辆能够发布紧急路况信息的奖励币阈值；因为在临时群组中发布消息的车辆都需要在发布消息是附带有一定的奖励币在消息中，以作为发布消息的成本，一旦消息被证实为假，则附带在上面的奖励币将被没收，以增加消息发布的成本；
步骤5.2：若车辆Vj的Reputation score＞w，且Account(Vj)内的奖励币值大于u时，车辆Vj将根据不同的紧急情况发布到所述车载自组织网络，如下格式消息内容：
若前方紧急情况为碰撞，则消息格式为第一消息格式：Transaction(E)＝{Location||Emergency details||TE||Coin.E|Sig}；其中，Transaction(E)为碰撞消息；Location为碰撞发生的地点；Emergency details为碰撞细节；TE为碰撞发生的时间；Coin.E为附带的奖励币；Sig为消息发布者或验证者的签名；
若前方紧急情况为车辆恶意行为，则消息格式为第二消息格式：
Transaction(M)＝{Location||Malicious behavior details||TM||Coin.M|Sig}；其中，Transaction(M)为恶意行为消息；Location为恶意行为发生的地点；Emergencydetails为恶意行为细节；TM为恶意行为发生的时间；Coin.M为附带的奖励币；Sig为消息发布者或验证者的签名；
步骤5.3：车辆Vi负责将发布在群组中的消息和验证签名进行整理，并附上自己的签名，发送给所述路测单元RSU。
所述在群组中的消息包括：路况信息，以及参与者的情况。
所述路测单元RSU对收集到的紧急路况信息进行验证，过程如下：
步骤6.1：所述路测单元RSU在收到车辆Vi的消息后，根据此时的车流密度d(即单位时间单位距离内同方向行驶车辆的数量)，计算在Φ时间(Transaction中记录的时间点的最大时间间隔)内应该收到的对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量n＝kd，其中，d为车流密度；n为事件验证成功的阈值；k为参数；
步骤6.2：若对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量大于n，则事件验证成立，所述在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入奖励链；若小于n，则失败，所述在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入惩罚链；其中，若Transaction(M)验证成立，则所述路测单元RSU将被举报的具有不良行为的车辆Vx的相关信息发送给所述可信权威中心TA，并对车辆Vx的身份在所述车载自组织网络中进行广播，然后由所述路测单元RSU依据3.3撤销不法车辆的身份凭证，其中，Vx为车辆x。
所述奖励链中的车辆采用增加奖励币和信誉值的方式进行奖励，所述惩罚链中的车辆采用减少奖励币和信誉值的方式进行惩罚。
采用增加奖励币进行奖励，以及减少奖励币进行惩罚，包括：
所述路测单元RSU调用智能合约：当所述路测单元RSU收到的对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量大于n时，所述路测单元RSU将所述在群组中的消息Transaction中附带的奖励币还给相应车辆，发布Transaction的车辆的奖励是验证Transaction的车辆的2倍，组长是2.5倍，从Transaction中的记录的第一个时间节点开始，依时间顺序，依次递减奖励车辆，其中，若Transaction(M)进行确认的数量大于n，则所述路测单元RSU将扣除被举报的具有不良行为的车辆Vx的账户中的所有奖励币，收入系统中作为奖励其他车辆的本金；
当所述路测单元RSU收到的对Transaction进行确认的数量小于n时，所述路测单元RSU将Transaction中附带的奖励币全部没收，针对验证Transaction的车辆和组长，也要扣除p的奖励币作为惩罚，验证车辆扣除自身账户中(1/2)p个奖励币；
采用信誉值的方式进行奖励，以及减少信誉值的方式进行惩罚，包括：
奖励成功验证所述碰撞消息的车辆和成功验证所述恶意行为消息的车辆；惩罚验证失败所述碰撞消息的车辆和验证失败所述恶意行为消息的车辆；
若车辆成功发布符合条件的所述碰撞消息或所述恶意行为消息，则在原有信誉值基础上乘以奖励参数，来增加信誉值，否则，在原有信誉值基础上乘以惩罚参数，来减少信誉值。
所述奖励币相当于钱，所述信誉值相当于积分。
有益技术效果：
1.本申请充分考虑了车辆账户的安全性，攻击者很难盗用车辆账户来发布虚假路况信息，提高了所收集的路况信息准确度。本申请采用车辆自行生成账户的形式，由可信权威中心TA签发证明车辆真实身份唯一性的凭证，保证了车辆身份的真实性；车辆根据需求决定是否更改账户信息，车辆不规律地更改账户信息，保证了车辆的不可追踪性，尤其当车辆在区域内不发声时，车辆身份及轨迹的隐匿性将进一步提高；对紧急路况信息的验证过程，本方案采取了基于身份的群签的方式，除RSU能够验证车辆的真实身份外，对于同一区域内的其他车辆而言，车辆的真实身份是不可见的。
2.本申请采用了车辆激励机制，调动网络中的全部车辆积极参与到路况信息的收集上，提高了路况信息的收集效率，同时，奖惩制度抑制了车辆散布虚假消息的问题，提高了网络中信息发布和转发的安全性，也保证了在车辆分布不均的情况下，让不同地区的车辆都能够及时得到准确的路况信息。
