【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于交通数据管理，具体涉及一种基于区块链和ipfs的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统及方法。
技术介绍
1、交叉口的车流量、车速和车辆排队长度等交通数据是交叉口智能控制的基础，交叉口的交通数据管理也是城市交通信息化建设的重要部分。目前的交叉口交通数据管理主要采用的是中心化管理方法，包括中央服务器中心化管理和云存储中心化管理。对于中央服务器中心化管理方法，一旦中央服务器被攻击或出现单点故障，极容易导致交通数据的丢失；而云存储中心化管理高度依赖云服务提供商的权限控制和加密保护，以此来保证交通数据的安全，但也存在着风险因素。这些问题直接影响着交叉口交通数据的安全，进而影响交通控制和交通诱导，易对交通安全带来隐患，有可能产生不可估量的损失。因此，有必要提出新的管理方案以对交通数据进行安全和有效的管理。
技术实现思路
1、本专利技术为解决目前的方法对于交叉口交通数据管理的不足，提出一种面向城市区域交叉口的交通数据管理系统和方法，以交叉口路侧设备rsu作为区块链节点，将区块链和ipfs相结合实现对交叉口交通数据的分布式安全管理。
2、本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，包括用户管理模块、智能合约模块、交通数据采集模块、存储模块、调用模块、区块链模块和ipfs模块；
3、所述用户管理模块由交叉口数据管理端设备组成，用以设计并部署系统执行数据管理功能所需的智能合约，以及发出数据存储和数据调用的功能执行命令，使用该模块
4、所述智能合约模块由执行数据管理功能的智能合约组成，用以接收交通数据采集模块传送的交通数据并将其封装，负责将用户管理模块的数据管理执行命令发送给存储模块和调用模块；同时负责交通数据加密、解密以及节点注册和管理员身份验证；
5、所述交通数据采集模块由rsu和交叉口交通数据检测设备组成，用以采集交叉口交通数据，并将采集的交通数据传送给智能合约模块；
6、所述存储模块执行用户管理模块发送来的数据存储命令，把交通数据发送到ipfs模块进行存储，以及把ipfs模块返回的包括交通数据hash地址的交通数据管理信息经过封装和加密后打包成文件发送给区块链模块存储；
7、所述调用模块执行用户管理模块发送来的数据调用命令，通过索引信息查询到节点的交通数据管理信息的存储记录，同时根据智能合约模块解密后的交通数据hash地址在ipfs模块索引出加密的交通数据；
8、所述区块链模块由区块链网络组成，用以建立相关的区块链服务，提供系统运行所需的区块链网络环境，使rsu和交叉口数据管理端设备能连接区块链网络，同时保存存储模块发送的加密交通数据管理信息，其中，rsu与交叉口数据管理端设备共同连接到同一个区块链网络，是区块链网络的节点；
9、所述ipfs模块由ipfs组成，接收存储模块发送的加密交通数据并存储在ipfs中，然后给存储模块返回数据hash地址；接收调用模块发送的数据hash地址，并根据数据hash地址索引存储的加密交通数据。
10、本专利技术另外还提出一种面向城市区域交叉口的交通数据管理系统的管理方法，包括以下步骤：
11、步骤a、交通数据采集模块将路侧设备rsu接收到的交通数据发送到智能合约模块进行数据封装，智能合约模块完成交通数据封装后，计算其数据摘要并对交通数据进行加密，在收到用户管理模块发出的数据管理命令后执行设定的管理程序；
12、步骤b、管理员发出交叉口交通数据存储命令，再执行以下步骤：
13、（1）用户管理模块利用智能合约模块执行身份注册，用户管理模块设计并添加系统执行功能所需的智能合约；
14、（2）智能合约模块将接收的交通数据进行摘要计算并把交通数据混合加密成密文，发送给存储模块打包成文件存储到ipfs模块中，ipfs模块给存储模块返回文件hash地址；
15、（3）存储模块利用管理员的密钥加密ipfs模块返回的文件hash地址；
16、（4）最后由智能合约模块将加密的文件hash地址、混合加密密钥以及时间戳信息组成交通数据管理信息的状态信息结构表，并将其存储到交叉口区块链的状态数据库couchdb中；
17、步骤c、管理员发出交叉口交通数据调用命令，系统则执行以下步骤：
18、（1）智能合约模块验证管理员身份；
19、（2）用户管理模块利用zk-snarks技术的prove算法生成零知识证明π，然后提交给智能合约模块进行验证；
20、（3）在调用模块提交了零知识证明π至智能合约模块之后，智能合约模块将利用zk-snarks技术的verify算法来自动核实调用模块提交的零知识证明π、哈希值h与智能合约模块中保存的π'和哈希值h'是否匹配；
