CN113411407B - 基于区块链技术的分片式车联网系统 - Google Patents

基于区块链技术的分片式车联网系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113411407B
CN113411407B CN202110713179.5A CN202110713179A CN113411407B CN 113411407 B CN113411407 B CN 113411407B CN 202110713179 A CN202110713179 A CN 202110713179A CN 113411407 B CN113411407 B CN 113411407B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
new block
information
verification
consensus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110713179.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113411407A (zh
Inventor
张雪菲
夏文博
崔琪楣
陶小峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202110713179.5A priority Critical patent/CN113411407B/zh
Publication of CN113411407A publication Critical patent/CN113411407A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113411407B publication Critical patent/CN113411407B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1097—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network for distributed storage of data in networks, e.g. transport arrangements for network file system [NFS], storage area networks [SAN] or network attached storage [NAS]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/27—Replication, distribution or synchronisation of data between databases or within a distributed database system; Distributed database system architectures therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/60—Protecting data
    • G06F21/602—Providing cryptographic facilities or services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/52—Network services specially adapted for the location of the user terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3247—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving digital signatures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/84—Vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Bioethics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于区块链技术的分片式车联网系统，该系统包括：多个边缘服务器，与边缘服务器直接通信的车辆终端；需产生新区块时，最先获得新区块记账权的车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证；任一验证车辆，根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，若共识指数未达到共识阈值，则将自身位置证明信息和签名信息写进新区块，发送给下一验证车辆，否则将新区块发送给分片区域的边缘服务器验证，通过后完成新区块的更新。该系统多个分片区域内独立和并行地处理工作负载，实现可扩展的车载区块链系统，减少参与节点的通信、数据存储和计算资源的开销。

Description

基于区块链技术的分片式车联网系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链技术的分片式车联网系统。
背景技术
区块链的发展越来越成熟，其技术的分散化和数据不可篡改的特性被广泛应用，利用区块链构建高安全性的汽车互联网是未来的发展趋势之一。在传统的区块链中，区块是按顺序创建的，需要有足够的传播时间。这就产生了一个固定的低吞吐量(定义为区块链每秒处理的事务数)，成为阻止区块链被广泛采用的关键限制。传统区块链中的所有完整节点所拥有的通信、数据存储和计算开销这三种资源，限制系统不能充分利用可扩展的共识算法。
目前，在基于区块链的车联网安全技术中，为了保证链上信息的可信度，所有参与的车辆节点都需要通过交换信息来达成共识。然而随着大量车辆节点的引入，使得区块链系统的规模骤增，在提升可信性的同时也导致车联网的信息传播时间(共识时间)激增。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于区块链技术的分片式车联网系统。
