CN115022368A - 面向车联网的分布式智能资源可信共享方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种面向车联网的分布式智能资源可信共享方法和系统，所述方法包括：由分布式智能资源提供车辆的基于NFT的本地车载客户端利用智能资源秘钥对本地训练好的智能资源进行加密，并利用预先存储在本地车载客户端的加密秘钥对智能资源秘钥加密；由本地车载客户端调用分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端来将加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述上传到分布式IPFS子系统；本地车载客户端接收分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值，向区块链中的RSU发送智能合约地址、分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值和智能资源描述；本地车载客户端接收RSU在根据智能资源哈希值确认区块链上不存在相应智能资源的情况下所生成的智能资源ID。
Description
技术领域
本发明涉及车辆自动驾驶技术领域，更具体涉及一种面向车联网的分布式智能资源可信共享方法和系统。
背景技术
随着通信和计算技术的快速发展，近年来，车联网(IoV，Internet of Vehicle)、智能网联汽车(CAV，Connected-Automated Vehicle)和自动驾驶已经成为研究热点。CAV依靠人工智能(AI)、视觉计算、雷达、监控装置和GPS协同合作，从传感器收集数据并通过人工智能技术建模来感知环境，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆，提高交通系统的运输效率。因此，AI模型的准确性和效率对于CAV自动做出决策至关重要。从技术层面，自动驾驶的实现路线可分为单车智能自动驾驶与网联智能自动驾驶。
单车智能自动驾驶依靠车辆自身的车载传感器进行环境感知，并通过AI模型进行计算决策和控制执行，从而自动规划行驶路线以及做出决定，由于单车智能自动驾驶的数据收集、模型训练和决策都由车辆本身完成，系统独立运行模型以分析特定的数据，这给现有车载设备的通信能力、计算能力带来了很大的挑战。并且，单车智能自动驾驶在各类传感器的可靠性以及对突发事件的响应能力上仍然存在不足。一方面，单车智能自动驾驶容易受到遮挡、恶劣天气等环境条件影响。另一方面，单个车辆涉及的驾驶环境有限，缺乏训练数据，且计算能力有限，这使得在路径规划环节，单车智能自动驾驶的安全性和可靠性难以保障，单车智能自动驾驶难以给出最佳的解决方案。
网联智能自动驾驶可以在一定程度上分担单车的算力消耗，实现更准确的自动驾驶决策。目前的车辆网自动驾驶广泛采用集中式智能自动驾驶方案，在集中式自动驾驶方案中，CAV使用车载传感器收集数据，然后传感数据上传到云端，在云端进行机器学习。由云端的中央服务器执行模型训练过程，集中统一更新全局AI模型。最后云服务器将训练好的模型下推到每个车辆。在自动驾驶过程中，CAV不断根据模型做出决策。也就是说，在这种驾驶方式中，CAV只需要尽职尽责地上传数据，全局模型的学习和更新在云端进行，数据上传和模型下载通过车载的无线功能实现。利用高效的车联网信息协同通信平台，有效提升了车辆行驶的安全性。相较于单车智能自动驾驶，网联智能自动驾驶通过车路协同、车车协同，能够极大地拓展单车的感知范围，使车辆感知更多信息，并且不受遮挡限制，能够让单车提早发现未知状况，能够应对目标突然驶入等目前在自动驾驶测试和事故中难以应对的状况。此外，还可以实现车、车与路之间的系统性决策，例如解决交通路口优化控制等情况。集中式自动驾驶虽然执行简单，但目前尚存在诸多挑战。例如，大量CAV产生的数据汇集在云端，对云端的数据存储资源造成挑战。其次，大量的原始数据传输还带来了车辆状态、用户驾驶偏好等隐私和安全问题。
为了实现更有效的网联自动驾驶，车辆需要发现存在于车辆、行人、基础设施的有助于形成自动驾驶决策的有用智能资源。然而，目前网联自动驾驶方案还有诸多问题亟需解决，首先自动驾驶的智能资源以异构的形式存在不同的节点和地理位置中，给这些智能资源的发现和理解带来困难；并且，这些智能资源的分享还面临着安全、激励和性能瓶颈等问题。如何实现探索准确、高效和轻量级的智能资源发现与共享，是一个有待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有车联网技术中存在的问题，提出了一种面向车联网的分布式智能资源可信共享方法和系统，以能够安全可信高效的实现分布式智能资源的发布与获取，同时激励分布式用户共享智能资源。
本发明的一个方面提供了一种面向车联网的分布式智能资源可信共享方法，该方法包括以下步骤：
