【技术实现步骤摘要】
本申请涉及网络空间安全，尤其涉及基于分层区块链的无人机集群节点信任度量方法。
技术介绍
1、近年来，无人机移动自组织网络(unmanned aerial vehicle mobile ad hocnetwork,uav manet)在军事和民用领域的应用越来越广泛，如协同侦查、实时监控、空中基站等。无人机具有体型小、易操作和速度快等优点，它们可以通过协同交互和信息共享来完成既定的任务。
2、随着无人机的广泛应用，信任管理技术已成为确保无人机系统可靠性、安全性和性能的关键因素。在信任建立方面，无人机系统需要与地面站、其他飞行器或传感器节点建立安全且可信的通信连接。这涉及到身份验证、密钥管理和加密等安全措施，以确保数据的机密性和完整性。同时，信任评估技术通过监测和分析多个因素，如传感器数据、通信链路质量和任务执行历史，来评估系统的可信度。这有助于系统更好地理解自身的状态和环境，以及评估风险。
3、信任管理技术的发展还包括信任维护，即确保系统在运行时保持高水平的信任。这可以通过实时监测、自适应策略和错误恢复机制来实现。例如，在检测到异常或攻击时，系统可以采取相应措施，如改变通信路径、中断连接或切换到备用传感器。最后，信任适应性是指系统能够根据不同的环境和任务需求来调整信任管理策略。这需要系统具备灵活性，可以适应不同的飞行条件、通信网络和任务类型。
4、无人机节点的信任度是无人集群任务协同、自主决策和自主研判的重要影响点，无人机节点信任值不仅可以帮助选择合适的无人机参与任务，还可以支持资源分配和任务调
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的目的在于提出一种基于分层区块链的无人机集群节点信任度量方法，解决了现有无人机集群节点评维度较为单一，且忽略了信任时效性的影响的技术问题，能够有效提升无人机节点信任度量的准确性。
3、为达上述目的，本申请实施例提出了一种基于分层区块链的无人机集群节点信任度量方法，其中，分层区块链包括无人机簇头节点和无人机簇内节点，该方法包括在无人机簇头节点内对无人机簇内节点进行信任度评估，上述在簇头节点内对簇内节点进行信任度评估，包括：在无人机簇头节点接收多个无人机节点发送的对待评价无人机节点的信任度评估列表；基于信任度评估列表确定每个节点的评价指标，并确定每个节点的评价可信度及评价指标发生概率，其中，评价指标包括直接信任值、推荐信任值和历史信任值，评价可信度表示节点的评价是否可信；基于所有无人机节点的评价指标、评价可信度及评价指标发生概率确定待评价无人机节点的信任度评估结果。
4、可选地，在本申请的一个实施例中，分层区块链包括簇内节点共识的一级区块链和簇间共识的二级区块链，一级区块链采用pbft共识，簇内节点收集与邻居节点的交互数据，并在满足发送条件时将确认信息发送给共识主节点，在簇内节点间交互达成共识，完成出块，簇头节点根据一级区块链上链数据，对簇内节点的信任度进行更新，二级区块链采用pow共识对簇内收集到的数据进行上链，二级区块对pbft块进行打包，并记录实时的簇内节点的信任值数据。
5、可选地，在本申请的一个实施例中，pbft块与pow块的头部携带哈希，该哈希指向前一个块的哈希以及时间戳，pbft块与pow块的主体部分包含主体哈希值、私钥加密的数字签名以及公钥，pbft块的头部还包括作为标记的元数据，pow块的正文部分设置有包含多个pbft块元数据的列表。
6、可选地，在本申请的一个实施例中，分层区块链的协同出块流程包括：
7、簇头节点根据簇内节点的历史出块行为进行簇内节点信任度的评估和更新，同时设定挖矿任务难度；
8、簇头节点通过查找有效的nonce解决pow难题，簇内节点收集交互信息；
9、簇内节点收到信任度评估结果后，由主节点领导进行pbft共识；
10、簇内节点在完成一次pbft出块后，更换主节点进行下一次pbft共识；
11、簇头节点在挖掘过程中不断接收pbft块，将有效的块元数据记录到块列表中；
12、簇头节点找到pow nonce后，在簇头间进行广播，并在其他簇之间达成共识。
13、可选地，在本申请的一个实施例中，在簇内节点完成一次pbft出块后，确定更换的主节点的过程包括：
14、计算无人机簇内节点的评分，基于该评分确定更换的主节点，并对预设时间内评分均为超过最高评分阈值/低于最低评分阈值的无人机簇内节点采用评分重置策略，其中，无人机簇内节点的评分表示为：
15、ri＝ξ1rfi+ξ2ffi
16、其中，ξ1、ξ2为对应权重，ξ1+ξ2＝1，rfi为行为因子，rfi表示节点当前轮共识的信任评估结果，ffi为算力因子，ffi表示节点自身的算力。
17、可选地，在本申请的一个实施例中，直接信任值的直接信任评估因子包括丢包率、数据包转发率、可信交互度和探测包接收率，直接信任值的确定过程包括：
18、计算所有直接信任评估因子，并确定直接信任评估因子对应的权重；
19、基于直接信任评估因子和对应的权重计算直接信任值。
20、可选地，在本申请的一个实施例中，丢包率表示为：
21、
22、数据包转发率表示为：
23、
24、可信交互度表示为：
25、
