CN115174118B - 一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，包括以下步骤：S1、区块链A中某节点将数据传递给区块链B中某节点；S2、区块链B选择初始辅助认证节点；S3、向其他链中的节点请求辅助认证；S4、每个辅助认证节点将自身得到的数据哈希值以及该哈希值的可信度传递给上一层请求的节点，直至位于区块链B中的初试辅助认证节点将哈希值以及可信度上链；S5、区块链B统计上链的判定依据可信度之和，并进行数据认证；S6、参与认证的节点更新其请求认证的节点的评价。本发明引入节点间的评价值作为选择辅助认证节点的标准，并在评价值中融合了节点间的交互历史以及节点间的互信属性，进一步提高了跨链数据的认证可靠性，并降低了认证成本。

Description

一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法。

背景技术

2008年中本聪第一次提出了区块链的概念，随后的几年中，区块链技术迅速发展，作为一种新兴的互联网技术，已经引起了国内外广泛关注，区块链由多种技术组成，包括分布式存储、P2P网络、共识机制、密码学等，具有去中心化、防篡改、可溯源、安全可信、公开透明等特点。目前已经有许多区块链应用项目落地，涵盖金融、存证、溯源、医疗、保险、物联网等场景，不仅带来了巨大的社会效益和经济价值，还对推动实体经济数字化、构建新型智慧都市以及推动供给侧改革起到关键作用。

随着区块链技术的快速发展，该技术逐渐应用到各式各样的应用场景中，形成了各自特有的价值体系，但这时又凸显出来一些新的问题。首先，由于目前的区块链项目大多是针对不同场景设计的，这些区块链设计理念，体系架构都未必相同，不同的区块链的差别可能非常大。但每条区块链大多都是一个封闭的网络，链上数据只能安全的在链内流通和共享，由此形成一个个“价值孤岛”。其次，由于应用场景的不同，导致现有的区块链平台底层技术各有差异，区块链之间的数据无法互认，价值体系难以统一。这些问题限制了区块链在各行各业中的大规模使用。

面对不同区块链数据不通的问题，业内主流的解决方案，是使用跨链技术实现区块链与区块链之间的数据共享。跨链技术能够在区块链之间建立桥梁，协助区块链相互通信与交互，实现链上数据的流通和共享。数据共享能够用来实现跨领域、跨地域、跨部门的区块链数据的联合使用。如区块链在司法存证领域的应用，在不同地区形成了各式各样的存证区块链，利用跨链技术能够打通这些存证区块链，当司法仲裁时，能够进行联合取证、异域取证，缩减司法仲裁的流程，提高仲裁的效率。

目前主流的跨链技术包括哈希锁定，侧链技术，公证人机制，中继技术等。2013年，Tier Nolan在Bitcoin Forum上首次提出了原子转移(Atomic Transfers)方案，该方案使用哈希锁、时间锁和博弈论思想，提出了在不同类型区块链上执行数字货币交易的执行步骤。2014年10月由比特币核心开发者与BlockStream公司作共同发布的白皮书中首次提出了嵌入式侧链技术(pegged sidechains)概念。侧链技术是首个以去中心化为基准的区块链跨链技术，其目的是在不影响主链的正常运行过程的情况下实现比特币与其他数字货币之间的跨链转移。2015年，Stefan Thomas和Evan Schwartz在白皮书中首次提出了基于公证人模式的跨账本协议ILP，该协议在系统结构上采用两个分布式账本与第三方连接器相连接的方式，在协议内容上规定了消息传递格式和账户地址规则，使两个相互不信任的分布式账本间可进行自由的数字货币交易。2017年，Parity团队创立了Polkadot项目，同时Jae Kwon和Ethan Buchman创立了Cosmos项目。这两个项目均为基于中继模式的跨链基础设施项目方案，但在技术方案上存在不同。

当前跨链技术的研究尚处于初步探索阶段，虽说部分跨区块链项目已经落地，但无论是已经落地的还是研究中的跨链技术，都存在着亟待解决的问题。例如，哈希锁定技术和分布式密钥控制技术的应用范围有限，仅限于跨链转账领域，无法很好地适用于跨链数据共享场景；侧链技术实现难度大，可扩展性较差；公证人技术需要信任特定公证人，可能存在“中心化”问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在跨链认证的过程中引入了节点间的评价值作为选择辅助认证节点的标准，并在评价值中融合了节点间的交互历史以及节点间的互信属性，进一步提高了跨链数据的认证可靠性，并降低了认证成本的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，将整个城市交通区域分为多个路网区域，每个路网区域作为一个区块链；每个路网区域中拥有若干个RSU，每个RSU作为区块链中一个节点；数据共享具体包括以下步骤：