针对智能资源共享的智能合约被发布在区块链上并且所述智能合约的地址被同步到分布式智能资源提供车辆后，由所述分布式智能资源提供车辆的基于NFT的本地车载客户端利用智能资源秘钥对本地训练好的智能资源进行加密，并利用预先存储在所述本地车载客户端的加密秘钥对所述智能资源秘钥加密，其中，所述针对智能资源共享的智能合约包括作为智能资源描述的元数据和用于支撑智能资源分布式共享的操作集合；
由所述基于NFT的本地车载客户端调用所述分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端来将加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述上传到分布式IPFS子系统，所述分布式IPFS子系统包括所述分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端和作为区块链节点的路侧单元RSU中的IPFS客户端；
所述基于NFT的本地车载客户端接收分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值，向区块链中的RSU发送智能合约地址、分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值和智能资源描述；
到接收智能资源哈希值和智能资源描述的RSU在根据智能资源哈希值确认区块链上不存在相应智能资源的情况下生成智能资源ID，将智能资源哈希值和智能资源描述发布到区块链上，并向所述基于NFT的本地车载客户端返回智能资源ID。
在本发明一些实施例中，所述方法还包括：所述用户车辆向RSU发送智能资源检索请求，所述智能资源检索请求中含有智能资源的描述和智能合约的地址；所述用户车辆接收来自RSU的智能资源候选信息，所述智能资源候选信息包括多个智能资源ID、各智能资源ID对应的智能资源描述和相应的可信度值；所述用户车辆基于来自RSU的智能资源候选信息选择智能资源，并向RSU提供选择的智能资源对应的智能资源ID和智能合约地址；所述用户车辆接收RSU调用智能合约为用户车辆购买智能资源后返回的智能资源哈希值和智能资源交易收据，由所述基于NFT的本地车载客户端验证所述智能资源交易收据后确认购买完成。
在本发明一些实施例中，在所述用户车辆向RSU发送智能资源检索请求之前，所述方法还包括：车联网中的用户车辆向该车联网中的附近车辆发送智能资源推荐请求，并接收来自附近车辆的智能资源ID；
所述用户车辆向RSU发送的智能资源检索请求中还含有智能资源ID列表。
在本发明一些实施例中，所述方法还包括：所述基于NFT的本地车载客户端通过调用IPFS客户端来根据智能资源哈希值检索分布式存储于IPFS子系统上的智能资源和加密的智能资源秘钥；所述基于NFT的本地车载客户端通过智能资源哈希值验证智能资源的完整性，并使用预存的加密密钥解密得到智能资源秘钥，并使用智能资源秘钥解密得到智能资源。
在本发明一些实施例中，所述智能资源秘钥包括加密算法和基于该加密算法随机生成的秘钥。
在本发明一些实施例中，所述方法还包括：购买智能资源的车辆用户根据使用体验向RSU提交智能资源分数，以使得RSU基于所述智能资源分数重新获得信任度值并发布在区块链上。
在本发明一些实施例中，所述元数据包括以下信息：所有者、智能资源哈希值、时间戳和可信度值；所述智能资源描述包括以下信息中的部分或全部信息：智能资源分类、智能资源名称、智能资源描述和加密的智能资源秘钥。
本发明的另一方面提供了一种面向车联网的分布式智能资源可信共享系统，该系统包括：
区块链中的联盟链节点，所述联盟链节点包括路侧单元RSU和车辆制造商；
IPFS子系统，所述IPFS子系统包括分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端和作为区块链中联盟链节点的路侧单元RSU中的IPFS客户端；以及
智能网联汽车CAV子系统，所述CAV子系统包括：基于NFT的本地车载客户端、IPFS客户端和通信接口；
所述RSU节点中部署有：基于非同质化代币NFT的分布式智能资源共享RSU服务端、IPFS客户端、联盟链客户端和通信接口；
所述面向车联网的分布式智能资源可信共享系统执行如前所述的方法的步骤。
本发明的面向车联网的分布式智能资源可信共享方法和系统，能够安全可信高效的实现分布式智能资源的发布与获取，同时激励分布式用户共享智能资源。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1为面向车联网的分布式智能资源共享核心功能模块示意图。
图2为本发明一实施例中面向车联网的分布式智能资源共享方法的流程示意图。
图3为本发明另一实施例中面向车联网的分布式智能资源共享方法的流程示意图。
图4为本发明一实施例中基于面向车联网的分布式智能资源共享方法的资源检索与获取示意图。
