一种基于区块链的车联网节点数据安全通信方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111601258A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号202010410190.X(22)申请日2020.05.15(71)申请人浙江树人学院(浙江树人大学)地址312303浙江省绍兴市柯桥区杨汛桥镇江夏路2016号(72)发明人任条娟陈友荣郑佳莹陈浩刘半藤万锦昊陈秋霞苏子漪(74)专利代理机构绍兴市寅越专利代理事务所(普通合伙)33285代理人邓爱民(51)Int.Cl.H04W4/06(2009.01)H04W4/44(2018.01)H04W12/06(2009.01)H04L29/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于区块链的车联网节点数据安全通信方法(57)摘要本发明涉及基于区块链的车联网节点数据安全通信方法，是将整个网络划分成大小相同的蜂窝区域，并以区域为单位设计车联网联盟链和区域间公链，确保数据可追溯性，提高数据共识效率；在车辆数据通信过程中，采用车辆身份认证保证节点间的相互信任，并根据数据的紧急性不同将数据分成普通数据和紧急数据，普通数据在区域内通信，紧急数据在多个区域间通信，不同数据分类采用不同区块结构，提高了数据共识的效率；同时还考虑了车联网节点的运动情况，采用改进实用拜占庭容错共识方法，实现车联网节点的数据安全通信，能够抵御集中式数据存储带来的数据安全风险。本发明共识速度快，能够保护数据安全和信息隐私，降低了数据的存储空间，通信效率高。CN111601258ACN111601258A权利要求书1/3页1.一种基于区块链的车联网节点数据安全通信方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)：将车联网划分成大小相同的蜂窝式区域，以区域为单位设计车联网联盟链和区域间公链，通信基站、路边嵌入式设备以及车辆节点组成车联网联盟链，通信基站、路边嵌入式设备的边缘侧设备称为边缘节点；步骤2)：车联网节点执行基于云服务器和验证组的节点身份认证，认证成功允许其访问网络，继续执行步骤3)；认证失败拒绝访问，重新执行步骤2)；步骤3)：车辆节点的车载传感器对车辆进行监听，根据产生的数据进行哈希计算，并生成数字签名和数据包；将产生的数据分为普通数据和紧急数据，普通数据以包括车辆的位置、速度、方向、刹车状态、有效时间为主的车辆自身基本安全信息的数据，而紧急数据以包括交通事故、道路拥堵状态、实时路况、有效时间为主的特殊信息数据；判断产生数据的类型，若为普通数据则执行步骤4)，若为紧急数据则执行步骤7)；步骤4)：周围车辆接收到普通数据包，验证其数字签名；若验证通过，执行步骤5)，若验证失败，则删除当前数据后重新执行步骤3)；步骤5)：车辆节点将普通数据包在所在区域内广播，并提交给所在区域内的主节点，主节点将接收到的数据写入车联网区块的请求队列，存入区域通信交易列表并广播给区域内的其他主节点；车联网区块的结构由区块头和区块体构成，区块头包括时间戳、随机数、当前区块的哈希值、父区块哈希值和默克尔树根哈希值；区块体包括交易区块数据，交易区块数据由若干数据块构成，两两交叉计算哈希值；交易区块的数据块包含可存储的若干车辆数据条目和数据头信息，每个数据条目中的每条数据都包含时间戳、数据所有者公钥、元数据和条目哈希，元数据包括普通数据，条目哈希是每一个数据条目中时间戳、数据所有者公钥和元数据三类数据的总哈希值；数据头信息包含时间戳和数据块的哈希值；步骤6)：车辆节点所在区域内除了选取主节点外，还选取部分节点作为副本节点，若主节点存在恶意行为，则在副本节点中重新挑选节点作为主节点；确定好主节点后，车联网节点按照一致性协议来执行区域内共识机制，完成车联网区块共识；所在区域内的主节点群中最先被验证通过的车联网区块会被保留，而其他主节点生成的车联网区块则被删除，然后执行步骤10)；步骤7)：车辆节点所在区域中的边缘节点接收到紧急数据包后，验证其数字签名，若验证通过，则计算对该紧急数据感兴趣的区域，广播通知感兴趣区域间所有的车辆节点，然后执行步骤8)；若验证失败，则删除当前数据，跳转至步骤3)；步骤8)：车联网节点执行区域间共识机制，即将紧急数据提交给车联网公链的主节点，车联网公链的主节点将接收到的紧急数据写入新车联网区块的请求队列中，并存入公链通信交易列表内，且广播给感兴趣区域间的其他主节点；步骤9)：感兴趣区域间的主节点群中最先被验证通过的车联网区块会被保留，而其他主节点生成的车联网区块则被删除，继续执行步骤10)；步骤10)：车联网区块生成后，在每个车联网节点的列表上对数据进行更新。2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的车联网节点数据安全通信方法，其特征在于：所述步骤2)中的节点身份认证方法具体如下：2.1)云服务器存储和