S1、区块链A中某个节点将区块链A中的某个数据传递给区块链B中的某个节点，收到数据的节点将未经验证的跨链数据上链，等待区块链B中其他节点辅助认证；

S2、区块链B运行智能合约，选择区块链B中的节点作为初始辅助认证节点，具体包括以下分步骤：

S21、收集区块链B中每一个节点对其他节点的综合评价值；

S22、区块链B处理得到的所有评价值，首先去除掉被评价对象为区块链B自身节点的评价值；其次去除被评价对象为已经被区块链B选中参加此次数据认证的节点的评价值；然后对剩余的评价值进行分类，将被评价对象为区块链A中的节点的评价值分为一类，被评价对象为第三方链中的节点的评价值分为另一类；

S23、区块链B对两类评价值由大到小进行排序，得到第一类评价的最高评价值为O_A，该评价值的被评价对象为位于区域A中的节点a，给出该评价值的区域B中节点为b_i，得到第二类评价的最高评价值为该评价值的被评价对象为位于第三方区域的节点c，给出该评价值的区域B中的节点为b_j；根据O_A与/>的值，寻找辅助节点的过程分为以下两种情况：

S231、当时，选择b_i作为初始辅助认证节点，b_i会将辅助认证请求发送给区块链A上节点a；

S232、当时，选择b_j作为初始辅助认证节点，b_j会将辅助认证请求发送给第三方链上节点c；

S3、初始辅助认证节点根据上一步选择的认证方案向其他链中的节点请求辅助认证，直至辅助认证请求传递给区块链A中的节点；

S4、从位于区块链A的末端辅助认证节点开始，每个辅助认证节点将自身得到的数据哈希值以及该哈希值的可信度传递给上一层请求的节点，直至位于区块链B中的初始辅助认证节点将哈希值以及可信度上链；

S5、区块链B统计上链的判定依据可信度之和，并查询该数据安全等级，判断当前可信度之和是否满足该安全等级认证要求；若未达到认证要求，则回到步骤S2，继续选择辅助认证节点进行认证；若可信度之和达到要求，则将待认证数据的哈希值与节点上链的哈希值进行对比，若对比结果一致的上链哈希值的可信度占所有该数据上链哈希值可信度之和的比例达到了该类型数据认证要求，则认证通过，否则认证失败；

S6、根据上一步区块链B对跨链数据的认证结果，参与认证的节点更新其请求认证的节点的评价。

进一步地，所述步骤S21中，对于某个节点i对某个与节点i之间存在单跳路径的另一节点j的综合评价值O_i→j∈[0，1]，由以下公式给出：

其中，表示节点i对节点j的直接评价值，由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；/>表示由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点j的直接评价值所得出的间接评价值；ω∈(0，1)，为人为设定的参数，表示直接评价对整体评价的影响因子。

节点i对节点j的直接评价值由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；具体计算方法如下：

若节点i与节点j位于同一条链上，虽然节点i与节点j无跨链交互记录，但视节点i与节点j为一对相互信任的节点，故节点i对节点j的直接评价值

若节点i与节点j位于不同链上，则在某个时刻t，节点i对节点j的直接评价与长度为T的时间段[t-T，t]内的交互历史相关；将时段T分为X个时隙{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}，在某个时隙t_x中，节点i对节点j的直接评价表示为一个三维向量其中，表示正面，/>表示负面评价，/>表示不确定评价，并且/> 根据时隙t_x内的交互记录，/>由以下式子计算得出：

其中，表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的正面交互的次数；/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的负面交互的次数，/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的无效交互的数量；μ表示正面交互的权重，ν表示负面交互的权重，μ，ν满足μ+ν＝1，且μ＜ν；

根据以上式子，在时隙t_x内，节点i对节点j的直接评价值由下式给出：

其中δ∈(0，1)，表示不确定性对评价影响的系数；

定义新鲜度函数τ(t_x)＝τ_x＝z^X-x，其中z∈(0，1)为设定好的交互新鲜度衰退因子，x∈[0，X]表示时间段{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}内的第x个时隙；节点i对节点j的直接评价值表示为：

节点i对节点j的间接评价值由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点j的直接评价值所得出；具体计算方式如下：

令节点集合表示所有与节点i之间存在单跳路径且与节点j之间存在单跳路径的节点，若集合/>为空集，则/>否则，节点i对节点j的间接评价值/>表示为：

其中，O_i→k表示节点i对节点k的直接评价，O_k→j表示节点k对节点j的直接评价。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、区块链B中的节点向其它链的节点请求辅助认证，该请求中包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引；