图5为本发明另一实施例中基于面向车联网的分布式智能资源共享方法的资源检索与获取流程示意图。
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明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
为了解决现有的车联网中网联智能自动驾驶方案存在的智能资源的获取和共享困难的问题以及车联网中参与方复杂、传输的数据量庞大导致的影响数据存储资源以及自动驾驶安全性等问题，本发明提供了一种面向车联网的基于NFT(Non Fungible Token，非同质化代币)的分布式智能资源可信共享方法，该方法引入NFT技术，实现智能资源描述与可信高效共享，并进一步将NFT技术与车联网场景进行适配，从而实现了准确、高效和轻量级的智能资源的可信分布式发现与共享，本发明还给出了实现该方法的数据格式和支撑操作。
本发明针对面向车联网的分布式智能资源共享方案设计了系统架构、功能模块与部属方式，基于此架构，实现了基于NFT的智能资源的分布式共享，并给出了实现分布式共享的数据格式和支撑操作。
为了实现本发明的方法，本发明设计了这样的向车联网的分布式智能资源共享网络框架：在该网络架构中，主要包括3个部分：基于智能合约的区块链(如联盟链)、分布式IPFS(Inter Planetary File System，星际文件系统)子系统(可简称IPFS子系统)分布式和CAV子系统。
其中，联盟链的节点包括位于网络边缘、靠近车辆的RSU(Road Side Unit，路侧单元)和位于远端的车辆制造商，在本发明实施例中，联盟链负责存储智能资源的哈希值。车辆制造商将支持分布式智能资源共享的智能合约发布到联盟链上。RSU通过调用相应的智能合约将智能资源分布式地进行发布，以支持智能资源共享。由于本发明中，只有经过许可的节点才能加入联盟链，并且是基于高效的智能合约进行信息共享，因此本发明可以保证智能资源的有效性。并且，由于联盟链上的数据不可删除和篡改，所以智能资源分布式的上传者是可追溯的。此外，由于联盟链上存储了智能资源的哈希值，所以本发明中用户(如CAV)可以通过存储的哈希验证智能资源的完整性。这在后面将详细描述。
IPFS子系统负责存储实际的智能资源。IPFS子系统为分布式存储系统，可包括每个CAV中的IPFS客户端和作为区块链节点的RSU中的IPFS客户端，通过IPFS客户端将智能资源进行分布式存储。IPFS子系统采用的IPFS协议是一种基于DHT(Distributed HashTable，分布式哈希表)的P2P超媒体分发协议，它提供了高吞吐量，并且可以有效解决客户端/服务器模型的单点故障和隐私泄露等问题。基于IPFS协议，各节点(CAV和/或RSU)可以在没有信任的情况下进行分布式通信，节省带宽并能抵抗分布式拒绝服务(DDoS)攻击。在本发明实施例中，IPFS子系统用于存储实际智能资源及其详细描述，从而解决昂贵的在链上存储智能资源和有限吞吐量的问题。并且，由于IPFS技术采用分布式缓存机制，智能资源最初存储在智能资源提供者上。当有用户获取智能资源后，智能资源将在用户端本地生成一个新副本。由于在车联网中，智能资源的有效性通常与地理位置相关，因此附近有大量备份的智能资源可以显著降低检索成本。
在本发明实施例中，CAV子系统也是分布式系统，位于各CAV的车载设备上，CAV的车载设备上配备有逻辑控制组件、智能资源分布式训练组件和智能资源分布式获取组件等相关组件，这些组件作为CAV子系统的组成部分，CAV的车载设备上还配备有IPFS客户端。CAV可以作为智能资源提供者，可将本地智能资源上传到IPFS子系统，并在通过RSU将智能资源哈希值上传到区块链。同时，CAV也可以作为智能资源使用者，通过位于各CAV的车载设备中的IPFS客户端获取需要的智能资源。
在以上系统架构中，面向车联网的分布式智能资源共享核心功能模块包括分布式智能资源提供车辆(如智能网联汽车CAV，或简称车辆)以及作为联盟链节点的RSU。
如图1所示，RSU部署了四个主要功能模块，分别是基于NFT的分布式智能资源共享RSU服务端(可简称“基于NFT的RSU服务端”)、IPFS客户端、联盟链客户端和通信接口。其中，基于NFT的分布式智能资源共享RSU服务端包括控制模块、智能资源搜索组件、智能推荐ID列表生成组件、缓存、交易收据生成组件、所有权验证组件、可信度值更新组件(或称声誉值更新组件)等组件。RSU主要实现以下功能：1)作为联盟链节点，组成和维护联盟链网络；2)通过调用智能合约实现智能资源的购买、生成交易收据并将智能资源的交易历史进行生成和发布；3)接收车辆用户需求，并根据车辆用户需求帮助车辆用户检索适当的智能资源；4)在RSU本地维护一个缓存列表，记录本地常用的智能资源ID，并根据该缓存列表结合用户需求，为用户提供智能资源下载建议；5)根据购买用户的反馈，计算并维护联盟链上智能资源的可信度度量值(简称为可信度值)，筛选恶意分布式节点，保证系统的安全性与可信性。基于车辆资源的可信度值，本发明将每辆车的行为与其效用相关联，从而可激励车辆可信地参与智能资源共享过程，以增加其声誉值和效用。
