一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法技术

本发明专利技术涉及一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，属于移动通信技术领域。首先，车辆根据内容的时效性和内容发生的距离对共享的内容进行预判断，将判断正确的内容上传至路边单元(RoadSideUnit，RSU)；其次，RSU利用贝叶斯模型对其通信范围内接收到的内容进行判断验证，根据验证结果，将正确的内容存入本地控制器；然后，所有的RSU共同建立一个联盟区块链，实现内容的有效存储，采用一种基于交互频率的拜占庭容错共识机制，选取和其通信范围内车辆交互频率最高的RSU当选周期内的区块管理者；最后，结合智能合约实现有效的安全内容共享。该发明专利技术保证了高质量的内容共享，具有较高的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法。
技术介绍
车联网在第5代移动通信技术的发展中扮演着至关重要的角色，在车联网中，交通信息可以在车辆之间共享以提高交通效率，但是由于车辆的高机动性，相邻的车辆往往是陌生的，相互之间不能完全信任。当该网络中存在恶意的用户时，其发布不真实的内容，伪造数据欺骗其他车辆，这些虚假的消息可能导致交通堵塞，严重的可能导致受伤或者死亡。车联网中的路边单元(RoadSideUnit)对车辆数据的实时存储和管理起重要作用，但RSU通常在没有任何安全措施的情况下沿道路分布，具有不可信的特点，容易受到攻击者的破坏。因此，出于隐私考虑，车辆可能不愿意将其内容上传到RSU。有关信任和隐私的问题给交通安全带来了巨大的隐患，此类问题仍未得到很好的解决。近年来，区块链技术由于其分散性、匿名性等特点越来越受到关注和研究，区块链技术被认为是解决此类有关隐私和信任问题的有效手段之一。另外，得益于分布式共识机制，车联网中的RSU能协作工作，维护一个一致的数据库和账本，即使部分节点受到攻击和破坏，仍能够保证可靠有效的运行。在车联网中，安全类的内容对车辆的行车安全至关重要，但由于不可靠的行车环境，车辆往往很难判断接收到的内容的可信度。基于以上问题，本专利技术提供一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法。在该专利技术中，首先，车辆根据内容的时效性和内容发生的距离对共享的内容进行预判断,将判断正确的内容上传至RSU；其次，RSU利用贝叶斯模型对其通信范围内接收到的内容进行判断验证，根据验证结果，将正确的内容存入本地控制器；然后，所有的RSU共同建立一个联盟区块链，实现内容的有效存储，采用一种基于交互频率的拜占庭容错共识机制，选取和其通信范围内车辆交互频率最高的RSU当选周期内的区块管理者；最后，结合智能合约实现有效的安全内容共享。该专利技术保证了车联网中车辆之间高质量的内容共享，具有较高的安全性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法。该方法根据所提供网络场景的特性，车辆对共享内容进行预判断后上传至其可通信的RSU，RSU利用贝叶斯模型对收集的内容进行验证判断，与其他RSU组成共识层，结合区块链和智能合约技术，通过一种基于交互频率的授权拜占庭容错共识机制实现安全内容的有效存储与共享。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，该方法包括以下步骤：S1：基于区块链技术的安全内容共享模型；S2：安全内容的可信性评估方案；S3：基于交互频率的拜占庭容错共识协议；S4：联合区块链及智能合约技术的安全内容存储及共享方案。进一步，在步骤S1中，建立一个安全内容共享模型。进一步，在步骤S2中，安全内容具有不确定性，为了防止车辆上传虚假信息或车辆被RSU判定为恶意节点，共享内容的车辆对其上传的内容进行预判断，对某安全内容ej的可信性定义为如下：其中，表示为车辆k对其将上传的安全内容ej的可信性评估，表示为车辆k与事件发生位置之间的距离，表示为车辆k获知事件安全内容的时间tk与事件发生时间t的时间差b是内容可信性的下限，α和β控制可信性的变化率，α+β＝1，车辆k距离事件发生的距离越短，获知事件发生的时间越早，该安全内容更值得信任。当大于设定的阈值Th，车辆认为其上传的内容是真实的，可信度高的，将该安全内容及对该内容的可信性预判断结果上传至与其可通信的RSU。RSUi收集在其通信范围内的安全内容集及相应的可信性预判断结果集C，在获得可信性集合的基础上，利用贝叶斯模型推理计算出内容e的聚合可信度P：其中，P(e/C)表示事件e的聚合可信度，表示为e的互补事件，P(ck/e)＝ck；P(e)表示为内容e的先验概率。P(e/C)∈[0,1]。一旦P(e/C)超过预设的阈值Thr，接收方RSU认为该内容是真实可信的。对上传真实内容，且对安全内容可信性评估与RSU一致的车辆奖励相应的代币。对上传虚假信息的车辆扣除相应的代币，用户的代币可以为负，当某车辆的代币很少或者为负时，该车辆没有支付能力，不能从该网络中获取其需要的内容。进一步，在步骤S3中，共识过程由授权的RSU共同执行，共识过程中充当leader角色的RSU是在周期内与车辆交互频率最高RSU，交互频率定义如下：其中，rik表示为RSUi与其通信范围内车辆k的交互频率，fik表示为RSUi与其通信范围内车辆交互频率的总和占整个网络中RSU与车辆交互频率的比值，比值越大表明该RSUi在周期内处理的内容最多，交互频率最高的RSUi当选为该周期的leader，负责区块的管理。其他RSU充当普通的共识节点进行区块的验证。leader将主导这次的共识过程，如果区块链网络中的共识节点总数为n，拜占庭容错机制允许存在的异常节点数为f，f＝(n-1)/3，详细的共识步骤如下：在周期T内，充当leader的RSU将共识层内的数据块收集打包集成一个区块。leader将区块数据附带上时间戳、签名广播给其他共识节点进行验证。每个共识节点收到来自leader发送的区块内容后开始验证并审核内容的正确性和完整性，审核完成后将审计结果附带上其签名并广播至其他节点。若共识节点从其他节点收集的审核结果数量大于2f，该节点向所有共识节点发送确认消息，表示该节点准备阶段完成。如果共识节点收集到(2f+1)条确认消息，表示达成共识，该区块被写入区块链中。完成区块的写入后，该周期内的leader将获得奖励。若没有达成共识，leader会分析审核结果，有必要时再进行一轮共识。进一步，在步骤S4中，基于区块链及智能合约技术的安全内容存储及共享方案，RSU在时间周期内，获得安全内容集并对其可信性进行评估，对于正确的内容，RSU存入其本地控制器，生成相应的存储地址，之后将该内容的属性、内容拥有者ID、内容存储的地址打包进数据块，等待验证后写入区块链。本专利技术的有益效果在于：智能合约是一段部署在区块链上的计算机程序，具有确定性、透明性及可追溯性。在此阶段中RSU扮演的是智能合约的部署者，RSU将该周期内验证正确并记录在区块链的内容及相应的价格(相同的内容价格一致)等写入智能合约。车辆扮演的是智能合约的调用者，内容请求者进入一个新的区域想要获得该区域的信息，该车辆进入此区域后下载最新的区块链信息，查询其需要的内容及对应的价格，向RSU发送其需要的内容共享请求并同时触发智能合约，RSU首先验证该内容请求者的身份及钱包里的代币数量，身份验证成功并且钱包里有足够的代币数量，共享的内容直接从其存储的本地控制器发送至内容请求者，并扣除内容请求者账户中相应的代币，若该内容请求者的账户没有足够的代币支付该交易，则该交易失败，安全内容共享不成功。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，其特征在于：该方法根据提供网络场景的特性，车辆对共享内容进行预判断后上传至与其连接的RSU，RSU利用贝叶斯模型对收集的内容进行验证判断，与其他RSU组成共识层，结合区块链和智能合约技术，通过一种基于交互频率的授权拜占庭容错共识机制实现安全内容的有效存储与共享，具体包括以下步骤：/nS1：建立区块链技术的安全内容共享模型；/nS2：安全内容的可信性评估；/nS3：建立交互频率的拜占庭容错共识协议；/nS4：联合区块链及智能合约技术的安全内容存储及共享。/n