S32、若被请求辅助认证的节点为第三方链中的节点，则该节点也将向另外的节点请求辅助认证，该请求也包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引；包括以下的两种情况：

S321、若该节点与区块链A并不相邻，即该节点与区块链A中的所有节点均不存在单跳路径，该节点将对所有与之存在单跳路径且并未参与该数据认证且非区块链B中的节点计算出综合评价，并向综合评价最高的节点发送认证请求，重复步骤S32直到被请求辅助认证的节点为区块链A中的节点；

S322、若存在区块链A中的节点与该节点之间存在单跳路径，则对于每一个与该节点之间存在单跳路径的区块链A节点，该节点求出对这些节点的综合评价值，并向这些节点中综合评价值最高的节点发送认证请求，进入步骤S33；

S33、若被请求辅助认证的节点为区块链A中的节点，则该节点为本次请求的终点，即本次请求为一条起始点为区块链B节点，终点为区块链A节点的一条请求链。

进一步地，所述步骤S4具体包括以下分步骤：

S41、对于位于区块链A中的辅助认证节点，该节点根据认证请求中的位置索引，查询区块链A上的数据，求出该数据的哈希值，将该哈希值的可信度置为1，并将哈希值与可信度返回给上一层的辅助认证节点；

S42、对于位于除区块链A和区块链B外的第三方链上的辅助认证节点，该节点将收到它请求的下一个节点传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度；该节点将哈希值可信度调整为原可信度乘以该节点对其请求节点的综合评价值，并将哈希值以及新的可信度返回给上一层的辅助认证节点；

S43、对于位于区块链B上的辅助认证节点，与第三方链上的节点类似，该节点将收到它请求的下一个节点传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度；该节点调整将哈希值可信度调整为原可信度乘以该节点对其请求节点的综合评价值，并将哈希值以及新的可信度作为待认证数据的判定依据上链。

进一步地，所述步骤S5中，某个安全等级为k的数据，跨链认证通过所需要求为：区块链B将计算收到的跨链数据D_A的实际哈希值H(D_A)′与上链的判定依据中的哈希值进行对比，若某判定依据的哈希值与实际哈希值H(D_A)′一致，则表明该判定依据判定该数据D_A认证通过，否则认证失败；计算判定结果为认证通过的判定依据可信度之和占该数据所有判定依据可信度之和/>的比例/>是否达到了数据安全等级k的认证要求，即是否满足γ_k为安全等级k的可信度通过比例认证阈值，γ_k∈(0.5，1]，若是则该跨链数据认证通过，否则认证失败。

进一步地，所述步骤S6具体包括以下分步骤：

S61、当数据认证完成后，区块链B上各初始辅助认证节点根据该数据所有已上链的判定依据，得出信任度总和最高的哈希值；若步骤S5中数据认证通过，该哈希值即为原待认证数据哈希值；初试认证节点将该哈希值作为正确依据，则与该哈希值不同的其余哈希值作为错误依据；

S62、位于区块链A外的所有辅助认证节点查询自己收到的哈希值是否与正确依据一致，并由此来更新自己对来源节点的直接评价；具体更新过程包括以下几种情况：

S621、若辅助认证节点请求的节点返回的哈希值与正确依据一致，则该辅助认证节点将此次交互视为正面交互，并由此来更新对其请求的节点的直接评价；若其请求的节点不为区块链A中的节点，则该节点会将正确依据发送给其请求的节点以便请求的节点更新其对其请求节点的直接评价。

S622、若辅助认证节点请求的节点不为区块链A上的节点且返回的哈希值与正确依据不一致，由于节点无法判定哈希值在传递过程中是哪一步发生了错误，故该节点将把此次交互视为无效交互，并依此更新对该节点请求节点的直接评价；若其请求的节点不为区块链A中的节点，该节点会将正确依据发送给其请求的节点以便请求的节点更新其对其请求节点的直接评价；

S623、若辅助认证节点请求的节点为区块链A上的节点且返回的哈希值与正确依据不一致，则该节点会将此次交互视为负面交互，并依次更新对该节点请求节点的直接评价。

本发明的有益效果是：本发明首次在跨链认证的过程中引入了节点间的评价值作为选择辅助认证节点的标准，并在评价值中融合了节点间的交互历史以及节点间的互信属性，进一步提高了跨链数据的认证可靠性，并降低了认证成本。本发明提出的方案没有对区块链的体系架构等提出要求，故本发明非常适用于跨异构链的可信数据共享场景。本发明还首次在跨链数据共享的场景下对不同数据的安全等级进行了划分，很好地平衡了不同类型数据的跨链认证可信度以及认证成本。