车辆部署了三个主要功能模块，分别是基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端(可简称“基于NFT的本地车载客户端”)、IPFS客户端和通信接口。基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端对训练好的智能资源描述进行结构化处理，支撑智能资源分布式生成NFT的过程、预存储密钥、加密功能和解密功能，并主要实现以下功能：1)将铸造NFT过程需要的智能资源描述和操作所需的输入结构化，从而支撑后续NFT的铸造过程；2)对训练好的智能资源进行预处理，并通过调用IPFS客户端进行发布；3)向其他车辆询问推荐的可用智能资源并向RSU发送请求；4)分布式检索、购买和下载需要的智能资源，并根据联盟链上的哈希值验证其完整性。
车辆之间的智能资源共享对于提高驾驶安全与增强车载服务起着至关重要的作用。然而，在分布式车联网中，数量庞大的车辆用户终端与交通基础设施终端异构接入，导致接入点分布广、来源不一、体系异构且安全防护能力薄弱。相对于集中式智能自动驾驶模式，其网络层的入侵威胁会增加，一旦被入侵和劫持，可能导致一点安全失控瘫痪整个网络。若一些不法分子发布共享错误的智能资源，让其他参与者做出错误的行驶决定，容易引发交通拥堵甚至引发交通事故，导致严重的后果。此外，用于辅助车辆自动驾驶的智能资源往往是非结构化的异构资源，应用程序难以理解。由此，设计可信高效的分布式智能资源共享机制至关重要。在本发明中，提出的面向车联网的分布式智能资源共享方法引入了NFT技术，来实现智能资源描述与可信高效共享，并进一步将NFT技术与车联网场景进行适配，因此本发明的方法也称为基于NFT的车联网分布式智能资源可信高效发布方法。
作为非同质化代币，NFT是架构在区块链技术上的，不可复制、篡改、分割的加密数字权益证明。当数字资产被铸成NFT上链之后，该数字资产便被赋予了一个无法篡改的独特编码。这样，无论该数字资产被复制、传播了多少次，原作者始终都是这份数字资产的唯一所有者。基于NFT技术的位于区块链上的数字资产为具有独立加密存储编码的数字资产。NFT一方面标记了数字资产的所有权，防止被滥用篡改，同时它还可以在去中心化的平台上进行交易，使得数字资产有更公开、透明且自由的交易环境。在本发明实施例中，将智能资源哈希值作为NFT技术中标识数字资产的唯一编码来追溯智能资源。
由于传统的NFT技术通常应用于艺术品交易，并不包含加密和认证功能，因此，传统的NFT技术无法直接移植到智能资源交易共享中。在本发明实施例中，在基于NFT技术实现资源共享的过程中，将NFT技术和加密认证流程相结合，可利用由选择的加密算法和密钥的组合成的智能资源密钥来加密智能资源，并在智能资源交易中基于智能资源哈希值来实现智能资源的认证。在本发明实施例中，针对车联网分布式智能资源共享和交易，NFT技术可以防止智能资源消费者绕过购买系统，可直接使用智能资源哈希在IPFS子系统中检索情报，并且解决了分布式交易后可能存在的被盗版和二次复制传播的问题。在本发明的技术方案中，通过智能资源哈希值来实现智能资源发布认证，即使智能资源消费者将购买的智能资源二次复制传播，也可以根据其内容追溯到创建者。
下面对基于如上描述的系统架构和分布式智能资源共享核心功能模块实现的分布式智能资源共享方法进行描述。
图2所示为本发明实施例中提出的基于NFT的车联网分布式智能资源可信高效发布方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S110，用于智能资源共享的智能合约被发布在区块链上并且智能合约的地址被同步到分布式智能资源提供车辆后，由分布式智能资源提供车辆的基于NFT的本地车载客户端利用智能资源秘钥对本地训练好的智能资源进行加密，并利用预先存储在本地车载客户端的加密秘钥对智能资源秘钥加密。
更具体地，由车辆制造商部署并发布用于智能资源共享的智能合约，该智能合约包括存储于区块链上的作为智能资源描述(如智能资源的静态描述)的元数据和用于支撑智能资源分布式共享的操作集合。
其中，元数据用于对智能资源进行描述，作为示例，元数据可用Json(JavaScriptObject Notation，JavaScript对象表示法)数组表示，其格式如表1所示。
表1.链上存储的智能资源描述元数据格式示例
| Json数组键值 | 所有者 | 智能资源哈希值 | 时间戳 | 可信度值 |
| 数据类型 | String | String | Number | Number |
