[发明专利]一种基于HashGraph的车联网分布式信任系统及信任值计算方法

说明书

本发明提供了一种基于HashGraph的车联网分布式信任系统及信任值计算方法，包括：OBU层，用于实现车辆节点对信息的感知、采集、计算以及通信功能；RSU层，为路测单元构成的网络层，作为固定通信节点，为车辆节点无线接入提供服务，并转发路况信息；后台可信中心(TC)，为接入网络中的节点分发密钥，完成节点身份的注册、撤销或认证；以及HashGraph区块链网络，HashGraph区块链节点设置在车联网节点上，多个所述HashGraph区块链节点形成了所述HashGraph区块链网络。本发明的一种基于HashGraph的车联网分布式信任系统及信任值计算方法，将区块链3.0技术—HashGraph用于车联网信任机制研究，解决传统车联网信任机制中心化单点故障问题，且HashGraph可并行处理10³～10⁴笔交易，满足车联网实时性需求。

技术领域

本发明涉及车联网安全应用技术领域，具体涉及一种基于HashGraph的车 联网分布式信任系统及信任值计算方法。

背景技术

车联网以移动车辆为信息感知对象，通过人、车、路实时互联实现智能交 通管理和决策。车联网的实现依赖于各种传感技术、无线通信技术和互联网技 术等，且具有通信网络拓扑结构自主、变化频繁等特点，使车联网节点面临比 传统网络节点更多的复杂网络攻击，而传统认证授权机制无法有效解决此类问 题。如：车辆节点快速移动导致通信网络频繁切换、有效链接短暂，难以进行 有效的身份认证授权和访问控制；车辆节点在多跳通信过程中兼备消息产生和 转发的功能，容易招受攻击者篡改、伪造交通信息、恶意欺骗身份和位置；部 分自私节点可能时而提供转发、协同服务，时而拒绝服务，降低车联网的可用性。

车联网信任机制将社会学中的信任概念引入信息安全领域，通过分析通信 节点对通信双方交互过程中的行为管理，引入经验的概念量化信任关系，模拟 社会网络中信任关系的主观性、短暂性和可度量性，计算通信节点之间对彼此 行为交互情况的信任程度，解决车辆节点的可信问题。

国内外学者对车联网信任机制模型做了大量研究。Tan等提出了车联网信 任模型的概念，对车辆节点的历史行为进行细粒度的消息认证，预演节点行为 的变化趋势，动态地调整授权策略。该模型通过甄别可信车辆和非可信车辆为 驾驶决策提供支持。陈蔚等提出一种层次分析方法的车联网多因素信誉评价模 型，反映车辆不同场景信誉的同时，检测出恶意节点，提高车辆接收真实信息 的决策正确率。陶敏等提出一种基于人为因素的信任评估算法，算法通过在线 社会网络评估驾驶员的忠诚度，有效提高了对不忠节点的检测率。李从东等将 消息可靠性处理和信誉模块紧密连接，既保证车联网内车辆消息可靠传播，也 对车辆发送的消息做出可靠性处理。王旭博等建立了一种新型的车联网数据融 合信任模型，应用统计方法对节点信誉度进行综合评估，有效识别恶意节点。Qin Li等设计了一种新型的车联网信任模型，其健壮性和容错性可在中心节点 故障条件下抵御内、外部恶意节点攻击。Basheer等设计了一种消息信任模型， 通过记录车辆历史行为，阻止不忠节点传播恶意消息。

上述研究有效防范了车联网恶意节点的攻击，但都是基于中心化的信任值 处理，计算和存储信任值的中心服务器易遭受攻击，信任值缺乏完整性和可靠 性。此外，由于中心服务器距离车辆终端较远，无法满足车联网实时、短时延、 高效传输时空数据的需求。近年来区块链技术得到快速发展和广泛应用，该技 术取代传统的中心化服务，采用分布式共识机制，保证数据的不可篡改、不可 否认和可追溯性，一些学者开始研究将区块链技术与车联网信任机制相结合， 设计基于区块链的分布式信任模型。李凤祥等提出了基于区块链的信任体系， 并利用位置证明替换工作量证明，采用贝叶斯概率公式判断消息的真实性，但 无法解决区块链出块时延和车联网时空类数据实时性的矛盾。杨哲等设计了基 于智能合约的车辆访问控制策略，但智能合约平台处理时延制约了访问控制的 实施。