[發(fā)明專利]基于區(qū)塊鏈具有隱私保護特性的車聯(lián)網(wǎng)群智感知激勵方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110374907.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113079486B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玲玲;曹中達;周朋;趙雪芹;王博;郭宏亮
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04L9/40;G06Q30/06;G06Q30/02;G06F21/64
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

1.一種基于區(qū)塊鏈具有隱私保護特性的車聯(lián)網(wǎng)群智感知激勵方法，其特征在于，該方法包括：

S1、利用基于零知識證明的匿名身份認證機制以及布隆過濾器技術(shù)進行車輛的快速身份認證；S1具體過程包括：

①系統(tǒng)設(shè)置：霧服務(wù)器運行Setup程序以獲取公共參數(shù)創(chuàng)建素數(shù)q2λ階雙線性映射組(G，G_T)；λ是安全參數(shù)；e(.,.)表示雙線映射：G×G→G_T；g和g₁為群G的生成元，而e(g,g)被定義為g_T；H：Z_p→Z_q和H′：{0，1}^*→Z_q為兩個碰撞抵抗的哈希函數(shù)；霧服務(wù)器F選擇一個隨機的s∈Z_q作為其私鑰，并計算公鑰Y_F＝g^s；同時，F(xiàn)選擇x，y，z，μ∈Z_q并計算X＝g^x,Y＝g^y以及Z＝g^z，μ是一個周期驗證密鑰；之后，F(xiàn)初始化一個空集合Ω用作布隆過濾器；霧服務(wù)器會定期重置Ω；

②匿名證書生成：當車輛想要參與任務(wù)時，首先需要產(chǎn)生匿名證書，一旦車輛請求匿名證書，霧服務(wù)器會設(shè)置狀態(tài)標簽T＝1；然后，車輛隨機選擇計算Δ＝Y(jié)^kZ^h并將(Δ，H(k))發(fā)送到本地霧服務(wù)器，霧服務(wù)器檢查H(k)是否存在于Ω中，如果存在，則霧服務(wù)器將引導(dǎo)車輛重新選擇k；否則，霧服務(wù)器將H(k)加入Ω中；H(k)為快速認證因子，車輛充當證明者，霧服務(wù)器充當驗證者，通過零知識證明驗證：ZkPoK{{k，h}：Δ＝Y(jié)^kZ^h}，如果證明失敗，則霧服務(wù)器返回為失敗；否則，霧服務(wù)器將(W，v)發(fā)送至車輛，其中v∈Z_q,之后，車輛檢查等式e(W，Y_Fg^v+μ)＝e(XΔ，g)是否成立，如果失敗，車輛將返回失敗狀態(tài)，否則，匿名證書cred＝(W，v，k，h)將會生成并被車輛存儲在本地；

③匿名認證:車輛競爭參與感知任務(wù)，需首先向霧服務(wù)器提供H(k)來對自己進行合法性驗證，霧服務(wù)器運行快速身份驗證算法，以獲得TF，如果TF＝0，意味著H(k)不存在于Ω，則該車輛將被視為非法參與者；否則車輛充當證明者，而霧服務(wù)器充當驗證者，通過零知識證明驗證：ZkPoK{{W，v，k，h}：W^v+s+μ＝XY^kZ^h}，如果證明成立，則該車輛通過匿名認證，將作為合法的候選車輛進行競標；

S2、通過匿名身份認證的車輛和任務(wù)發(fā)起者TA共同執(zhí)行反向拍賣過程，利用Pedersen承諾確保出價的私密性，根據(jù)競價，車輛聲譽以及其精確位置來確定任務(wù)的中標者集合；S2具體過程包括：

①每輛車都充當投標人，為了提交出價b∈Z_q使用Pedersen承諾進行投標承諾，車輛選擇一個隨機的γ∈Z_q，將承諾計算為然后將承諾發(fā)送到本地霧服務(wù)器；所有車輛在提交時都不會獲取有關(guān)其他車輛出價的任何信息，隨后車輛將打開承諾C，顯示b和γ的值；每輛車都發(fā)送通過本地霧服務(wù)器Y_F的公鑰對(b_i，γ_i)加密的密文結(jié)果，一旦車輛提交了承諾，霧服務(wù)器就會驗證承諾是否能夠打開，從而使智能隱私保護激勵方法合約中僅存在有效的承諾；

②假定霧服務(wù)器F從n個合法車輛V＝(V₁，V₂，...，V_n)接收n個投標C_i，R_i，loc_i，其中，C_i代表競價的承諾，R_i代表車輛當前聲譽，代表車輛的經(jīng)緯度位置；通過運行具有隱私保護的獲勝者選擇算法，F(xiàn)首先計算n個車輛位置的中心位置然后計算與的歐氏距離ρ_i，如果ρ_i100m，代表數(shù)據(jù)的準確性不符合標準，則霧服務(wù)器將拒絕車輛V_i；否則，將根據(jù)提交的數(shù)據(jù)質(zhì)量來計算車輛V_i的報酬；