如表1所示，元数据包括智能资源上传者(即智能资源所有者)的地址、上传时间(即时间戳)、用于在IPFS子系统中检索智能资源的智能资源哈希值，以及智能资源上传者的可信度值。
操作集合用于支持智能资源的分布式发布、读取、检索和交易处理，可基于消息中携带的信息识别操作集合中操作，各操作如表2所示：
表2支撑智能资源分布式共享的操作集合中的操作示例
车辆制造商会定期将智能合约地址同步到车辆。本发明的这种设计的开销很小，因为车辆制造商不会经常发布和更新智能合约，车辆在进行智能资源共享操作时只需调用已发布的智能合约即可。
分布式智能资源提供车辆在本地训练好智能资源后，调用基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端完成对智能资源的预处理。该预处理包括：首先，智能资源提供车辆选择一种加密算法，并基于加密算法随机生成密钥。本发明将该加密算法和随机生成的密钥的组合称为智能资源密钥(IRKey)。然后，基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端使用IRKey对智能资源进行加密。因此，每个上传的智能资源都会对应不同的加密算法和密钥。分布式智能资源提供车辆用于加密IRKey的密钥被预先存储在基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端中。
步骤S120，由基于NFT的本地车载客户端调用分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端来将加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述上传到分布式IPFS子系统。
未加密的智能资源描述可以用Json数组表示，如表3所示。
表3区块链上存储的智能资源描述源数据格式示例
其中，对智能资源详细介绍数据格式如下面表4所示。
步骤S130，基于NFT的本地车载客户端接收分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值，并向区块链中的RSU发送智能合约地址、分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值和智能资源描述。
更具体地，IPFS子系统接收到加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述后，基于预定的哈希算法由IPFS子系统中选定的节点生成智能资源哈希值，并向车辆返回生成的智能资源哈希值，该哈希值可用于在后面的智能资源检索过程中检索已经上传到IPFS子系统中的智能资源，并验证检索到的智能资源的完整性。
接下来，基于NFT的本地车载客户端以JSON形式向RSU发送合约地址和所需参数，所需参数可包括IPFS子系统返回的哈希值和智能资源的基本描述等。
步骤S140，基于NFT的本地车载客户端接收来自RSU的智能资源ID。
更具体地，基于NFT的本地车载客户端向RSU发送合约地址和所需参数之后，RSU根据接收到的哈希值检查区块链上是否已经存在相应的智能资源，以防止盗版和二次传播。若区块链上不存在具有相同哈希值的智能资源，则确认没有盗版和二次传播，即发布过程合法，RSU通过区块链客户端调用智能合约生成智能资源ID，并将智能资源的哈希值和描述发布到区块链中，并在将智能资源的哈希值和描述发布到区块链中之后，RSU向本地车载客户端返回智能资源ID。若区块链上已经存在具有相同哈希值的相应的智能资源，则说明可能存在盗版或二次传播，即发布过程不合法，于是RSU不进行发布处理。
图3为本发明另一实施例中面向车联网的分布式智能资源共享的流程示意图。如图3所示：
在步骤S1-1，车辆制造商部署智能合约后发布智能合约。
步骤S1-2，分布式智能资源提供车辆的基于NFT的本地车载客户端生成IRKey。
这样，在后续的检索步骤中，其他车辆用户在进行智能资源搜索时，可以根据智能资源哈希值从IPFS子系统中获得相应的IRKey，从而可以使用IRKey解密得到智能资源的结构和参数，从而实现智能资源的可信发现和共享。
步骤S1-3，基于NFT的本地车载客户端将加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述上传到分布式IPFS子系统。
步骤S1-4，基于NFT的本地车载客户端接收从分布式IPFS子系统返回的哈希值。
步骤S1-5，基于接收的哈希值，基于NFT的本地车载客户端向区块链中的RSU发送智能合约地址、分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值和智能资源描述。
步骤S1-6，RSU根据接收到的哈希值确认发布过程是否合法，并在确定合法的情况下，将包括智能资源的哈希值在内的描述参数发布到区块链上。描述参数除了包含哈希值外，还可包括所有者和时间戳等。