附图说明

图1为本发明的应用场景；

图2为本发明跨异构链可信数据共享方法的流程图；

图3为本发明数据跨链安全认证交互图。

具体实施方式

针对传统跨链技术实现难度大、可扩展性差，无法很好地适配于跨异构链数据共享场景等问题，本发明提出了一种通过第三方节点辅助数据进行跨链认证的方法，引入了节点间的评价作为选择辅助认证节点的指标，并在评价中融合了节点间的交互记录以及节点间的互信属性，在认证过程中避免了数据的明文传输，降低了信息泄露的风险，并有效地提高了数据跨链认证可信度，降低了数据跨链认证成本，非常好地适用于跨异构链数据共享的场景。

出于安全性以及请求成本的考虑，在数据跨链认证的过程中，一个辅助认证节点只能向与之存在单跳路径的节点请求辅助认证。根据不同节点之间的交互历史，每个节点会得到对所有与之存在单跳路径的其他节点的直接评价值。在大部分时候，不能仅仅依靠交互历史就得出对其他节点的评价，所以，在一个节点得出对另一个节点的评价时，还需要参考基于互信属性的间接评价值。通过参考直接评价值与间接评价值，节点能够得出对另一节点的综合评价值，每个节点会定期更新对与之存在单跳路径的节点的综合评价值，并将评价值记录在该节点所在区块链账本上。

基于上述原理，本发明提供了一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，主要应用于城市车联网中，应用场景如图1所示。城市路网包括若干条交错的道路，本发明将整个城市交通区域分为多个路网区域，每个路网区域作为一个区块链；每个路网区域中拥有若干个路边单元(RSU)，每个路边单元作为区块链中一个节点；

路网区域的所有RSU定期相互通信，共同维护一个区块链账本，区块链账本中记录了该区域内所有合法车辆的信息，每个路网区域将对所有被记录在区块链中的合法车辆提供服务。当车辆要从一个区域进入另一区域时，该车辆需要向本区域内的某个RSU发送跨域请求，RSU收到请求后，将会在区块链账本中查找该跨域车辆的信息，并将信息发送给车辆目的区域的某个RSU。目的区域RSU收到车辆信息后，将对该信息进行认证，认证通过后，目的区域将授予跨域车辆合法身份并向其提供服务。

本发明的具体流程如图2所示，包括以下步骤：

S1、当某个车辆将要从区域A驶入区域B时，该车辆向区块链A中的某个节点(RSU)发送跨域请求，收到请求的节点查询区块链A账本得到该车辆信息数据，并将该车辆数据传递给区块链B中的某个节点(RSU)，收到车辆信息的节点将会把该车辆信息作为未经验证的跨链数据上链，等待区块链B中的其他节点辅助认证；

跨链数据的格式为其中/>表示跨链数据的内容，表示数据D_A在区块链A的区块链账本中的位置索引。

S2、区域B中的区块链B运行智能合约，选择区块链B中的某个节点作为初始辅助认证节点，包括以下分步骤：

S21、收集区块链B中每个节点对其他节点的综合评价值；

对于某个节点i对某个与节点i之间存在单跳路径的另一节点j的综合评价值O_i→j∈[0，1]，由以下公式给出：

其中，表示节点i对节点j的直接评价值，由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；/>表示由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点j的直接评价值所得出的间接评价值；ω∈(0，1)，为人为设定的参数，表示直接评价对整体评价的影响因子。

节点i对节点j的直接评价值由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；具体计算方法如下：

若节点i与节点j位于同一条链上，虽然节点i与节点j无跨链交互记录，但视节点i与节点j为一对相互信任的节点，故节点i对节点j的直接评价值

若节点i与节点j位于不同链上，则在某个时刻t，节点i对节点j的直接评价与长度为T的时间段[t-T，t]内的交互历史相关；将时段T分为X个时隙{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}，在某个时隙t_x中，节点i对节点j的直接评价表示为一个三维向量其中，表示正面，/>表示负面评价，/>表示不确定评价，并且/> 根据时隙t_x内的交互记录，/>由以下式子计算得出：

其中，表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的正面交互的次数；/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的负面交互的次数，/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的无效交互的数量；μ表示正面交互的权重，v表示负面交互的权重，由于在一般的交互过程中，为了更好地减少负面交互，我们认为负面交互对评价带来的影响应大于正面交互带来的影响，故μ，ν满足μ+ν＝1，且μ＜ν；