本发明提供一种基于区块链技术的分片式车联网系统，包括：多个边缘服务器，若干与所属边缘服务器直接通信的车辆终端，每个边缘服务器和下属车辆终端，根据地理位置划分，作为一个分片区域；需产生新区块时，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证；任一验证车辆，若收到待验证的区块并验证通过后，则根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，若共识指数未达到共识阈值，则将自身位置证明信息和签名信息写进新区块，发送给下一验证车辆；若任一验证车辆确定共识指数达到共识阈值，则将新区块发送给分片区域的边缘服务器，在边缘服务器验证通过后，完成新区块的更新。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，每一边缘服务器若接收到分片区域内车辆发送的位置证明请求信息，则根据雷达模块采集车辆的定位信息，对车辆发送的定位信息进行验证，验证通过后，发送附带自身签名的位置证明信息给请求车辆终端。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，所述位置证明信息还包括时间戳。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证之前，以及任意验证车辆将自身位置证明信息和签名信息写进新区块之前，分别还包括：向分片区域内的边缘服务器请求车辆的位置证明信息。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，还包括第三方可信中心；边缘服务器对新区块验证通过后，将新区块加入到本区域的局部区块链中，并将新区块转发给所有的边缘服务器、分片区域内的所有车辆节点以及第三方可信中心，以完成新区块的更新；其中，边缘服务器转发的新区块中包括所有验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，第三方可信中心根据接收到的区块以及在不同时间下各边缘服务器所覆盖的车辆，确定所有车辆的信誉值；根据所述信誉值，确定所述共识阈值，并将所述共识阈值发送给各边缘服务器。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，所述确定所有车辆的信誉值，包括：若不同区块具有完全相同的车辆列表时，则完全相同车辆为潜在恶意车辆，或者，不同时段某一分片区域具有多个相同车辆时，相同车辆为潜在恶意车辆，潜在恶意车辆的信誉值均减少；车辆非潜在恶意车辆或恶意车辆，在参与验证新区块，且边缘服务器验证有效后，信誉值增加。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，所述根据所述信誉值，确定所述共识阈值，包括：若信誉值低于恶意车辆的判断阈值，则将对应车辆判为恶意车辆；将分片区域内的所有恶意车辆，经声誉值加权后，加上一个大于等于1的增量，作为所述共识阈值。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，所述根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，包括：将车辆的信誉值作为数字签名的权重；所有参与验证车辆的数字签名的权重之和，作为区块当前的共识指数。
根据本发明一个实施例的基于区块链技术的分片式车联网系统，边缘服务器每隔预设时间与区域内的所有车辆节点通信，获取本区域内所含有的车辆信息，所述车辆信息包括车辆的位置信息，并发送给第三方可信中心。
本发明提供的基于区块链技术的分片式车联网系统，通过引入分片式车联网可信组网架构，车辆可以根据自身地理位置，构建多个按区域划分的动态子网络，每个子网络内的车辆和该子网络的边缘服务器构成一个局部区块链系统，完成局部共识(包括信息正确性的验证和传播共享)。并在部分车辆的辅助下完成区域共识，各个区域的边缘服务器，构成全局区块链系统，完成全局共识。因此，可以在多个分片区域内独立和并行地处理工作负载，实现可扩展的车载区块链系统，减少参与节点的通信、数据存储和计算资源的开销。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于区块链技术的分片式车联网系统结构示意图；
图2是本发明提供的区块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图2描述本发明的基于区块链技术的分片式车联网系统。图1是本发明提供的基于区块链技术的分片式车联网系统结构示意图，如图1所示，本发明提供基于区块链技术的分片式车联网系统，包括：多个边缘服务器，若干与所属边缘服务器直接通信的车辆终端，每个边缘服务器和下属车辆终端，根据地理位置划分，作为一个分片区域；需产生新区块时，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证；任一验证车辆，若收到待验证的区块并验证通过后，则根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，若共识指数未达到共识阈值，则将自身位置证明信息和签名信息写进新区块，发送给下一验证车辆；若任一验证车辆确定共识指数达到共识阈值，则将新区块发送给分片区域的边缘服务器，在边缘服务器验证通过后，完成新区块的更新。
每辆车首先通过第三方可信中心的身份认证，获得真实的身份ID以及公钥-私钥对，成为合法车辆。例如，具有真实身份的合法车辆BVi获得其公钥
Figure BDA0003134430600000051
私钥
Figure BDA0003134430600000052
身份标识IDi，还可包括初始信誉值1(后续实施例会作说明)。获得合法的身份信息后，车辆与附近的边缘服务器通信完成所在区域内的局部区块链初始化操作，具体来说是从附近的边缘服务器下载最新的局部区块链副本。同时，向附近的边缘服务器请求所有车辆的信誉值以及新区块完成验证所需的车辆节点共识阈值。