步骤S1-7，RSU向分布式智能资源提供车辆的本地车载客户端返回智能资源ID。
由此便完成了分布式智能资源的可信高效发布，由此可供其他车辆进行检索和获取，从而实现智能资源的共享。
在将智能资源的哈希值和其他描述发布到区块链上之后，车辆网中的其他车辆便可以基于NFT实现分布式智能资源可信高效检索与获取。图4为本发明一实施例中基于面向车联网的分布式智能资源共享方法的资源检索与获取流程示意图。如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S210，车联网中的用户车辆向该车联网中的附近车辆发送智能资源推荐请求，并接收来自附近车辆的智能资源ID。
由于在车联网中，有用的自动驾驶智能资源的分布与地理位置相关，所以用户车辆的周边车辆使用的智能资源很可能对用户车辆适用。所以，用户车辆首先通过V2V(vehicle-to-vehicle，车辆对车辆)的通信形式向附近的车辆发送智能资源推荐请求。
附近的车辆在收到请求后，向用户车辆返回推荐的智能资源ID。
步骤S220，用户车辆向RSU发送智能资源检索请求，该智能资源检索请求中含有智能资源ID列表、智能资源的描述和智能合约的地址。
其中，该智能资源ID列表可以是周边车辆的推荐的智能资源ID的列表，如含有M个智能资源ID的列表，M为大于或等于1的整数。智能资源检索请求中携带的智能资源的描述可以是车辆用户基于自身需求而提供的关于用户想要的智能资源的描述。智能合约的地址例如为该车辆制造商发布的智能合约的合约地址。
在本发明另选实施例中，用户车辆向RSU发送智能资源检索请求中也可以仅携带智能资源的描述和智能合约的地址。
步骤S230，用户车辆接收来自RSU的智能资源候选信息，该智能资源候选信息包括多个智能资源ID、各智能资源ID对应的智能资源描述和相应的可信度值。
本步骤中，RSU首先根据智能资源需求描述从区块链上检索相关智能资源，并获得N个智能资源ID。然后，在用户发送的智能资源检索请求中携带智能资源ID列表的情况下，RSU整合用户发送的智能资源检索请求中的智能资源ID列表，得到N+M个智能资源ID，缓存到本地。在用户发送的智能资源检索请求中未携带智能资源ID列表的情况下，RSU将检索获得的N个智能资源ID缓存到本地。RSU根据本地缓存的智能资源ID列表中最多选择n个智能资源，如果不够n个，就选择缓存的智能资源ID列表中的全部智能资源。最后，将n个或更少个智能资源的ID、它们的详细描述和相应的可信度返回给用户。其中，n为事先设置的允许向车辆用户提供的最大智能资源个数。
步骤S230，用户车辆基于来自RSU的智能资源候选信息选择智能资源，并向RSU提供选择的智能资源对应的智能资源ID和智能合约地址。
更具体地，用户根据需求和智能资源可信度选择所需的智能资源，然后将选择的智能资源ID和智能合约地址返回给RSU。RSU调用智能合约为用户车辆购买智能资源并在区块链上写入购买记录，然后向用户车辆返回智能资源哈希值和经RSU签名的智能资源交易收据。
步骤S240，用户车辆接收RSU调用智能合约为用户车辆购买智能资源后返回的智能资源哈希值和智能资源交易收据，由所述基于NFT的本地车载客户端验证所述智能资源交易收据后确认购买完成。
本步骤中，RSU接收到来自用户车辆的智能资源ID和智能合约地址后，调用智能合约帮助车辆用户购买智能资源，并在区块链中记录该交易。然后，RSU将智能资源的哈希值和签名后的智能资源购买收据返回给车辆用户。
车辆用户利用基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端通过验证签名来验证智能资源交易收据，于是确认购买完成。
步骤S250，智能资源购买完成后，基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端通过调用IPFS客户端，根据智能资源哈希值可检索分布式存储于IPFS子系统上的智能资源和加密的IRKey，通过哈希值可验证智能资源的完整性(如果智能资源被篡改，则区块链上的哈希值会发生变化，从而与本地车载客户端的哈希值不匹配)，并使用预存的密钥解密得到IRKey，然后用户使用IRKey解密得到智能资源的内容和参数。
步骤S260，购买智能资源的车辆用户可以根据他们的使用体验将他们的智能资源分数提交给RSU，RSU基于收到的分数通过评分的重新计算获得新的智能资源综合评分，然后将其作为信任度值发布在区块链上。关于如何计算智能资源综合评分不属于本发明的发明点，在此不做赘述。
图5为本发明另一实施例中基于面向车联网的分布式智能资源共享方法的资源检索与获取流程示意图，如图5所示：
在步骤S2-1，用户车辆向附近车辆发送智能资源推荐请求。
在步骤S2-2，用户车辆接收来自附近车辆的智能资源ID。
在步骤S2-3，用户车辆向RSU发送智能资源检索请求。