根据以上式子，在时隙t_x内，节点i对节点j的直接评价值由下式给出：

其中δ∈(0，1)，表示不确定性对评价影响的系数；

在该评价体系中，还需要考虑到交互新鲜度的影响。节点的可信度可能会随着时间变化，与过去的交互记录相比，新鲜度更高的近期发生的交互显然应具有更高的权重；定义新鲜度函数τ(t_x)＝τ_x＝z^X-x，其中z∈(0，1)为设定好的交互新鲜度衰退因子，x∈[0，X]表示时间段{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}内的第x个时隙；节点i对节点j的直接评价值表示为：

节点i对节点j的间接评价值由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点的直接评价值所得出；具体计算方式如下：

令节点集合表示所有与节点i之间存在单跳路径且与节点j之间存在单跳路径的节点，若集合/>为空集，则/>否则，节点i对节点j的间接评价值/>表示为：

其中，O_i→k表示节点i对节点k的直接评价，O_k→j表示节点k对节点j的直接评价。

区域B中的区块链B将收集得到的所有评价值表示为如下集合：

其中，表示与位于区块链B上的节点b_m之间存在单跳路径的节点个数，/>表示与b_m之间存在单跳路径的第n个节点，/>表示节点b_m对节点/>的综合评价值，M表示区块链B中的节点个数。

S22、区域B中的区块链B处理得到的所有评价值，首先去除掉被评价对象为区块链B自身节点的评价值，因为当位于区域B中的初始辅助认证节点选择下一个辅助认证节点时，不应该再选择区域B中的节点，因为可以直接使用被选择的区块链B上的节点作为辅助认证节点。其次去除被评价对象为已经被区块链B选中参加此次数据认证的节点的评价值，为了更高的认证可信度，区块链B不应对同一非区块链B的RSU多次请求。然后对剩余的评价值进行分类，将被评价对象为区域A中的节点的评价值分为一类，被评价对象为除区域A与区域B外的第三方区域中的节点的评价值分为另一类；

S23、区块链B对两类评价值由大到小进行排序，得到第一类评价的最高评价值为O_A，该评价值的被评价对象为位于区域A中的节点a，给出该评价值的区域B中节点为b_i，得到第二类评价的最高评价值为该评价值的被评价对象为位于第三方区域的节点c，给出该评价值的区域B中的节点为b_j；根据O_A与/>的值，寻找辅助节点的过程分为以下两种情况：

S231、当时，选择b_i作为初始辅助认证节点，b_i会将辅助认证请求发送给区块链A上节点a；

S232、当时，选择b_j作为初始辅助认证节点，b_j会将辅助认证请求发送给第三方链上节点c；

S3、如图3第一阶段所示，初始辅助认证节点根据上一步选择的认证方案向其他链中的节点请求辅助认证，直至辅助认证请求传递给区块链A中的节点；具体包括以下分步骤：

S31、区块链B中的节点向其它链的节点发送辅助认证请求，该请求中包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引，请求形式为其中A^label为区块链A的标识，表示待认证数据的来源链为区域A的区块链A，最终需要将请求发送给区块链A上的节点；/>表示待认证数据D_A在区块链A中的位置索引；

S32、若被请求辅助认证的节点为第三方链中的节点，则该节点也将向另外的节点请求辅助认证，该请求也包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引，请求形式与该节点收到的请求一样均为包括以下的两种情况：

S321、若该节点与区块链A并不相邻，即该节点与区块链A中的所有节点均不存在单跳路径，该节点将对所有与之存在单跳路径且并未参与该数据认证且非区块链B中的节点计算出综合评价，并向综合评价最高的节点发送认证请求重复步骤S32直到被请求辅助认证的节点为区块链A中的节点；

S322、若该节点与区块链A相邻，即存在区块链A中的RSU与该RSU之间存在单跳路径，则对于每一个与该节点之间存在单跳路径的位于区块链A中的节点，该节点求出对这些节点的综合评价值，并向这些节点中综合评价值最高的节点发送认证请求 进入步骤S33；

S33、若被请求辅助认证的节点位于区块链A中，则该节点为本次请求的终点，即本次请求为一条起始点为位于区块链B的节点，终点为位于区块链A中的节点的一条请求链。

S4、如图3第二阶段所示，从位于区块链A的末端辅助认证节点开始，每个辅助认证节点将自身得到的数据哈希值以及该哈希值的可信度传递给上一层请求的节点，直至位于区块链B中的初始辅助认证节点将哈希值以及可信度上链；具体包括以下分步骤：