每辆车将收集到的交易信息打包到一个新区块中，其中新区块包含分片索引s、随机数nonce值，时间戳信息timestamp等，如图2所示，并与同一分片区域内的其他车辆竞争，求解哈希计算谜题，完成PoW工作量证明。具体来说，车辆通过连续的随机尝试直到找到一个随机数，使得该随机数和区块头组成的字节串的哈希散列值满足特定要求(即，具有给定数量的前导0比特的二进制数)。
率先求解出哈希计算谜题的车辆(例如，车辆i)，向附近的边缘服务器请求获得此时车辆的位置证明信息。
当位置证明信息中的时间戳小于新区块的区块头中的时间戳时，车辆的位置证明信息
Figure BDA0003134430600000053
将被认为是不合法的。
车辆i将附带位置证明信息
Figure BDA0003134430600000061
和自身数字签名信息的新区块转发给附近的同一分片区域内的车辆。但是对于区域边界的车辆节点，当其将新区块转发给附近的车辆节点时，可能会转发给其他分片区域内的车辆节点，具体解决方法见如下步骤。
车辆(例如，车辆j)接收到附带车辆i的位置证明信息和数字签名信息的新区块后，首先查看区块头中分片索引s，若车辆j不属于分片区域s，那么车辆j不会执行相应的所有步骤。
车辆j，先验证参与区块验证的所有车辆是否满足共识条件，采用的方法是据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，若共识指数未达到共识阈值，则不满足共识条件，发送至下一车辆继续验证。
当由车辆发现满足共识条件了，即参与度达到了共识阈值。将新区块以及附带的所有对其验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息转发给附近的边缘服务器。边缘服务器完成区块的更新，进行全网共识，当车辆节点收到本区域的边缘服务器发送的已达成共识的新区块时，将停止现有的新区块的转发任务，完成区块链更新，并开始下一轮的局部区块链记账权的竞争中。
本实施例提供的基于区块链技术的分片式车联网系统，通过引入分片式车联网可信组网架构，车辆可以根据自身地理位置，构建多个按区域划分的动态子网络，每个子网络内的车辆和该子网络的边缘服务器构成一个局部区块链系统，完成局部共识(包括信息正确性的验证和传播共享)。并在部分车辆的辅助下完成区域共识，各个区域的边缘服务器，构成全局区块链系统，完成全局共识。因此，可以在多个分片区域内独立和并行地处理工作负载，实现可扩展的车载区块链系统，减少参与节点的通信、数据存储和计算资源的开销。
在一个实施例中，每一边缘服务器若接收到分片区域内车辆发送的位置证明请求信息，则根据雷达模块采集车辆的定位信息，对车辆发送的定位信息进行验证，验证通过后，发送附带自身签名的位置证明信息给请求车辆终端。在一个实施例中，所述位置证明信息还包括时间戳。
接收到车辆i的位置信息
Figure BDA0003134430600000071
的边缘服务器RSUj根据雷达模块采集车辆的定位信息，通过将其与车辆发送的定位信息GPSi进行比较，验证BVi发送的位置信息
Figure BDA0003134430600000072
的合法性。验证其有效性后，RSUj发送附带自身签名
Figure BDA0003134430600000073
的位置证明信息
Figure BDA0003134430600000074
给BVi，具体形式如下所示
Figure BDA0003134430600000075
Figure BDA0003134430600000076
其中，
Figure BDA0003134430600000077
代表边缘服务器RSUj的私钥；位置证明信息
Figure BDA0003134430600000078
中的时间戳timestamp是为了防止车辆重复性利用之前向边缘服务器请求的位置证明信息。当位置证明信息中的时间戳小于新区块的区块头中的时间戳时，车辆的位置证明信息
Figure BDA0003134430600000079
将被认为是不合法的。
为了保护车辆轨迹的隐私性，RSUj提供的
Figure BDA00031344306000000710
仅包括BVi的身份标识和时间戳信息。
在一个实施例中，所述位置证明请求信息包括请求车辆终端的身份标识和定位信息。
具体来说，车辆BVi首先向附近的边缘服务器RSUj发送位置信息
Figure BDA00031344306000000711
具体形式如下所示
Figure BDA00031344306000000712
其中，
Figure BDA0003134430600000081
代表边缘服务器RSUj的公钥；IDi代表车辆i的身份标识；GPSi代表此时车辆i的定位信息。通过采用边缘服务器RSUj的公钥对位置信息
Figure BDA0003134430600000082
进行加密的方式，可以防止其他恶意节点获取车辆i的隐私轨迹信息。
在一个实施例中，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证之前，以及任意验证车辆将自身位置证明信息和签名信息写进新区块之前，分别还包括：向分片区域内的边缘服务器请求车辆的位置证明信息。
在一个实施例中，还包括第三方可信中心；边缘服务器对新区块验证通过后，将新区块加入到本区域的局部区块链中，并将新区块转发给所有的边缘服务器、分片区域内的所有车辆节点以及第三方可信中心，以完成新区块的更新；其中，边缘服务器转发的新区块中包括所有验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息。
边缘服务器(例如，边缘服务器RSUj)收到并验证车辆j发送的新区块以及附带的所有对其验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息，验证其有效性后，RSUj将新区块加入到本区域的局部区块链中，并将新区块以及附带的所有对其验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息进一步转发给所有的边缘服务器(包括本分片区域内的边缘服务器以及其他分片区域内的边缘服务器)、分片区域内的所有车辆节点以及第三方可信中心。