在步骤S2-4，RSU基于用户车辆的请求向用户车辆返回检索结果，该检索结果包括智能资源ID与智能资源描述。
在步骤S2-5，用户基于来自RSU的智能资源候选信息选择智能资源后，由用户车辆将选择的智能资源ID和智能合约地址返回给RSU来请求进行支付。
在步骤S2-6，RSU调用智能合约为用户车辆购买智能资源，并在区块链上写入购买记录。
在步骤S2-7，RSU向用户车辆返回智能资源哈希值和经RSU签名的智能资源交易收据。
在步骤S2-8，用户车辆的本地车载客户端验证智能资源交易收据后确认购买完成。
在步骤S2-9，基于NFT的分布式智能资源共享本地车载客户端通过调用IPFS客户端向IPFS子系统提供哈希值，以检索分布式存储于IPFS子系统上的智能资源和加密的IRKey。
在步骤S2-10，用户车辆接收来自IPFS子系统的智能资源信息和加密的IRKey。
在步骤S2-11，用户车辆基于本地存储密钥对来自IPFS子系统的加密的IRKey进行解密，得到解密后的IRKey；然后用IRKey对来自IPFS子系统的加密的智能资源进行解密，再利用步骤S2-7中得到的哈希值进行完整性验证，由此获得需要的智能资源。
在步骤S2-12，用户在使用智能资源后基于用户体验对智能资源进行打分，并作为可信度上传到RSU，以后RSU获得综合可信度值。
如上可知，现有车联网中参与方来源复杂，分布式参与者间缺乏信任，可能存在恶意节点，在车辆间进行分布式智能资源共享很容易出现盗版和二次传播问题，导致用户缺乏智能资源分享意愿。而本发明的面向车联网的分布式智能资源可信共享方案，一方面将NFT技术引入车联网分布式智能资源共享，通过NFT技术将智能资源标记为资产并不可更改地证明其数字所有权，从而激励分布式用户共享智能资源。另一方面，利用联盟链提供智能资源发布授权管理、信任背书、记录智能资源交易，并支撑智能资源完整性验证。此外，还通过密钥管理、安全保证机制设计、可信值维护等多种手段，为车联网中分布式智能资源共享提供安全保障。本发明可实现安全可信的分布式智能资源共享，本发明给出了系统架构的设计与各节点功能模块的部署，能够支撑分布式智能资源共享的智能资源描述模型、支撑操作与节点间交互的数据格式，并基于方案整体架构设计了智能资源的分布式安全发布机制与分布式安全获取机制，从而保证安全可信高效的分布式智能资源发布与获取，同时提供了一种分布式智能资源激励机制(采用可信度值度量)来激励分布式用户共享智能资源。
另，本发明可以提高分布式智能资源共享的高效性。由于车联网中的智能资源多种多样，适用场景、模型类型、输入输出等均不相同，造成每个车辆训练的模型都是异构不规则的，导致应用程序很难理解和搜索。因此，本方案基于NFT协议通过元数据从多个方面高效地描述智能资源，方便应用程序更好地理解和更快、更轻松地搜索智能资源。此外，本方案结合IPFS链下存储技术，实现资源的高效发布和共享，可以有效解决分布式车联网中智能资源共享面临的吞吐量受限、单点故障、隐私泄露等问题。
总之，本发明设计的面向车联网的NFT使能分布式智能资源可信共享方案，通过分布式智能资源共享，可解决单车智能资源在车载传感器限制、计算能力有限、驾驶环境有限等问题。另一方面，本方案通过共享智能资源而非传输原始数据，可有效解决集中式方案中大量的数据传输给通信网络带来的沉重的负担，避免隐私和安全问题；并且分布式智能资源共享不依赖中央服务器，可有效改善集中式方案的瓶颈问题。本发明给出了方案的整体架构和功能模块，指定了每个参与者需要部署的功能和通信接口。本发明使用NFT对智能资源进行标识，并通过元数据从多个方面有效地描述智能资源，从而促进应用程序在复杂且缺乏信任的车联网中更好地理解和搜索智能资源。基于方案整体架构，本发明进一步设计了智能资源的分布式发布机制与分布式获取机制，给出了底层支撑的智能合约，从而保证安全可信高效的分布式智能资源发布与获取，支撑面向车联网的智能资源分布式共享方案。
与上述方法相应地，本发明还提供了一种面向车联网的分布式智能资源可信共享系统，该系统包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如前所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现前述边缘计算服务器部署方法的步骤。该计算机可读存储介质可以是有形存储介质，诸如随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、软盘、硬盘、可移动存储盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种面向车联网的分布式智能资源可信共享方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