S41、对于位于区块链A中的末端辅助认证节点，该节点根据收到的请求得到待认证数据在区块链A上的位置索引根据/>在区块链A的账本中查询得到数据D_A，为了避免数据的明文传输导致数据泄露的风险，该节点求出数据D_A的哈希值H(D_A)，并将回复传递给上一个辅助认证节点，其中/>为该节点收到的认证请求，用来标识该回复对应的请求，H(D_A)为数据D_A的哈希值，/>为哈希值H(D_A)的可信度，将该哈希值的可信度/>置为1，并将哈希值与可信度返回给上一层的辅助认证节点；

S42、对于位于第三方区域的辅助认证节点x_i，该节点会收到它请求的下一个节点x_j传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度收到回复后，该节点将哈希值可信度调整为原可信度乘以该RUS节点对其请求的节点的综合评价值，即/>其中/>为节点x_i对x_j的综合评价值。之后，节点x_i会将更新后的可信度放入新的请求回复/>返回给上一层的辅助认证节点；

S43、对于位于区块链B中的辅助认证节点，与位于第三方区域中的节点类似，该节点将收到它请求的下一个节点传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度；该节点调整将哈希值可信度调整为原可信度乘以该节点对其请求节点的综合评价值，得到最终的可信度并将哈希值以及新的可信度/>作为待认证数据的判定依据上链。

S5、根据跨域车辆的类型不同，可将跨域车辆数据划分为K个不同的安全等级，安全等级越高，认证所需的要求就越高。若该跨域车辆为某些特种车辆，如消防车等，则该车辆数据将有着较高的安全等级数据，若该车辆为普通私家车，则该车辆数据安全等级较低。令本实施例中跨域车辆数据安全等级为k，区域B中的区块链B统计当前所有该跨域车辆数据D_A的判定依据，计算得到这些判定依据的可信度之和判断当前可信度之和/>是否满足该安全等级k的认证要求，即是否满足/>ξ_k为安全等级k的可信度之和认证阈值；若未达到认证要求，则回到步骤S2，继续选择辅助认证节点进行认证，直至可信度之和达到该安全等级要求；若可信度之和达到要求，则继续进行判定；区块链B将计算跨链数据D_A的实际哈希值H(D_A)′与上链的判定依据中的哈希值进行对比，若某判定依据的哈希值与实际哈希值H(D_A)′一致，则表明该判定依据判定该数据D_A认证通过，否则认证失败；计算判定结果为认证通过的判定依据可信度之和/>占该数据所有判定依据可信度之和/>的比例/>是否达到了数据安全等级k的认证要求，即是否满足/>γ_k为安全等级k的可信度通过比例认证阈值，γ_k∈(0.5，1]，若是该跨链数据认证通过，则跨域车辆将获得在区域B中的合法身份；否则该车辆将成为区域B中的非法车辆，无法获得区域B提供的服务。

S6、如图3第三阶段所示，每个参与认证的节点将根据上一步中区块链B对待认证数据D_A的认定结果，参与认证的节点更新其请求认证的节点的评价；具体包括以下分步骤：

S61、当跨链数据D_A认证完成后，区块链B上各初始辅助认证节点根据该数据所有已上链的判定依据，得出信任度总和最高的哈希值H(D_A)^final；若步骤S5中数据认证通过，该哈希值即为原待认证数据哈希值H(D_A)′；初试认证节点将该哈希值作为正确依据，则与该哈希值不同的其余哈希值作为错误依据；

S62、位于区块链A外的所有辅助认证节点查询自己收到的哈希值是否与正确依据h(D_A)^final一致，并由此来更新自己对来源节点的直接评价；具体更新过程包括以下几种情况：

S621、若辅助认证节点请求的节点返回的哈希值与正确依据一致，则该辅助认证节点将此次交互视为正面交互，并由此来更新对其请求的节点的直接评价；若其请求的节点不位于区域A中，则该节点会将正确依据H(D_A)^final发送给其请求的节点以便其更新评价。

S622、若某个辅助认证节点请求的节点不位于区域A中，且返回的哈希值与正确依据不一致，由于节点无法判定哈希值在传递过程中是哪一步发生了错误，故该节点将把此次交互视为无效交互，并依此更新对该节点请求节点的直接评价；若其请求的节点不为区块链A中的节点，该节点会将正确依据H(D_A)^final发送给其请求的节点以便请求的节点更新其对其请求节点的直接评价；

S623、若辅助认证节点请求的节点为区块链A上的节点且返回的哈希值与正确依据不一致，则该节点会将此次交互视为负面交互，并依次更新对该节点请求节点的直接评价。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，将整个城市交通区域分为多个路网区域，每个路网区域作为一个区块链；每个路网区域中拥有若干个RSU，每个RSU作为区块链中一个节点；数据共享具体包括以下步骤：