在一个实施例中，第三方可信中心根据接收到的区块以及在不同时间下各边缘服务器所覆盖的车辆，确定所有车辆的信誉值；根据所述信誉值，确定所述共识阈值，并将所述共识阈值发送给各边缘服务器。
第三方可信中心通过边缘服务器获取其下的车辆的信息，结合历史区块中参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定验证过程中车辆行为，并进行信誉值评分。并确定一个能够满足共识条件的共识阈值，发送给边缘服务器，边缘服务器将其发送给各车辆终端。车辆终端在验证新区块时，判断参与验证车辆的信誉值，是否达到共识阈值，若达到，则将包括各验证车辆的信息的新区块，发送给边缘服务器验证。
在一个实施例中，所述确定所有车辆的信誉值，包括：若不同区块具有完全相同的车辆列表时，则完全相同车辆为潜在恶意车辆，或者，不同时段某一分片区域具有多个相同车辆时，相同车辆为潜在恶意车辆，潜在恶意车辆的信誉值均减少；车辆非潜在恶意车辆或恶意车辆，在参与验证新区块，且边缘服务器验证有效后，信誉值增加。
为防止恶意车辆聚集在一个分片区域内，对分片区域的安全造成危险，第三方可信中心更新车辆的信誉值所需的具体步骤如下：
第三方可信中心根据接收到的新区块信息(附带所有对其验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息)，维护一个对新区块进行签名的车辆列表。第三方可信中心为所有共识完成的新区块都维护了一个相应的对其进行数字签名的车辆列表，当发现有完全相同的车辆列表时，表中所有车辆的信誉值都执行扣除部分信誉分操作。
第三方可信中心根据边缘服务器发送的不同时间下各区域所含有的具体车辆，分析每辆车在不同时间下所处的分片区域。对于长时间在同一个分片区域的车辆，对其执行扣除部分信誉分操作。
相应地，对参与新区块验证，并且新区块经边缘服务器验证有效，但车辆不是潜在恶意车辆(即没有被扣除信誉分)或恶意车辆(可基于现有技术判断，或者本发明的下述实施例判断)，则信誉值增加。
在一个实施例中，所述根据所述信誉值，确定所述共识阈值，包括：若信誉值低于恶意车辆的判断阈值，则将对应车辆判为恶意车辆；将分片区域内的恶意车辆，经声誉值加权后，加上一个大于等于1的增量，作为所述共识阈值。
第三方可信中心分析所有车辆的信誉值，信誉值低于一定阈值的车辆，将判定为恶意车辆，统计所有恶意车辆的数量；信誉值高于阈值的车辆，判定为合法车辆。第三方可信中心将计算所有恶意车辆的信誉值，并以信誉值作为权重进行求和，例如加权求和后为N，然后再加上一个增量，例如为1，作为共识阈值(即共识阈值为N+1)，发送给边缘服务器。若分区内均为恶意车辆，新区块发送给边缘服务器后，边缘服务器将会发现新区块的共识指数为N，而完成验证的共识阈值为N+1，共识指数小于N+1，则判定新区块为无效的，不进行全网更新。
在一个实施例中，所述根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，包括：将车辆的信誉值作为数字签名的权重；所有参与验证车辆的数字签名的权重之和，作为区块当前的共识指数。
车辆j验证数字签名、位置证明信息以及新区块的合法性，验证其有效性后，计算所有合法的车辆节点数字签名的信誉值之和，作为共识指数，具体形式如下所示：
Figure BDA0003134430600000101
其中，n代表车辆j收到的附加到一个新区块上的数字签名的数量；rvk代表每个对新区块签名的车辆的信誉值。
当合法的车辆节点数字签名加权后得到的共识指数小于新区块完成验证所需的共识阈值时，车辆j向附近的边缘服务器请求获得此时车辆j的位置证明信息，车辆j将新区块、车辆i和车辆j的位置证明信息，车辆i和车辆j对新区块的数字签名信息转发给同一分片区域内的其他车辆。
否则，车辆j将新区块以及附带的所有对其验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息转发给附近给边缘服务器，以及其他分片区域的边缘服务器。
当车辆节点收到边缘服务器发送的已达成共识的新区块时，将停止现有的新区块的转发任务，并开始下一轮的局部区块链记账权的竞争中。
在一个实施例中，边缘服务器每隔预设时间与区域内的所有车辆节点通信，获取本区域内所含有的车辆信息，所述车辆信息包括车辆的位置信息，并发送给第三方可信中心。
边缘服务器同步局部区块链并完成全局共识所需的步骤。边缘服务器每隔一段时间与区域内的所有车辆节点通信，获取本区域内所含有的车辆。同时定期与第三方可信中心通信，向其发送区域内不同时间下所含有的具体车辆，并进一步接收所有车辆的信誉值以及新区块完成验证所需的共识阈值。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，包括：多个边缘服务器，若干与所属边缘服务器直接通信的车辆终端，每个边缘服务器和下属车辆终端，根据地理位置划分，作为一个分片区域；
需产生新区块时，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证；
任一验证车辆，若收到待验证的区块并验证通过后，则根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，若共识指数未达到共识阈值，则将自身位置证明信息和签名信息写进新区块，发送给下一验证车辆；
若任一验证车辆确定共识指数达到共识阈值，则将新区块发送给分片区域的边缘服务器，在边缘服务器验证通过后，完成新区块的更新。
2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，每一边缘服务器若接收到分片区域内车辆发送的位置证明请求信息，则根据雷达模块采集车辆的定位信息，对车辆发送的定位信息进行验证，验证通过后，发送附带自身签名的位置证明信息给请求车辆终端。
3.根据权利要求2所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，所述位置证明信息还包括时间戳。