21、（4）零知识证明的验证通过后，管理员在调用模块输入索引信息关键词查询到该节点下的交通数据索引记录列表，输入管理员私钥之后解密索引信息，再通过索引信息获取并解密目标文件的hash地址，使用文件hash地址从ipfs模块中获取目标文件，经解密后得到交通数据明文。
22、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
23、本方案根据当前城市区域交叉口的实际情况，提出新的分布式交叉口交通数据管理系统及方法；首先搭建交叉口区块链网络，建立交叉口fabric联盟链，以各交叉口的rsu为区块链节点，节点记录同一份交通数据账本，实现交通区域内所有交叉口交通数据的记录存储，每个节点的账本数据相同，不易被攻击或泄露；此外，利用ipfs的存储特点对交叉口交通数据进行存储和调用，实现交叉口交通数据的管理，并将rsu和交叉口数据管理端设备加入该联盟链；通过利用区块链技术存储交叉口交通数据的管理信息，并利用ipfs存储和调用交叉口交通数据，有效克服当前交叉口交通数据中心化管理的弊端，提高交通数据管理的安全性和有效性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于，包括用户管理模块、智能合约模块、交通数据采集模块、存储模块、调用模块、区块链模块和IPFS模块；
2.根据权利要求1所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络基于Fabric网络技术框架构建，包括区块链网络节点设计：
3.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络的设计还包括对交通数据管理信息的存储设计：
4.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络的设计还包括对交叉口区块链网络的启动设计相关的配置文件，包括节点和管理员的身份证书和密钥，创始区块文件，Orderer节点的共识文件和Peer节点的角色及功能文件，在区块链网络所需配置文件完成后，实现网络中所有节点的启动，交叉口区块链网络启动完成；启动过程如下：
5.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：对执行数据管理功能的智能合约进行设计，包括设计用户管理链码和交通数据管理链码，区块链
6.根据权利要求1所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：对交叉口交通数据存储进行设计，具体步骤如下：
7.根据权利要求1所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：对交叉口交通数据调用设计，包括设计索引内容然后调用交通数据，设计的具体步骤如下：
8.基于权利要求1所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统的管理方法，其特征在于，所述步骤A中，管理员通过命令行交互的方式在交叉口数据管理端设备上直接使用区块链的RSU节点的前端接口和IPFS进行交叉口交通数据的管理。
...【技术特征摘要】
1.一种面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于，包括用户管理模块、智能合约模块、交通数据采集模块、存储模块、调用模块、区块链模块和ipfs模块；
2.根据权利要求1所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络基于fabric网络技术框架构建，包括区块链网络节点设计：
3.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络的设计还包括对交通数据管理信息的存储设计：
4.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：所述区块链网络的设计还包括对交叉口区块链网络的启动设计相关的配置文件，包括节点和管理员的身份证书和密钥，创始区块文件，orderer节点的共识文件和peer节点的角色及功能文件，在区块链网络所需配置文件完成后，实现网络中所有节点的启动，交叉口区块链网络启动完成；启动过程如下：
5.根据权利要求2所述的面向城市区域交叉口的交通数据管理系统，其特征在于：对执行数据管理功能的智能合约进行设计，包括设计用户管理链码和交通数据管理链码...
【专利技术属性】
技术研发人员：任传祥，鲁力，尹唱唱，袁晓娜，刘伟佳，任英伟，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。