S1、区块链A中某个节点将区块链A中的数据传递给区块链B中的某个节点，收到数据的节点将未经验证的跨链数据上链，等待区块链B中其他节点辅助认证；

S2、区块链B运行智能合约，选择区块链B中的节点作为初始辅助认证节点，具体包括以下分步骤：

S21、收集区块链B中每一个节点对其他节点的综合评价值；

S22、区块链B处理得到的所有评价值，首先去除掉被评价对象为区块链B自身节点的评价值；其次去除被评价对象为已经被区块链B选中参加此次数据认证的节点的评价值；然后对剩余的评价值进行分类，将被评价对象为区块链A中的节点的评价值分为一类，被评价对象为第三方链中的节点的评价值分为另一类；

S23、区块链B对两类评价值由大到小进行排序，得到第一类评价的最高评价值为O_A，该评价值的被评价对象为位于区域A中的节点a，给出该评价值的区域B中节点为b_i，得到第二类评价的最高评价值为该评价值的被评价对象为位于第三方区域的节点c，给出该评价值的区域B中的节点为b_j；根据O_A与/>的值，寻找辅助节点的过程分为以下两种情况：

S231、当时，选择b_i作为初始辅助认证节点，b_i会将辅助认证请求发送给区块链A上节点a；

S232、当时，选择b_j作为初始辅助认证节点，b_j会将辅助认证请求发送给第三方链上节点c；

S3、初始辅助认证节点根据上一步选择的认证方案向其他链中的节点请求辅助认证，直至辅助认证请求传递给区块链A中的节点；

S4、从位于区块链A的末端辅助认证节点开始，每个辅助认证节点将自身得到的数据哈希值以及该哈希值的可信度传递给上一层请求的节点，直至位于区块链B中的初始辅助认证节点将哈希值以及可信度上链；

S5、区块链B统计上链的判定依据可信度之和，并查询该数据安全等级，判断当前可信度之和是否满足该安全等级认证要求；若未达到认证要求，则回到步骤S2，继续选择辅助认证节点进行认证；若可信度之和达到要求，则将待认证数据的哈希值与节点上链的哈希值进行对比，若对比结果一致的上链哈希值的可信度占所有该数据上链哈希值可信度之和的比例达到了该类型数据认证要求，则认证通过，否则认证失败；

S6、根据上一步区块链B对跨链数据的认证结果，参与认证的节点更新其请求认证的节点的评价。

2.根据权利要求1所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，所述步骤S21中，对于某个节点i对某个与节点i之间存在单跳路径的另一节点j的综合评价值O_i→j∈[0，1]，由以下公式给出：

其中，表示节点i对节点j的直接评价值，由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；/>表示由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点j的直接评价值所得出的间接评价值；ω∈(0，1)，为人为设定的参数，表示直接评价对整体评价的影响因子。

3.根据权利要求2所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，节点i对节点j的直接评价值由节点i与节点j之前的跨链交互记录得出；具体计算方法如下：

若节点i与节点j位于同一条链上，虽然节点i与节点j无跨链交互记录，但视节点i与节点j为一对相互信任的节点，故节点i对节点j的直接评价值

若节点i与节点j位于不同链上，则在某个时刻t，节点i对节点j的直接评价与长度为T的时间段[t-T，t]内的交互历史相关；将时段T分为X个时隙{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}，在某个时隙t_x中，节点i对节点j的直接评价表示为一个三维向量其中，/>表示正面，/>表示负面评价，/>表示不确定评价，并且/> 根据时隙t_x内的交互记录，/>由以下式子计算得出：

其中，表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的正面交互的次数；/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的负面交互的次数，/>表示在时隙t_x内，节点i对节点j认定的无效交互的数量；μ表示正面交互的权重，v表示负面交互的权重，μ，ν满足μ+ν＝1，且μ＜ν；

根据以上式子，在时隙t_x内，节点i对节点j的直接评价值由下式给出：

其中δ∈(0，1)，表示不确定性对评价影响的系数；

定义新鲜度函数τ(t_x)＝τ_x＝z^X-x，其中z∈(0，1)为设定好的交互新鲜度衰退因子，x∈[0，X]表示时间段{t₁，t₂，…，t_x，…，t_X}内的第x个时隙；节点i对节点j的直接评价值表示为：

4.根据权利要求2所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，节点i对节点j的间接评价值由节点i查询到的与自身存在单跳路径的节点对节点j的直接评价值所得出；具体计算方式如下：