【技术特征摘要】
1.一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，其特征在于：该方法根据提供网络场景的特性，车辆对共享内容进行预判断后上传至与其连接的RSU，RSU利用贝叶斯模型对收集的内容进行验证判断，与其他RSU组成共识层，结合区块链和智能合约技术，通过一种基于交互频率的授权拜占庭容错共识机制实现安全内容的有效存储与共享，具体包括以下步骤：
S1：建立区块链技术的安全内容共享模型；
S2：安全内容的可信性评估；
S3：建立交互频率的拜占庭容错共识协议；
S4：联合区块链及智能合约技术的安全内容存储及共享。


2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，其特征在于：所述S1中，建立安全内容共享模型，包括车辆、相互连接的路边单元RSU和一个可信的权威机构TA；
车辆设置有无线通信设备，从传感设备收集本地安全类内容，对内容做出预判断后上传至其可通信的RSU，并与内容请求者共享内容；
RSU收集通信范围内车辆上传的内容，评估内容的可信度，与其他RSU组成共识层；
TA完全可信，用于维护车联网系统；
RSU和车辆参与网络前，向TA进行注册，TA为每个参与该网络的成员生成基于身份的密钥、证书和钱包地址。


3.根据权利要求2所述的一种车联网中基于区块链的安全内容共享管理方法，其特征在于：所述S2中，为防止车辆上传虚假信息或者车辆被RSU判定为恶意节点，共享内容的车辆对上传的内容进行预判断，对某安全内容e的可信性定义为该可信性与内容发生的距离和时效性有关，当大于事先设定的阈值Th，则认为该内容可信度高并将该内容及其可信性值上传至RSU；
RSU收集在其通信范围内的安全内容集及相应的可信性预判断结果集C，在获得可信性集合的基础上，利用贝...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔太平，石巍霖，石嘉颖，胡文模，郑伟，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50