3.本申请采用了区块链技术，车辆的真实身份信息统一存储在由RSU管理的身份链上，区块链的不可篡改性保证了车辆身份凭证不能被攻击者窃取和篡改；此外，车辆在网络中的参与情况，车辆的历史行为及奖惩情况都详细地记录在区块链上，区块链的公开透明性保证了车辆能够查看其他车辆的信誉情况。同时，车辆的信誉值和奖励币变化情况也以奖励和处罚的方式记载在链上，区块链技术的不可篡改性保证了车辆不能够对其进行修改，其变化情况在整个网络中是可追溯的。存储在链上的信息又反映了整个城市的交通情况，可以被用作数据分析。
附图说明
图1为本申请实施例的一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法流程图；
图2为本申请实施例的车载单元先要在进行身份认证确保身份的合法性和有效性流程图；
图3为本申请实施例的RSU维护的车辆身份的区块链流程图；
图4为本申请实施例的车辆身份撤销的过程流程图；
图5为本申请实施例的考虑的真实道路流程图；
图6为本申请实施例的紧急道路情况进行统计收集；
图7为本申请实施例的对收集到的紧急路况信息进行验证流程图；
图8为本申请实施例的基于区块链技术的VANETs路况预警与车辆激励原理结构图；
图9为本申请实施例的RSU维护的车辆身份的区块链示意图，；
图10为本申请实施例的车辆身份撤销的过程示意图；
图11为本申请实施例的真实道路示意图；
图12为本申请实施例的RSU维护的记录车辆的信誉度和账户内奖励币情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
针对车辆的身份隐私保护问题，为了达到既能够保护车辆的身份隐私，同时降低传统身份撤销过程中分发证书撤销列表所带来的开销，主要采用所提出的基于账户的认证技术，车辆能够根据环境情况随机选择改变账户作为其在网络中通信的身份，车辆无需存储大量假名，RSU也无需发布证书撤销列表以减少车辆身份撤销时带来的巨大开销；针对紧急道路情况的收集面临的问题，主要采用区块链技术，一方面区块链技术为车辆提供安全的信息交换环境，另一方面将车辆的身份信息、紧急道路情况、车辆信誉度等存储于区块链上，保证敏感数据的安全性；此外，创造性地提出信誉评估和基于行为表现的奖励币分发技术，根据车辆的信誉及在网络中的行为表现分发奖励币，以提升车辆用户参与度。另外有代价的消息发布机制保证了路况反馈信息的真实性。
该方法运用在基于区块链技术的VANETs路况预警与车辆激励系统中，VANETs是智能交通系统(ITS)的基础。构成VANETs的主要实体包括：路测单元，车载单元和可信权威中心。路测单元(Road SideUnit，RSU)：是设置在路边或专用位置，如十字路口的网络设备。通常，RSU提供基于IEEE 802.11p的短距离通信服务。车辆在行驶过程中通过与RSU进行定期的信息交换获取道路信息。车载单元(On-Board Units，OBU)：通常安装在车辆上，用于与RSU或其他OBUs交换信息。在行驶时，OBUs会定期发布相关信息，如位置、当前时间、方向、速度、交通状况、交通事件等。信息交换通过短距离无线通信技术来实现。可信权威中心(Trust Authentication，TA)：负责管理OBUs和RSU。TA具有较强的计算能力和存储能力，是管理车辆真实身份的权威机构。TA默认被VANETs中其他实体所信任。
每辆装有DSRC设备的车辆在几百米的范围内每秒发射几次基本状态信息，包括位置、速度和加速度。每辆车也会从配备DSRC的邻居那里收到安全信息。车辆使用这些消息来计算每个邻居的轨迹，将它们与自己预测的路径进行比较，并确定是否有任何邻居构成碰撞威胁。除了V2V通讯，车辆也可以从RSUs获得安全信息和其他类型的信息。车辆可以从RSU获得的信息包括：进近路口的几何形状，路口信号的状态，以及危险的存在。
区块链作为比特币系统的底层技术，所涉及的关键技术主要包括对等网络(Peer-to-Peer，P2P)技术、分布式账本技术、非对称加密技术、共识机制和智能合约等。区块链具有不可篡改性、公开透明、可追溯性、去中心化等特点。
以太坊是一个建立在区块链技术之上，去中心化应用平台，是区块链技术应用的2.0版本。以太坊在系统设计上针对区块链1.0版本比特币的运行系统进行了改变，除了在数据结构，共识机制等上的改变，最主要的是通过虚拟机的方式运行代码实现智能合约的功能。以太坊的基础单元是账户，以太坊跟踪每个账户的状态，所有状态转换都是账户之间价值和信息的转换。以太坊中有两类账户，它们共用同一个地址空间。外部账户，该类账户被公钥-私钥对控制。合约账户，该类账户被存储在账户中的代码控制。外部账户的地址是由公钥决定的，合约账户的地址是在创建合约时由合约创建者的地址和该地址发出过的交易数量计算得到。基于账户的驱动使得当有交易产生时，区块需记录网络中的所有账户状态，因此以太坊中的数据结构将Merkle tree改为Merkle Patricia Tree，当账户状态发生改变时如图12
所示。以太坊中的智能合约是指合约账户中的编码，即交易被发送给该账户时所运行的程序。用户可以通过在区块链中部署编码来创建新的合约。只有当外部账户发出指令时，合约账户才会执行相应的操作，是为了保证正确执行所有操作。
如图1、图8所示，本实施例的方法如下所述。
步骤1：车载单元首先要在进行身份认证确保身份的合法性和有效性。权威机构TA和RSU首先需要进行初始化设置，然后TA为车载单元生成能够生成账户的一个身份标识，如图2所示，
步骤1.1：TA选取一个有限域FP，其中FP＝{0，1，2......p-1}，一个椭圆曲线E(a，b)：y2＝x3+ax+b(modp)，满足：a，b∈FP，4a3+27b3≠0(modp)；(FP：有限域；E(a，b)：y2＝x3+ax+b(mod p)：椭圆曲线)
步骤1.2：TA选择一个q阶加法群G，由E的所有点和无穷远点构成及一个基点P，P∈G，P有一个素数阶n；(G：加法群；q：加法群的阶数)
步骤1.3：TA选择群签系统参数：设G1，G2分别是由素数r生成的加法循环群和乘法循环群，双线性映射e：G1，×G1-->GT，Q是G1的生成元，定义两个哈希函数：
Figure BDA0002944204890000121
Figure BDA0002944204890000122
(G1：加法循环群；G2：乘法循环群；e：G1，×G1-->GT：双线性映射；Q：G1的生成元)
步骤1.4：TA进行初始化设置：TA随机选择
Figure BDA0002944204890000123
作为私钥，并计算PKTA＝SKTA*P作为公钥，并公布公共参数Param＝{P，Q，e，H1，H2，H3，H4，PKTA}；(H1，H2，H3，H4：哈希函数)，e为双线性映射，H1、H2、H3、H4均为哈希函数；
步骤1.5：RSU随机选择
Figure BDA0002944204890000124
作为私钥，并计算PKRSU＝SKRSU*P作为公钥，并公布其公钥PKRSU；
步骤1.6：车辆Vi随机选择
Figure BDA0002944204890000125
作为Vi的私钥，并计算
Figure BDA0002944204890000126
作为公钥；
步骤1.7：Vi向TA发送其公钥
Figure BDA0002944204890000131
和
Figure BDA0002944204890000132
步骤1.8：TA验证收到的车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000133
对
Figure BDA0002944204890000134
取hash，即
Figure BDA0002944204890000135
为车辆的身份凭证，为车辆Vi初始化信誉值Reputation score＝r0，奖励币Coin value＝0；
TA为车载单元生成的信息为车载单元自主生成账户的初始化信息及凭证。
步骤1.9：TA对为车辆Vi生成的身份凭证
Figure BDA0002944204890000136
生成
Figure BDA0002944204890000137
的时间节戳
Figure BDA0002944204890000138
签名，即
Figure BDA0002944204890000139
同初始化的信誉值，奖励币一起发送给车辆Vi。
步骤2：车辆凭借TA颁发的身份凭证自由申请若干合法账户，车辆可以自由选择在不同的区域内使用不同的账户作为其在网络中通信的身份。车辆的所有账户都会存储在由RSU维护的区块链上，RSU维护的车辆身份的区块链如图3、图9所示：
步骤2.1：车辆Vi将
Figure BDA00029442048900001310
与
Figure BDA00029442048900001311
进行异或运算得到账户私钥
Figure BDA00029442048900001312
并计算
Figure BDA00029442048900001313
作为账户公钥；
步骤2.2：车辆Vi对账户公钥
Figure BDA00029442048900001314
取hash，即
Figure BDA00029442048900001315
并将公钥转化为32bytes，然后取最后的20bytes作为账户地址address(Vi)i；
步骤2.3：车辆Vi能够生成一个账户
Figure BDA00029442048900001316
车辆重新私钥
Figure BDA00029442048900001317
并重复上述步骤能够生成多个账户，但账户数量不得超过m。
步骤2.4：车辆Vi将
Figure BDA00029442048900001318
Figure BDA00029442048900001319
和生成的若干账户Account(Vi)i(i＝1，2......m)发送给最近的RSU；
步骤2.5：RSU收到车辆的身份验证请求后，首先检查车辆Vi身份凭证的是否为TA签署，然后检查
Figure BDA00029442048900001320
是否过期，最后根据
Figure BDA00029442048900001321
计算
Figure BDA00029442048900001322
是否等于
Figure BDA00029442048900001323
若有任意过程不符合条件，则车辆Vi为非法车辆，RSU向全网广播车辆Vi的非法法身份，若合法，则RSU将车辆Vi的身份凭证
Figure BDA00029442048900001324
和若干账户Account(Vi)i(i＝1，2......m)存储在其维护的区块链上。即首先检查车辆Vi身份凭证的是否为TA签署，然后检查
Figure BDA0002944204890000141
是否过期，最后根据
Figure BDA0002944204890000142
计算
Figure BDA0002944204890000143
是否等于
Figure BDA0002944204890000144
车辆的身份和账户信息存储在RSU维护如图2所示的状态树中，状态树为有权限的状态树，状态树的访问只能是RSU或TA，车辆不能够对其进行查看。图中假设有4辆车向RSU发送身份验证请求，(key，value)中key存储车辆的身份凭证
Figure BDA0002944204890000145
value为车辆申请的账户个数，hash域中指向的是车辆的账户。如第一辆车，申请了2个账户，在账户叶节点中又分别存储了车辆的账户地址address(Vi)i，信誉值reputation和奖励币值coin。
步骤3：车辆完成注册后，2种情况车辆需要进行身份验证：车辆首次进入RSU区域和车辆参与发布或验证预警信息前，车辆身份撤销的过程如图4、图10所示：
步骤3.1：车辆Vi向RSU请求身份验证，并发送Account(Vi)i和
Figure BDA0002944204890000146
给所在区域的RSU；
步骤3.2：RSU首先检车车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000147
是否合法以及是否过期，若不合法或已过期，则RSU向全网广播车辆Vi的身份；若合法或未过期，RSU调用bloom fitter查询车辆Vi的
Figure BDA0002944204890000148
和Account(Vi)i是否存储在最新的区块中，若存在，则车辆申请的账户Account(Vi)i合法，能够在网络中进行通信，若不存在，RSU将其加入到账户叶节点上作为车辆的新增账户。但是若车辆的Account(Vi)i数量已经超过m，则Account(Vi)i不能够再作为新增账户加入到账户叶节点中；
车辆可以自由选择已申请的账户在网络中进行通信，未向RSU提出申请或不合法的账户都不能作为车辆在网络中通信的身份。车辆进行通信前，需向RSU提出申请查验其身份的合法性和有效性。
步骤3.3：若RSU验证车辆身份凭证
Figure BDA0002944204890000149
作假，过期或其他车辆发现车辆Vi有恶意行为，则RSU首先向TA提交不法车辆Vi的
Figure BDA00029442048900001410
然后在区块block N中，找到车辆Vi所在的叶节点，在其上标记F，即标识该车辆的身份凭证被撤销。新生成的区块block N+1中除撤销节点外，其余叶子节点的位置保持不变。在区块block N+i中，叶节点4已经被撤销，但是与其在同一个根节点6下的叶节点3并未被撤销，对于相对位置保持不变的分支根节点6’而言，叶节点3继承区块block N中的位置，而分支根节点6经重新哈希计算转变为6’。同理类推，对于根节点7’而言，分支根节点5下的所有节点都继承自区块block N。在完成撤销车辆身份的操作后，车辆Vi身份凭证下的所有账户均被取消，并且RSU进行全网广播；
此后，持有叶节点4为身份凭证的车辆则视为无效车辆，不能在网络中进行通信或发布预警消息。而车辆在RSU管理的区块链中身份凭证的查找均依据最新区块。
步骤4：考虑的真实道路情况如图11所示，主要涉及两种紧急道路情况：碰撞和恶意行为。在完成RSU对车辆身份的验证后，当前方突发紧急状况时，临图近车辆要向RSU提出申请组成临时群组来完成对紧急道路情况的信息收集。由RSU根据申请车辆的信誉情况来决定哪辆车能够成为组长，RSU担任群管理者，由组长对紧急道路情况进行系统归纳。成功加入群组的车辆为向RSU提出申请的车辆，群组中的车辆分成3类：组长，申请者和验证者。首先需要组建一个临时群组，如图5所示：
步骤4.1：前方发生紧急情况时，想要进行预警情况收集的车辆首先向RSU提交组成临时群组申请。车辆Vj申请群组身份的公私钥对为
Figure BDA0002944204890000151
RSU首先验证address(Vi)i是否在区块链账户的叶结点上，若不存在，则拒绝申请，再检查车辆的Reputation score，若Reputation score∈(0，r0]，则车辆Vj视为不诚信车辆，则拒绝申请；
步骤4.2：若存在，则车辆Vj申请其群身份：随机选择
Figure BDA0002944204890000152
j＝1，2...k，然后发送
Figure BDA0002944204890000153
给RSU，RSU验证
Figure BDA0002944204890000154
是否成立，若成立则将
Figure BDA0002944204890000155
发送给车辆Vj作为车辆Vj在临时群组中的群身份；
步骤4.3：RSU在收到多辆车的申请后，从第一辆申请加入临时群组车辆的时间点算起的Δ时间内，选择申请车辆中Reputation score最高的车辆Vi作为临时群组的组长进行紧急情况信息的汇总工作；
此时，Δ时间内，所有平辆完成加人临时群组的申请，获得群身份，有资格进行对紧急路况的收集过程。
步骤5：然后需要对紧急道路情况进行统计收集，如图6所示：
步骤5.1：若车辆Vj的Reputation score∈(r0，w]，则车辆Vj不能在临时群组中发布紧急路况消息，只能够验证其他车辆的消息，并签名；若车辆Vj的Reputation score>w，且其Account(Vj)内的Coin值达到u时，车辆Vj能够以群组名义发布一条紧急路况的消息，若Coin值小于u，也只能验证其他车辆的消息，因为在临时群组中发布消息的车辆都需要在发布消息是附带有一定的Coin在消息中，以作为发布消息的成本，一旦消息被证实为假，则附带在上面的奖励币将被没收，以增加消息发布的成本；
步骤5.2：若车辆Vj的Reputation score>w，且Account(Vj)内的Coin值大于u时，车辆Vj将根据不同的紧急情况发布如下格式消息内容：
若前方紧急情况为碰撞，则消息格式为：Transaction(E)＝{Location||Emergency details||TE||Coin.E|Sig}；
若前方紧急情况为车辆恶意行为，则消息格式为：Transaction(M)＝{Location||Malicious behavior details||TM||Coin.M|Sig}；
步骤5.3：为签署Sig，车辆Vj要计算：
Figure BDA0002944204890000161
a为车辆Vj随机选取的值
Figure BDA0002944204890000162
Figure BDA0002944204890000163
h＝H1(m，U+V)；
W＝(a+h)Sj.；
Sig即为
Figure BDA0002944204890000164
步骤5.4：若车辆Vj的Reputation score∈(r0，w]，或其Account(Vj)内的Coin值小于u时，则车辆Vj就能够对其他车辆发布的Transaction内容进行验证，并在验证成功后附上自己的Sig。对于Sig的验证过程：首先验证T是否是一个有效期限，若有效，则计算
Figure BDA0002944204890000171
Figure BDA0002944204890000172
H4(m，U)，h＝H1(m，U+V)。如果e(W，P)＝e(U+hQ，PKRSU)，
Figure BDA0002944204890000173
Figure BDA0002944204890000174
则证明该签名合法验证通过，否则验证失败；
步骤5.5：最后，车辆Vi负责将发布在群组中的Transaction和验证签名进行整理，并附上自己的Sig，发送给RSU。
步骤6：最后是对收集到的紧急路况信息进行验证，如图7所示：
步骤6.1：RSU在收到车辆Vi的消息后，根据此时的车流密度d(即单位时间单位距离内同方向行驶车辆的数量，计算在Φ时间(Transaction中记录的时间点的最大时间间隔)内应该收到的对Transaction进行确认的数量n＝kd；
步骤6.2：若对Transaction进行确认的数量大于n，则事件验证成立，将被RSU写入奖励链；若小于n，则失败，将被RSU写入惩罚链。其中，若Transaction(M)验证成立，则RSU将被举报的具有不良行为的车辆Vx的相关信息发送给TA，并对车辆Vx的身份进行全网广播，然后由RSU依据3.2.3撤销不法车辆的身份凭证。
步骤7：车辆激励机制通过对车辆历史行为的判断和分类，对车辆进行相应的奖励或处罚，奖励和处罚方式分为：奖励币和信誉值。信誉值是对车辆历史行为的一个初步判断，同时也决定了车辆在网络中能否有进一步发布信息的权利以及发布信息的成本，对于车辆而言，自身的信誉值越高，其发布Transaction时所花费的奖励币就越少；奖励币是对车辆成功发布或验证预警信息的奖励，其值决定了车辆是否有资本发布Transaction，积极参与信息的发布能够能快速赢得奖励币和信誉值，验证信息也能够得到奖励但是相对较少。车辆的信誉度和账户的内的奖励币情况均存储在RSU所维护的区块链上，如图12所示：
奖励币机制：
步骤7.1：RSU调用智能合约：当RSU收到的对Transaction进行确认的数量大于n时，RSU将Transaction中附带的奖励币还给相应车辆，发布Transaction的车辆的奖励是验证Transaction的车辆的2倍，组长是2.5倍，从Transaction中的记录的第一个时间节点开始，依时间顺序，依次递减奖励车辆。其中，若为Transaction(M)进行确认的数量大于n，则RSU将扣除被举报的具有不良行为的车辆Vx的Account中的所有奖励币，收入系统中作为奖励其他车辆的本金；
步骤7.2：当RSU收到的对Transaction进行确认的数量小于n时，RSU将Transaction中附带的奖励币全部没收，针对验证Transaction的车辆和组长，组长扣除自身账户中p的奖励币作为惩罚，验证车辆扣除自身账户中(1/2)p个奖励币作为惩罚；
所有的奖励或惩处金额流向都将如图12
所示随事件的确认一起上链，用作后续查证的证据，同时防止车辆随意仿造相应的奖励币数额。
车辆账户中的所有奖励币除了可以用于发布Transaction，当车辆需要一些其他信息时，只有花费一定的奖励币才能够获取它想要的信息，同时车辆所拥有的奖励币可作为保险，高速过路收费，停车等的抵用金额使用。
信誉度评估：
步骤7.3：信誉值评估的主要依据为：奖励与惩罚。奖励成功发布和验证预警消息的车辆。惩罚发布和验证预警消息失败的车辆，若车辆成功发布和验证符合条件的预警消息，则在原有信誉值基础上乘奖励参数增加信誉值，否则，乘惩罚参数减少信誉值。

Claims (7)

1.一种基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：车载单元OBU进行身份认证，可信权威中心TA和路测单元RSU进行初始化设置，所述可信权威中心TA为车载单元OBU生成一个车辆的身份凭证；
步骤2：车辆凭借所述可信权威中心TA颁发的身份凭证自由申请小于等于m个合法账户，完成车辆注册，其中，m为车辆能够生成的账户数量的上限；
步骤3：车辆首次进入所述路测单元RSU区域和车辆参与发布或验证紧急路况信息前，车辆需进行身份验证；
步骤4：当前方突发紧急状况时，临近车辆向所述路测单元RSU提出申请，组成临时群组；由所述路测单元RSU根据申请车辆的信誉情况来决定哪辆车能够成为组长，所述路测单元RSU担任群管理者；
步骤5：对紧急道路情况进行统计收集，由组长对紧急道路情况进行系统归纳并发布到所述车载自组织网络；
步骤6：所述路测单元RSU对收集到的紧急路况信息进行验证，若紧急路况信息验证成功，则在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入奖励链，若紧急路况信息验证不成功，则将所述在群组中的消息内容被所述路测单元RSU写入惩罚链；所述在群组中的消息包括：路况信息，以及参与者的情况；
所述车辆凭借所述可信权威中心TA颁发的身份凭证自由申请小于等于m个合法账户，完成车辆注册，过程如下：
步骤2.1：车辆Vi将
Figure FDA0003615936610000011
与
Figure FDA0003615936610000012
进行异或运算，得到账户私钥
Figure FDA0003615936610000013
并计算
Figure FDA0003615936610000014
作为账户公钥；其中，
Figure FDA0003615936610000015
为车辆i的第i个账户私钥；
Figure FDA0003615936610000016
为车辆i的第i个账户公钥，P为基点，
Figure FDA0003615936610000017
为身份凭证；
步骤2.2：车辆Vi对所述账户公钥
Figure FDA0003615936610000018
取哈希hash，即
Figure FDA0003615936610000019
并将公钥转化为32bytes，取最后的20bytes作为账户地址address(Vi)i；其中，address(Vi)i为车辆i的第i个账户地址；
步骤2.3：车辆Vi生成一个账户；
步骤2.4：车辆重新生成私钥
Figure FDA0003615936610000021
并重复步骤2.1～步骤2.3，能够生成多个账户，但账户数量不得超过m个，
Figure FDA0003615936610000022
为私钥；
步骤2.4：车辆Vi将
Figure FDA0003615936610000023
Figure FDA0003615936610000024
和生成的所有账户Account(Vi)i(i＝1,2……m)发送给最近的所述路测单元RSU；Account(Vi)i为车辆i的第i个账户，
Figure FDA0003615936610000025
为所述可信权威中心TA对时间戳和身份凭证的签名，
Figure FDA0003615936610000026
为由车牌生成的车辆的标识；
步骤2.5：所述路测单元RSU收到车辆的身份验证请求后，检查车辆Vi身份凭证是否通过验证过程，若有验证过程中任一过程不符合条件，则车辆Vi为非法车辆，所述路测单元RSU向所述车载自组织网络广播车辆Vi的非法身份，若车辆通过全部的验证过程则为合法，所述路测单元RSU将车辆Vi的身份凭证
Figure FDA0003615936610000027
和所有账户Account(Vi)i(i＝1,2……m)存储在其维护的区块链上；
所述路测单元RSU对收集到的紧急路况信息进行验证，过程如下：
步骤6.1：所述路测单元RSU在收到车辆Vi的消息后，根据此时的车流密度d，计算在Φ时间内应该收到的对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量n＝kd，其中，d为车流密度；n为事件验证成功的阈值；k为参数；
步骤6.2：若对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量大于n，则事件验证成立，所述在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入奖励链；若小于n，则事件验证失败，所述在群组中的消息内容将被所述路测单元RSU写入惩罚链；其中，若Transaction(M)验证成立，则所述路测单元RSU将被举报的具有不良行为的车辆Vx的相关信息发送给所述可信权威中心TA，并对车辆Vx的身份在所述车载自组织网络中进行广播，然后由所述路测单元RSU依据步骤3.3撤销不法车辆的身份凭证，其中，Vx为车辆x，Transaction(E)为碰撞消息；Transaction(M)为恶意行为消息；
所述车辆首次进入所述路测单元RSU区域和车辆参与发布或验证预警信息前，车辆需进行身份验证，其过程包括如下步骤：
步骤3.1：车辆Vi向所述路测单元RSU请求身份验证，并发送Account(Vi)i和
Figure FDA0003615936610000031
给所在区域的所述路测单元RSU；
步骤3.2：所述路测单元RSU检测车辆Vi的
Figure FDA0003615936610000032
是否合法以及是否过期，若不合法或已过期，则RSU所述路测单元向所述车载自组织网络广播车辆Vi的身份；若合法或未过期，所述路测单元RSU调用布隆过滤器bloom fitter查询车辆Vi的
Figure FDA0003615936610000033
和Account(Vi)i是否存储在最新的区块中，若存在，则车辆申请的账户Account(Vi)i合法，能够在网络中进行通信，若不存在，所述路测单元RSU将其加入到账户叶节点上作为车辆的新增账户，Account(Vi)i为若干账户，
Figure FDA0003615936610000034
为所述可信权威中心TA对时间戳和身份凭证的签名；
步骤3.3：若所述路测单元RSU验证车辆身份凭证
Figure FDA0003615936610000035
作假，过期或其他车辆发现车辆Vi有恶意行为，则所述路测单元RSU首先向所述可信权威中心TA提交不法车辆Vi的
Figure FDA0003615936610000036
然后在区块链的区块block N中，找到车辆Vi所在的叶节点，在其上标记F，作为撤销节点，即标识该车辆的身份凭证被撤销；新生成的区块block N+1中除所述撤销节点外，其余叶子节点的位置保持不变；不法车辆身份凭证下的所有账户均被取消，并且所述路测单元RSU在所述车载自组织网络进行广播，其中，block N为第N个区块，F为车辆身份撤销标志，block N+1为第N+1个区块。
2.如权利要求1所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，所述车载单元OBU进行身份认证，可信权威中心TA和路测单元RSU进行初始化设置，所述可信权威中心TA为车载单元OBU生成一个身份凭证，过程如下：
步骤1.1：所述可信权威中心TA进行初始化设置：所述可信权威中心TA随机选择
Figure FDA0003615936610000037
Figure FDA0003615936610000038
作为私钥，计算PKTA＝SKTA*P作为公钥，并向车载自组织网络公布公共参数Param＝{P,Q,e,H1,H2,H3，H4,PKTA}，其中，SKTA为可信权威中心TA的私钥，PKTA为可信权威中心TA的公钥，P为椭圆曲线E(a,b)的基点，e为双线性映射，H1、H2、H3、H4均为哈希函数，设G1，G2分别是由素数r生成的加法循环群和乘法循环群，双线性映射，Q是G1的生成元；
步骤1.2：所述路测单元RSU随机选择
Figure FDA0003615936610000039
作为私钥，并计算PKRSU＝SKRSU*P作为公钥，并向所述车载自组织网络公布其公钥PKRSU，当向所述车载自组织网络布其公钥时，所述车载自组织网络中所有节点均能够收到所公布的公钥，其中，SKRSU为所述路测单元RSU的私钥；SKRSU为所述路测单元RSU的公钥；
步骤1.3：车辆Vi随机选择
Figure FDA0003615936610000041
作为车辆Vi的私钥，并计算
Figure FDA0003615936610000042
作为公钥，其中，Vi为车辆i；
Figure FDA0003615936610000043
车辆i的公钥；
Figure FDA0003615936610000044
车辆i的私钥；
步骤1.4：车辆Vi向可信权威中心TA发送其公钥
Figure FDA0003615936610000045
和
Figure FDA0003615936610000046
其中，
Figure FDA0003615936610000047
为由车牌生成的车辆的标识；
步骤1.5：所述可信权威中心TA验证收到的车辆Vi的
Figure FDA0003615936610000048
验证通过后，对
Figure FDA0003615936610000049
取哈希hash，即
Figure FDA00036159366100000410
为车辆的身份凭证，为车辆Vi初始化信誉值Reputation score＝r0，以及奖励币Coin value＝0，
Figure FDA00036159366100000411
为车辆i的身份凭证，也是对
Figure FDA00036159366100000412
取哈希的结果；Reputationscore为信誉值；r0为初始化的信誉值；Coin value为奖励币值；
步骤1.6：所述可信权威中心TA针对所述车辆的身份凭证
Figure FDA00036159366100000413
生成
Figure FDA00036159366100000414
的时间节戳
Figure FDA00036159366100000415
签名，即
Figure FDA00036159366100000416
并与初始化的信誉值，奖励币一起发送给车辆Vi，其中，
Figure FDA00036159366100000417
为生成车辆i身份凭证
Figure FDA00036159366100000418
的时间戳；
Figure FDA00036159366100000419
为所述可信权威中心TA对时间戳和身份凭证的签名。
3.如权利要求2所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，所述可信权威中心TA验证收到的车辆Vi的
Figure FDA00036159366100000420
其验证过程如下：通过向车管所核对车辆报上来的信息是否准确，是否是假车牌进行验证，若验证通过，则为车辆Vi颁发身份凭证，若验证不通过，则不颁发身份凭证，并在所述车载自组织网络中广播车辆不法身份。
4.如权利要求1所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，所述当前方突发紧急状况时，临近车辆向所述路测单元RSU提出申请，组成临时群组，其过程步骤如下：
步骤4.1：前方发生紧急情况时，想要进行预警情况收集的车辆首先向所述路测单元RSU提交组成临时群组申请，车辆Vj申请群组身份的公私钥对为
Figure FDA00036159366100000421
所述路测单元RSU首先验证address(Vj)j是否在区块链账户的叶结点上，若不存在，则拒绝申请，再检查车辆的Reputation score，若Reputation score∈(0,r0]，则车辆Vj视为不诚信车辆，则拒绝申请；其中，Vj为车辆j；
Figure FDA0003615936610000051
为车辆j的私钥；address(Vj)j为车辆j的第j个账户的地址，
Figure FDA0003615936610000052
为车辆i的私钥；
步骤4.2：若存在，则车辆Vj申请其群身份：随机选择
Figure FDA0003615936610000053
然后发送
Figure FDA0003615936610000054
xjP,
Figure FDA0003615936610000055
address(Vj)j给所述路测单元RSU，所述路测单元RSU验证
Figure FDA0003615936610000056
Figure FDA0003615936610000057
是否成立，若成立则将
Figure FDA0003615936610000058
发送给车辆Vj作为车辆Vj在临时群组中的群身份，P为基点，r0为初始化的信誉值；
步骤4.3：所述路测单元RSU在收到多辆车的申请后，从第一辆申请加入临时群组车辆的时间点算起的Δ时间内，选择申请车辆中Reputation score最高的车辆Vi作为临时群组的组长进行紧急情况信息的汇总工作；
此时，Δ时间内，所有车辆完成加入临时群组的申请，获得群身份，有资格进行对紧急路况的收集过程。
5.如权利要求1所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，所述对紧急道路情况进行统计收集，由组长对紧急道路情况进行系统归纳并发布到所述车载自组织网络，其过程步骤如下：
步骤5.1：若车辆Vj的Reputation score∈(r0，w]，则车辆Vj不能在临时群组中发布紧急路况消息，只能够验证其他车辆的消息，并签名；若车辆Vj的Reputation score>w，且其Account(Vj)内的奖励币值达到u时，车辆Vj能够以群组名义发布一条紧急路况的消息，若奖励币值小于u，能够验证其他车辆的消息，其中，w为车辆能够发布紧急路况信息的信誉值阈值；u为车辆能够发布紧急路况信息的奖励币阈值，r0为初始化的信誉值；
步骤5.2：若车辆Vj的Reputation score>w，且Account(Vj)内的奖励币值大于u时，车辆Vj将根据不同的紧急情况发布到所述车载自组织网络；
步骤5.3：车辆Vi负责将发布在群组中的消息和验证签名进行整理，并附上自己的签名，发送给所述路测单元RSU。
6.如权利要求5所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，所述奖励链中的车辆采用增加奖励币和信誉值的方式进行奖励，所述惩罚链中的车辆采用减少奖励币和信誉值的方式进行惩罚。
7.如权利要求5所述的基于区块链技术的路况预警与车辆激励方法，其特征在于，采用增加奖励币进行奖励，以及减少奖励币进行惩罚，包括：
所述路测单元RSU调用智能合约：当所述路测单元RSU收到的对所述在群组中的消息Transaction进行确认的数量大于n时，所述路测单元RSU将所述在群组中的消息Transaction中附带的奖励币还给相应车辆，发布Transaction的车辆的奖励是验证Transaction的车辆的2倍，组长是2.5倍，从Transaction中的记录的第一个时间节点开始，依时间顺序，依次递减奖励车辆，其中，若Transaction(M)进行确认的数量大于n，则所述路测单元RSU将扣除被举报的具有不良行为的车辆Vx的账户中的所有奖励币，收入系统中作为奖励其他车辆的本金；
当所述路测单元RSU收到的对Transaction进行确认的数量小于n时，所述路测单元RSU将Transaction中附带的奖励币全部没收，针对验证Transaction的车辆和组长，也要扣除p的奖励币作为惩罚，验证车辆扣除自身账户中(1/2)p个奖励币；
采用信誉值的方式进行奖励，以及减少信誉值的方式进行惩罚，包括：
奖励成功验证所述碰撞消息的车辆和成功验证所述恶意行为消息的车辆；惩罚验证失败所述碰撞消息的车辆和验证失败所述恶意行为消息的车辆；
若车辆成功发布符合条件的所述碰撞消息或所述恶意行为消息，则在原有信誉值基础上乘以奖励参数，来增加信誉值，否则，在原有信誉值基础上乘以惩罚参数，来减少信誉值；
所述碰撞消息包括：碰撞发生的地点、碰撞细节、碰撞发生的时间、附带的奖励币、消息发布者或验证者的签名；
所述恶意行为消息包括：恶意行为发生的地点、恶意行为细节、为恶意行为发生的时间、附带的奖励币、消息发布者或验证者的签名。
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