令节点集合表示所有与节点i之间存在单跳路径且与节点j之间存在单跳路径的节点，若集合/>为空集，则/>否则，节点i对节点j的间接评价值/>表示为：

其中，O_i→k表示节点i对节点k的直接评价，O_k→j表示节点k对节点j的直接评价。

5.根据权利要求1所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、区块链B中的节点向其它链的节点请求辅助认证，该请求中包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引；

S32、若被请求辅助认证的节点为第三方链中的节点，则该节点也将向另外的节点请求辅助认证，该请求也包含了待认证数据在区块链A的账本中的位置索引；包括以下的两种情况：

S321、若该节点与区块链A并不相邻，即该节点与区块链A中的所有节点均不存在单跳路径，该节点将对所有与之存在单跳路径且并未参与该数据认证且非区块链B中的节点计算出综合评价，并向综合评价最高的节点发送认证请求，重复步骤S32直到被请求辅助认证的节点为区块链A中的节点；

S322、若存在区块链A中的节点与该节点之间存在单跳路径，则对于每一个与该节点之间存在单跳路径的区块链A节点，该节点求出对这些节点的综合评价值，并向这些节点中综合评价值最高的节点发送认证请求，进入步骤S33；

S33、若被请求辅助认证的节点为区块链A中的节点，则该节点为本次请求的终点，即本次请求为一条起始点为区块链B节点，终点为区块链A节点的一条请求链。

6.根据权利要求1所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下分步骤：

S41、对于位于区块链A中的辅助认证节点，该节点根据认证请求中的位置索引，查询区块链A上的数据，求出该数据的哈希值，将该哈希值的可信度置为1，并将哈希值与可信度返回给上一层的辅助认证节点；

S42、对于位于除区块链A和区块链B外的第三方链上的辅助认证节点，该节点将收到它请求的下一个节点传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度；该节点将哈希值可信度调整为原可信度乘以该节点对其请求节点的综合评价值，并将哈希值以及新的可信度返回给上一层的辅助认证节点；

S43、对于位于区块链B上的辅助认证节点，与第三方链上的节点类似，该节点将收到它请求的下一个节点传递回来的待认证数据的哈希值与该哈希值的可信度；该节点调整将哈希值可信度调整为原可信度乘以该节点对其请求节点的综合评价值，并将哈希值以及新的可信度作为待认证数据的判定依据上链。

7.根据权利要求1所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，所述步骤S5中，某个安全等级为k的数据，跨链认证通过所需要求为：区块链B将计算收到的跨链数据D_A的实际哈希值H(D_A)′与上链的判定依据中的哈希值进行对比，若某判定依据的哈希值与实际哈希值H(D_A)′一致，则表明该判定依据判定该数据D_A认证通过，否则认证失败；计算判定结果为认证通过的判定依据可信度之和占该数据所有判定依据可信度之和的比例/>是否达到了数据安全等级k的认证要求，即是否满足/>γ_k为安全等级k的可信度通过比例认证阈值，γ_k∈(0.5，1]，若是则该跨链数据认证通过，否则认证失败。

8.根据权利要求1所述的融合互信属性的跨异构链可信数据共享方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括以下分步骤：

S61、当数据认证完成后，区块链B上各初始辅助认证节点根据该数据所有已上链的判定依据，得出信任度总和最高的哈希值；若步骤S5中数据认证通过，该哈希值即为原待认证数据哈希值；初试认证节点将该哈希值作为正确依据，则与该哈希值不同的其余哈希值作为错误依据；

S62、位于区块链A外的所有辅助认证节点查询自己收到的哈希值是否与正确依据一致，并由此来更新自己对来源节点的直接评价；具体更新过程包括以下几种情况：

S621、若辅助认证节点请求的节点返回的哈希值与正确依据一致，则该辅助认证节点将此次交互视为正面交互，并由此来更新对其请求的节点的直接评价；若其请求的节点不为区块链A中的节点，则该节点会将正确依据发送给其请求的节点以便请求的节点更新其对其请求节点的直接评价；

S622、若辅助认证节点请求的节点不为区块链A上的节点且返回的哈希值与正确依据不一致，由于节点无法判定哈希值在传递过程中是哪一步发生了错误，故该节点将把此次交互视为无效交互，并依此更新对该节点请求节点的直接评价；若其请求的节点不为区块链A中的节点，该节点会将正确依据发送给其请求的节点以便请求的节点更新其对其请求节点的直接评价；

S623、若辅助认证节点请求的节点为区块链A上的节点且返回的哈希值与正确依据不一致，则该节点会将此次交互视为负面交互，并依次更新对该节点请求节点的直接评价。