面向车联网的分层区块链设计与实现

• 作 者: 欧阳坤
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 车联网 区块链技术 信息分发 智能合约

随着汽车工业的发展、5G网络的普及,车联网迎来飞速的发展,车联网中存在的数据隐私、数据可信性等问题也随之暴露出来。车辆一旦联网,利用车辆发送的数据信息很容易可以追踪到用户的隐私数据,如姓名、位置、行踪等。这些数据一旦泄露,将对车主造成很大的伤害。然而,用户一旦隐私受到保护或者匿名,在不暴露身份的情况下可能会发布虚假消息。区块链技术近年来有了迅速的发展,并且已经在多个领域得到了应用。为了解决目前车联网中存在的数据隐私、数据可信性等问题,本文将区块链技术引入车联网,利用区块链去中心化、匿名性等特点来解决车联网中的数据隐私问题,通过设计合理的机制,解决车联网中的数据可信性等问题。但由于车联网终端数量众多、移动性大等特点,将区块链技术应用到车联网中面临着区块链可扩展性差、用户缺乏信息共享激励导致系统难以持续运行等问题。为此,本文首先介绍了将区块链技术引入车联网的课题背景及研究现状。本文在分析目前车联网中存在的数据隐私、数据可信性问题的基础上,总结了区块链技术的发展现状,剖析了利用区块链来解决车联网数据隐私、数据可信性等问题的好处与存在的问题,总结了目前国内外利用区块链技术来解决车联网数据隐私、数据可信性问题的现有方案及其存在的问题。随后,结合车辆终端众多及移动性强的特点与区块链技术的局限,本文提出了分层的区块链架构。论文通过设计不同功能与职责范围的网络节点,来增强系统的稳定性;同时充分利用了智能合约可编程特性,设计了一些针对车联网业务的关键机制。为了保护车辆在数据收发过程中用户的数据隐私,本文设计了数据的加密机制。为了实现分层链结构中数据的互通,本文设计了数据同步机制。为了鼓励更多的车辆贡献传感器资源上传数据,本文设计了车辆激励机制。为了解决链上数据的可信性,本文设计了车辆评分机制。同时,本文还改进了现有车联网中路线规划业务的数据收发过程,并说明如何利用本文所设计的关键机制来解决该业务中存在的数据隐私、数据可信性等问题,以及如何利用本文所设计的分层区块链和关键机制引入车联网业务。最后,本文搭建了以太坊环境,基于所设计的分层区块链实现了路线规划业务,并测试了不同区块难度系数下数据的上链时延。同时,本文还借助ns3仿真环境,统计了业务总时延以及业务各流程所产生的时延,以分析区块链技术给车联网业务所带来的开销。