S3、根據(jù)數(shù)據(jù)準確性和響應(yīng)時間來衡量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并將車輛的聲譽考慮在內(nèi)來計算獎勵金額；S3具體過程包括：

①數(shù)據(jù)質(zhì)量計算：為了測量車輛提交的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，將感知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義為D＝(task，cause，proof，time)，task以任務(wù)號表示，以區(qū)分不同的感知任務(wù)；cause是指交通狀況異常的原因；proof是車輛上傳以證明cause的數(shù)據(jù)；time是提交感知數(shù)據(jù)的時間；假設(shè)霧服務(wù)器F從m個獲勝車輛接收m個完成相同任務(wù)的感知數(shù)據(jù){D₁，D₂，...，D_m}，其中D_i＝(task_i，c_i，proof_i，t_i),數(shù)據(jù)質(zhì)量根據(jù)數(shù)據(jù)精度和響應(yīng)時間t_i量化，首先，通過交通異常原因c_i計算車輛V_i與其余m-1個車輛的漢明距離d(c_i，c_j)，以測量提交的異常交通狀況的相似性；如果車輛V_i與以上其他車輛的漢明距離為0，即與其他車輛提交的數(shù)據(jù)相近，則認為其提交的為高精度數(shù)據(jù)，否則為低精度數(shù)據(jù)；高精度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)精確度權(quán)重ω_i(c)為其中m’為高精度數(shù)據(jù)的總數(shù)，低精度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)精確度權(quán)重為ω_i(t)表示車輛的響應(yīng)時間權(quán)重，數(shù)據(jù)上傳的越早，獲得的權(quán)重越大，其量化方式為先將所有車輛提交數(shù)據(jù)的時間升序排序，獲得序列t₁≤t₂≤…≤t_n，然后根據(jù)排序順序給車輛分配不同的權(quán)重ω_i(t)，且參數(shù)θ表示數(shù)據(jù)精確度的重要性，因此車輛V_i最終的數(shù)據(jù)質(zhì)量被表示為：q_i＝θω_i(c)+(1-θ)ω_i(t)；

②付款資料生成：付款資料根據(jù)競價和車輛的數(shù)據(jù)質(zhì)量生成，m個獲勝車輛的總競標價為且小于B_max，因此，車輛V_i的最終付款為

S4、整個激勵方法通過智能合約的形式在區(qū)塊鏈上進行實施，合約部署之后，通過接收提交的數(shù)據(jù)能夠自動執(zhí)行設(shè)置的算法；S4智能合約的實施過程包括：

①Init(.)函數(shù)定義與注冊關(guān)聯(lián)的所有值，霧服務(wù)器調(diào)用Init(.)函數(shù)來獲取公共參數(shù)，并與車輛一起生成匿名憑證，之后，將合法車輛的快速認證因子存儲在布隆過濾器Ω中；

②如果TA要啟動任務(wù)，則他使用以下參數(shù)集調(diào)用Creat(.)函數(shù)：t₁，t₂，t₃，t₄，t₅，t₆定義六個階段的時間間隔；任務(wù)的預(yù)算TA.budget，最高出價b₀；合法車輛集合V；為了防止惡意TA發(fā)布欺詐性任務(wù)，然后退出交易，TA必須先向智能合約支付預(yù)算；如果因TA提前將拍賣中止，TA的預(yù)算將平均分配給獲勝的車輛；最高出價b₀用于防止惡意車輛提交過高的出價；

③Authen(.)函數(shù)通過快速身份驗證算法和零知識證明對所有參加競爭任務(wù)的車輛進行身份驗證，車輛通過驗證后，便可以提交出價；

④Commit(.)函數(shù)通過Pedersen承諾對投標進行密封，以防止在投標間隔結(jié)束之前被其他車輛獲取；

⑤車輛觸發(fā)Reveal(.)函數(shù)顯示其出價，以便合約可以執(zhí)行“勝出者選擇算法”；⑥D(zhuǎn)ecrypt(.)函數(shù)對車輛提交的投標的密文進行解密；

⑦在顯示所有投標之后，WinnerSel(.)函數(shù)對投標結(jié)果進行選擇，它以出價，聲譽，車輛位置，TA的預(yù)算和最高出價b₀作為輸入，該功能的結(jié)果是獲勝的車輛集合B_w；

⑧Payment(.)函數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量，出價和聲譽來計算每輛車的獎勵付款；

⑨Finalize(.)函數(shù)返回TA的余額，并在確定付款資料后向車輛支付獎勵。