[發(fā)明專利]一種基于HashGraph的車聯(lián)網(wǎng)分布式信任系統(tǒng)及信任值計算方法

在審

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• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111988381A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 曹利;陳葳葳;顧翔;戴亮
• 申請（專利權）人: 南通大學;江蘇寬通無線通信科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L9/32;H04L9/30;H04L9/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明提供了一種基于HashGraph的車聯(lián)網(wǎng)分布式信任系統(tǒng)及信任值計算方法，包括：OBU層，用于實現(xiàn)車輛節(jié)點對信息的感知、采集、計算以及通信功能；RSU層，為路測單元構成的網(wǎng)絡層，作為固定通信節(jié)點，為車輛節(jié)點無線接入提供服務，并轉(zhuǎn)發(fā)路況信息；后臺可信中心(TC)，為接入網(wǎng)絡中的節(jié)點分發(fā)密鑰，完成節(jié)點身份的注冊、撤銷或認證；以及HashGraph區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，HashGraph區(qū)塊鏈節(jié)點設置在車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點上，多個所述HashGraph區(qū)塊鏈節(jié)點形成了所述HashGraph區(qū)塊鏈網(wǎng)絡。本發(fā)明的一種基于HashGraph的車聯(lián)網(wǎng)分布式信任系統(tǒng)及信任值計算方法，將區(qū)塊鏈3.0技術—HashGraph用于車聯(lián)網(wǎng)信任機制研究，解決傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)信任機制中心化單點故障問題，且HashGraph可并行處理10³～10⁴筆交易，滿足車聯(lián)網(wǎng)實時性需求。

技術領域

本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)安全應用技術領域，具體涉及一種基于HashGraph的車 聯(lián)網(wǎng)分布式信任系統(tǒng)及信任值計算方法。

背景技術

車聯(lián)網(wǎng)以移動車輛為信息感知對象，通過人、車、路實時互聯(lián)實現(xiàn)智能交 通管理和決策。車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)依賴于各種傳感技術、無線通信技術和互聯(lián)網(wǎng)技 術等，且具有通信網(wǎng)絡拓撲結構自主、變化頻繁等特點，使車聯(lián)網(wǎng)節(jié)點面臨比 傳統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點更多的復雜網(wǎng)絡攻擊，而傳統(tǒng)認證授權機制無法有效解決此類問 題。如：車輛節(jié)點快速移動導致通信網(wǎng)絡頻繁切換、有效鏈接短暫，難以進行 有效的身份認證授權和訪問控制；車輛節(jié)點在多跳通信過程中兼?zhèn)湎a(chǎn)生和 轉(zhuǎn)發(fā)的功能，容易招受攻擊者篡改、偽造交通信息、惡意欺騙身份和位置；部 分自私節(jié)點可能時而提供轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)同服務，時而拒絕服務，降低車聯(lián)網(wǎng)的可用性。

車聯(lián)網(wǎng)信任機制將社會學中的信任概念引入信息安全領域，通過分析通信 節(jié)點對通信雙方交互過程中的行為管理，引入經(jīng)驗的概念量化信任關系，模擬 社會網(wǎng)絡中信任關系的主觀性、短暫性和可度量性，計算通信節(jié)點之間對彼此 行為交互情況的信任程度，解決車輛節(jié)點的可信問題。

國內(nèi)外學者對車聯(lián)網(wǎng)信任機制模型做了大量研究。Tan等提出了車聯(lián)網(wǎng)信 任模型的概念，對車輛節(jié)點的歷史行為進行細粒度的消息認證，預演節(jié)點行為 的變化趨勢，動態(tài)地調(diào)整授權策略。該模型通過甄別可信車輛和非可信車輛為 駕駛決策提供支持。陳蔚等提出一種層次分析方法的車聯(lián)網(wǎng)多因素信譽評價模 型，反映車輛不同場景信譽的同時，檢測出惡意節(jié)點，提高車輛接收真實信息 的決策正確率。陶敏等提出一種基于人為因素的信任評估算法，算法通過在線 社會網(wǎng)絡評估駕駛員的忠誠度，有效提高了對不忠節(jié)點的檢測率。李從東等將 消息可靠性處理和信譽模塊緊密連接，既保證車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)車輛消息可靠傳播，也 對車輛發(fā)送的消息做出可靠性處理。王旭博等建立了一種新型的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融 合信任模型，應用統(tǒng)計方法對節(jié)點信譽度進行綜合評估，有效識別惡意節(jié)點。Qin Li等設計了一種新型的車聯(lián)網(wǎng)信任模型，其健壯性和容錯性可在中心節(jié)點 故障條件下抵御內(nèi)、外部惡意節(jié)點攻擊。Basheer等設計了一種消息信任模型， 通過記錄車輛歷史行為，阻止不忠節(jié)點傳播惡意消息。

上述研究有效防范了車聯(lián)網(wǎng)惡意節(jié)點的攻擊，但都是基于中心化的信任值 處理，計算和存儲信任值的中心服務器易遭受攻擊，信任值缺乏完整性和可靠 性。此外，由于中心服務器距離車輛終端較遠，無法滿足車聯(lián)網(wǎng)實時、短時延、 高效傳輸時空數(shù)據(jù)的需求。近年來區(qū)塊鏈技術得到快速發(fā)展和廣泛應用，該技 術取代傳統(tǒng)的中心化服務，采用分布式共識機制，保證數(shù)據(jù)的不可篡改、不可 否認和可追溯性，一些學者開始研究將區(qū)塊鏈技術與車聯(lián)網(wǎng)信任機制相結合， 設計基于區(qū)塊鏈的分布式信任模型。李鳳祥等提出了基于區(qū)塊鏈的信任體系， 并利用位置證明替換工作量證明，采用貝葉斯概率公式判斷消息的真實性，但 無法解決區(qū)塊鏈出塊時延和車聯(lián)網(wǎng)時空類數(shù)據(jù)實時性的矛盾。楊哲等設計了基 于智能合約的車輛訪問控制策略，但智能合約平臺處理時延制約了訪問控制的 實施。