[發明專利]一種車聯網環境下基于動態信譽機制的區塊鏈共識方法

在審

• 申請號: 202010542422.7
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111756546A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 殷昱煜;盛萱;周麗;梁婷婷
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L12/18;H04L29/06;G06F21/62;G06F21/60
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明涉及一種車聯網環境下基于動態信譽機制的區塊鏈共識方法。在車聯網背景下，路邊單元RSU節點作為區塊鏈共識節點來維護整個系統的平穩運作。采用一種與共識節點行為有關的動態信譽機制來體現出節點在區塊鏈系統中的可信度，不同時間戳下節點的可信度與leader的產生和區塊驗證過程直接相關。本發明適用于車聯網環境下對大規模交易的即時性和安全性需求，利用一種輕量級leader確立方式取代了傳統耗能挖礦，同時提高了交易吞吐量，降低了共識時延，同時采用改進的PBFT算法保證了系統的安全性。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，尤其涉及一種車聯網環境下基于信譽機制的區塊鏈共識方法。

背景技術

車聯網系統中，高質量的數據可以提供更好的服務，但是海量數據共享導致了數據傳輸的負擔(即中心化傳輸任務過重，容易導致數據傳輸過慢等問題)，而且車輛本身存儲和計算能力有限。所以在邊緣計算中，路邊單元節點(RSU)可以在車輛附近進行數據計算和共享，但卻仍然存在隱私和安全問題。在安全性方面，RSU作為路邊單元沒有任何強大的安全措施，存儲在其中的數據很容易被竊取；在隱私性方面，車輛可能因為隱私考慮不愿意將其數據上傳到RSU，或車輛間進行p2p數據交易存在未經授權的數據訪問和安全保護問題。

因此，為了解決這些問題，本發明引入了區塊鏈技術以建立一個安全、可信、分散的智能交通生態系統。區塊鏈可以看作是一個公共分類賬，所有已提交的交易都存儲在一個區塊中，具有去中心化、去信任、開放性、匿名性、自治性、防篡改等關鍵特征。將區塊鏈技術運用到車聯網中的移動邊緣計算框架中，RSU節點可以作為共識節點進行區塊打包、區塊驗證等工作。車輛與車輛之間就可以進行p2p交易，代替了傳統云中心調度方式。每個RSU節點本地會保存一條鏈，如何讓每個RSU節點的本地鏈達成一致是共識需要解決的問題，但是當前的許多共識機制仍然存在以下問題：

(1)即時性：傳統資源密集型共識協議(如，比特幣的POW、以太坊POS協議和改進后的DPOS)對共識節點有著高計算能力的要求，將這種共識協議應用到IOV中不僅面臨著計算成本過高的問題，而且系統的性能很低。例如，比特幣的POW算法每秒只能出7個交易，這與IOV中交易的高并發要求相矛盾。為保證IOV系統的高質量服務，數據共享的即時性十分重要。

(2)安全性：共識協議的脆弱性會導致各種安全性問題的出現。比如，雙重支付問題，即一份錢花兩次。并且現有的很多共識協議都基于以下假設：攻擊者在任何時間都不能擁有超過33％或50％的計算能力，但是閃存攻擊可以通過租用挖掘能力來獲得臨時超過50％的算力，從而破壞區塊鏈的生態平衡。

另外，傳統paxos和raft算法沒有考慮惡意節點的情況，不能作為區塊鏈共識算法，上述提到的現有方法均不適用于實時交易量較大且安全性要求高的車聯網系統。

發明內容

本發明的目的是針對車聯網中存在的數據共享即時性和安全性問題，提出一種基于動態信譽機制的區塊鏈共識方法，該方法設計了一種合理有效的信譽分層管理方案，信譽值的實時更新防止了惡意偽造個人聲譽記錄的行為。所設計的區塊鏈共識方法在避免能源密集缺陷的同時保證系統效率和安全性，十分適用于邊緣計算環境下的車聯網系統。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

步驟1)RSU向權威機構(如，政府部門)發起請求，申請加入區塊鏈網絡。

權威機構作為監管機構，參考RSU的各方面參數(例如，是否是有檔案記錄的RSU節點、是否需要在該片區域使用該RSU作為區塊鏈節點等因素)。

如果RSU被允許入網，權威機構將在區塊鏈系統中發起一個關于入網允許的交易，直到將該交易打包到區塊鏈上后才認為該RSU進入區塊鏈系統。

此時，被認證的RSU節點作為區塊鏈系統中的礦工將和其他礦工節點一起進行系統的運行維護。否則全網的節點都不會接受并信任該RSU發出的數據包。