4.根据权利要求1所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，最先获得新区块记账权的目标车辆终端，将包括位置证明信息和自身数字签名的新区块，发送至同一分片区域内的其它车辆终端进行验证之前，
以及任意验证车辆将自身位置证明信息和签名信息写进新区块之前，分别还包括：
向分片区域内的边缘服务器请求车辆的位置证明信息。
5.根据权利要求1所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，还包括第三方可信中心；边缘服务器对新区块验证通过后，将新区块加入到本区域的局部区块链中，并将新区块转发给所有的边缘服务器、分片区域内的所有车辆节点以及第三方可信中心，以完成新区块的更新；
其中，边缘服务器转发的新区块中包括所有验证过的车辆节点的位置证明信息和数字签名信息。
6.根据权利要求5所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，第三方可信中心根据接收到的区块以及在不同时间下各边缘服务器所覆盖的车辆，确定所有车辆的信誉值；
根据所述信誉值，确定所述共识阈值，并将所述共识阈值发送给各边缘服务器。
7.根据权利要求6所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，所述确定所有车辆的信誉值，包括：
若不同区块具有完全相同的车辆列表时，则完全相同车辆为潜在恶意车辆，或者，不同时段某一分片区域具有多个相同车辆时，相同车辆为潜在恶意车辆，潜在恶意车辆的信誉值均减少；
车辆非潜在恶意车辆或恶意车辆，在参与验证新区块，且边缘服务器验证有效后，信誉值增加。
8.根据权利要求6所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，所述根据所述信誉值，确定所述共识阈值，包括：
若信誉值低于恶意车辆的判断阈值，则将对应车辆判为恶意车辆；
将分片区域内的所有恶意车辆，经声誉值加权后，加上一个大于等于1的增量，作为所述共识阈值。
9.根据权利要求6所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，所述根据新区块中所有参与验证车辆的位置证明信息和签名信息，确定共识指数，包括：
将车辆的信誉值作为数字签名的权重；
所有参与验证车辆的数字签名的权重之和，作为区块当前的共识指数。
10.根据权利要求6所述的基于区块链技术的分片式车联网系统，其特征在于，边缘服务器每隔预设时间与区域内的所有车辆节点通信，获取本区域内所含有的车辆信息，所述车辆信息包括车辆的位置信息，并发送给第三方可信中心。
CN202110713179.5A 2021-06-25 2021-06-25 基于区块链技术的分片式车联网系统 Active CN113411407B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110713179.5A CN113411407B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 基于区块链技术的分片式车联网系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110713179.5A CN113411407B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 基于区块链技术的分片式车联网系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113411407A CN113411407A (zh) 2021-09-17
CN113411407B true CN113411407B (zh) 2022-03-18

Family

ID=77679444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110713179.5A Active CN113411407B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 基于区块链技术的分片式车联网系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113411407B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114221963A (zh) * 2021-11-15 2022-03-22 上海应用技术大学 多区域自治的混合链系统及其设计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109359992A (zh) * 2018-10-09 2019-02-19 北京彩球世纪科技有限公司 一种新型的区块链分区分片方式和装置
CN110505305A (zh) * 2019-08-27 2019-11-26 深圳市网心科技有限公司 一种区块链分片方法、装置及区块链系统
WO2020081076A1 (en) * 2018-10-17 2020-04-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and method for dynamic sharding of concurrent blockchains
CN112272377A (zh) * 2020-11-02 2021-01-26 桂林电子科技大学 一种基于区块链的车辆安全通信方法
CN112968883A (zh) * 2018-09-27 2021-06-15 福建福链科技有限公司 一种安全性高的区块链异构共识方法及终端

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968883A (zh) * 2018-09-27 2021-06-15 福建福链科技有限公司 一种安全性高的区块链异构共识方法及终端
CN109359992A (zh) * 2018-10-09 2019-02-19 北京彩球世纪科技有限公司 一种新型的区块链分区分片方式和装置