针对智能资源共享的智能合约被发布在区块链上并且所述智能合约的地址被同步到分布式智能资源提供车辆后，由所述分布式智能资源提供车辆的基于NFT的本地车载客户端利用智能资源秘钥对本地训练好的智能资源进行加密，并利用预先存储在所述本地车载客户端的加密秘钥对所述智能资源秘钥加密，其中，所述针对智能资源共享的智能合约包括作为对智能资源的描述的元数据和用于支撑智能资源分布式共享的操作集合；
由所述基于NFT的本地车载客户端调用所述分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端来将加密的智能资源、加密的智能资源秘钥和未加密的智能资源描述上传到分布式IPFS子系统，所述分布式IPFS子系统包括所述分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端和作为区块链中联盟链节点的路侧单元RSU中的IPFS客户端；
所述基于NFT的本地车载客户端接收分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值，向区块链中的RSU发送智能合约地址、分布式IPFS子系统返回的智能资源哈希值和智能资源描述；
所述基于NFT的本地车载客户端接收RSU在根据智能资源哈希值确认区块链上不存在相应智能资源的情况下所生成的智能资源ID。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
生成智能资源ID的RSU将智能资源哈希值和智能资源描述发布到区块链上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述用户车辆向RSU发送智能资源检索请求，所述智能资源检索请求中含有智能资源的描述和智能合约的地址；
所述用户车辆接收来自RSU的智能资源候选信息，所述智能资源候选信息包括一个或多个智能资源ID、各智能资源ID对应的智能资源描述和相应的可信度值；
所述用户车辆基于来自RSU的智能资源候选信息选择智能资源，并向RSU提供选择的智能资源对应的智能资源ID和智能合约地址；
所述用户车辆接收RSU调用智能合约为用户车辆购买智能资源后返回的智能资源哈希值和智能资源交易收据，由所述基于NFT的本地车载客户端验证所述智能资源交易收据后确认购买完成。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述用户车辆向RSU发送智能资源检索请求之前，所述方法还包括：车联网中的用户车辆向该车联网中的附近车辆发送智能资源推荐请求，并接收来自附近车辆的智能资源ID；
所述用户车辆向RSU发送的智能资源检索请求中还含有智能资源ID列表。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述基于NFT的本地车载客户端通过调用IPFS客户端来根据智能资源哈希值检索分布式存储于IPFS子系统上的智能资源和加密的智能资源秘钥；
所述基于NFT的本地车载客户端通过智能资源哈希值验证智能资源的完整性，并使用预存的加密密钥解密得到智能资源秘钥，并使用智能资源秘钥解密得到智能资源。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，
所述智能资源秘钥包括加密算法和基于该加密算法随机生成的秘钥。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
购买智能资源的车辆用户根据使用体验向RSU提交智能资源分数，以使得RSU基于所述智能资源分数重新获得信任度值并发布在区块链上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述元数据包括以下信息：所有者、智能资源哈希值、时间戳和可信度值；
所述智能资源描述包括以下信息中的部分或全部信息：智能资源分类、智能资源名称、智能资源描述和加密的智能资源秘钥。
9.一种面向车联网的分布式智能资源可信共享系统，其特征在于，该系统包括：
区块链中的联盟链节点，所述联盟链节点包括路侧单元RSU和车辆制造商；
IPFS子系统，所述IPFS子系统包括分布式智能资源提供车辆中的IPFS客户端和作为区块链中联盟链节点的路侧单元RSU中的IPFS客户端；以及
智能网联汽车CAV子系统，所述CAV子系统包括：基于NFT的本地车载客户端、IPFS客户端和通信接口；
所述RSU节点中部署有：基于非同质化代币NFT的分布式智能资源共享RSU服务端、IPFS客户端、联盟链客户端和通信接口；
所述面向车联网的分布式智能资源可信共享系统执行如权利要求1-7中任意一项所述的方法的步骤。
10.一种面向车联网的分布式智能资源可信共享系统，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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