26、探测包接收率表示为：
27、
28、其中，n(t-π,t)为评估节点在时间τ内实际接收到的探测包个数，τ为探测周期，π/τ为理论上应接收的探测包个数；
29、直接信任值表示为：
30、
31、其中，xk表示直接信任评估因子，wk表示直接信任评估因子对应的权重。
32、可选地，在本申请的一个实施例中，推荐信任值表示为：
33、
34、其中，表示节点k对节点j的直接信任度，表示节点i对节点k的直接信任度；
35、历史信任值表示为：
36、
37、其中，λ为速率调节因子，l(t－tk)为时间更新函数，表示第k个历史信任记录发生时距离当前时刻t的距离，tk为该节点第k次信任值被评估的时刻。
38、可选地，在本申请的一个实施例中，评价指标为综合信任度值，评价指标表示为：
39、
40、其中，wd、wre分别表示直接信任值、推荐信任值的权重，表示直接信任值，表示推荐信任值，βi表示速率调节因子，0＜βi≤1，ti表示该节点第i次信任值被评估的时刻，表示第ti时刻的历史信任度，n表示历史信任度所涉及的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分层区块链的无人机集群节点信任度量方法，其特征在于，所述分层区块链包括无人机簇头节点和无人机簇内节点，所述方法包括在无人机簇头节点内对无人机簇内节点进行信任度评估，所述在簇头节点内对簇内节点进行信任度评估，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层区块链包括簇内节点共识的一级区块链和簇间共识的二级区块链，所述一级区块链采用PBFT共识，所述簇内节点收集与邻居节点的交互数据，并在满足发送条件时将确认信息发送给共识主节点，在簇内节点间交互达成共识，完成出块，所述簇头节点根据一级区块链上链数据，对簇内节点的信任度进行更新，所述二级区块链采用PoW共识对簇内收集到的数据进行上链，二级区块对PBFT块进行打包，并记录实时的簇内节点的信任值数据。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，PBFT块与PoW块的头部携带哈希，该哈希指向前一个块的哈希以及时间戳，PBFT块与PoW块的主体部分包含主体哈希值、私钥加密的数字签名以及公钥，PBFT块的头部还包括作为标记的元数据，PoW块的正文部分设置有包含多个PBFT块元数据的列表。
4.
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在簇内节点完成一次PBFT出块后，确定更换的主节点的过程包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直接信任值的直接信任评估因子包括丢包率、数据包转发率、可信交互度和探测包接收率，所述直接信任值的确定过程包括：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述丢包率表示为：
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述推荐信任值表示为：
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评价指标为综合信任度值，所述评价指标表示为：
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待评价无人机节点的信任度评估结果表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于分层区块链的无人机集群节点信任度量方法，其特征在于，所述分层区块链包括无人机簇头节点和无人机簇内节点，所述方法包括在无人机簇头节点内对无人机簇内节点进行信任度评估，所述在簇头节点内对簇内节点进行信任度评估，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层区块链包括簇内节点共识的一级区块链和簇间共识的二级区块链，所述一级区块链采用pbft共识，所述簇内节点收集与邻居节点的交互数据，并在满足发送条件时将确认信息发送给共识主节点，在簇内节点间交互达成共识，完成出块，所述簇头节点根据一级区块链上链数据，对簇内节点的信任度进行更新，所述二级区块链采用pow共识对簇内收集到的数据进行上链，二级区块对pbft块进行打包，并记录实时的簇内节点的信任值数据。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，pbft块与pow块的头部携带哈希，该哈希指向前一个块的哈希以及时间戳，pbft块与pow块的主体部分包含主体哈希值...
【专利技术属性】
技术研发人员：左金鑫，王紫平，张龙，齐佳豪，高鹏，李瑾，陆月明，曹若菡，郭子裕，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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