WO2020081076A1 (en) * 2018-10-17 2020-04-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and method for dynamic sharding of concurrent blockchains
CN110505305A (zh) * 2019-08-27 2019-11-26 深圳市网心科技有限公司 一种区块链分片方法、装置及区块链系统
CN112272377A (zh) * 2020-11-02 2021-01-26 桂林电子科技大学 一种基于区块链的车辆安全通信方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Reputation-Based Coalition Formation for Secure Self-Organized and Scalable Sharding in IoT Blockchains With Mobile-Edge Computing;Alia Asheralieva等;《IEEE INTERNET OF THINGS JOURNAL》;20201231;第7卷(第12期);11830-11850 *
共识边缘计算及其在能源互联网中的应用;王同贺等;《电力建设》;20210228;第42卷(第2期);116-125 *
区块链在物联网系统中的应用探讨;高镇等;《物联网学报》;20200630;第4卷(第2期);10-17 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113411407A (zh) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Blockchain-based traffic event validation and trust verification for VANETs
CN110300107B (zh) 一种基于区块链的车联网隐私保护信任模型
Grover Security of Vehicular Ad Hoc Networks using blockchain: A comprehensive review
Shrestha et al. Blockchain-based message dissemination in VANET
CN109275122B (zh) 一种基于服务证明的共识协议设计及其车联网应用方法
Xiong et al. Conditional privacy-preserving authentication protocol with dynamic membership updating for VANETs
Guo et al. Proof-of-event recording system for autonomous vehicles: A blockchain-based solution
JP2013513256A (ja) 限られた数のインフラ・サーバを有する自動車ネットワーク向け公開鍵インフラに関する方法
CN106953839B (zh) 车联网中非可信资源传播的阻控系统及方法
CN112911549B (zh) 一种基于区块链信任模型的gpsr安全路由协议实现方法
Vishwakarma et al. SmartCoin: A novel incentive mechanism for vehicles in intelligent transportation system based on consortium blockchain
CN111431695A (zh) 一种基于区块链的软件定义战术网络节点信誉的管理方法
Diallo et al. A scalable blockchain-based scheme for traffic-related data sharing in VANETs
Xue et al. STBC: A novel blockchain-based spectrum trading solution
Hatzivasilis et al. MobileTrust: Secure knowledge integration in VANETs
Lee et al. Design of a two layered blockchain-based reputation system in vehicular networks
CN115865418A (zh) 一种基于区块链和拜占庭容错算法的跨域访问控制方案
CN113411407B (zh) 基于区块链技术的分片式车联网系统
Herbadji et al. Blockchain for internet of vehicles security
Shari et al. Blockchain-based decentralized data dissemination scheme in smart transportation
Liang et al. Bac-Crl: Blockchain-Assisted Coded Caching Certificate Revocation List for Authentication in Vanets
CN116743387A (zh) 一种基于区块链的车辆雾服务安全通信系统、方法及终端
Gao et al. World state attack to blockchain based IoV and efficient protection with hybrid RSUs architecture
Farran et al. A comprehensive survey on the application of blockchain/hash chain technologies in V2X communications
CN114449000B (zh) 一种车联网数据共识优化存储方法及存储系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant