[发明专利]一种基于区块链信任模型的GPSR安全路由协议实现方法

权利要求书

1.一种基于区块链信任模型的GPSR安全路由协议实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10可信任机构TA根据RSA算法初始化车辆网系统参数，为车辆及RSU颁发公私钥对及身份证书；

S20车辆进入车联网时进行入网身份认证；

S30任一节点车载单元OBU_i完成入网认证后周期性广播真实坐标位置，基于Tmbore信任模型调整OBU_i的信任值，并根据信任值完成节点路由角色的判别和区块链存储；

S40安全路由计算，当车联网OBU_i使用GPSR路由算法计算可靠下一跳时，首先搜索区块链，查询邻居节点路由状态标识并判断节点角色状态，筛选出可信邻居节点后根据贪婪算法和边界转发算法计算出下一跳路由节点，实现消息转发；

其中，可信任机构TA、车载单元OBU_i、路侧单元RSU均处于移动边缘网络框架下；

所述S30步骤包括：

S31车辆OBU_i周期性广播Hello消息包V2，内容为车辆ID_vi、当前的坐标信息Beacon及对消息的签名Sign(V2)，其中V2＝(Area_vi,ID_vi,Beacon,P_vi,Time₁)；

S32 OBU_i周边车辆及RSU收到广播的坐标位置消息后，执行：检测时间戳有效性：|T-Time₁|ΔT；提取公钥验证签名的合法性：Sign_Svi＝(V2)^Pvimod n；验证通过后，触发智能合约验证OBU_i所发布位置坐标真实性；

S33车辆路由标识更新，OBU_x—RSU：{ID_vx,ID_vi,Result,Time₂}，周边车辆OBU_x完成对OBU_i的位置认证，将结果Result发送至RSU，RSU计算ΔT＝Time₂-Time₁，统计ΔT±T_ran时间范围内的OBU_i发送位置真实的数量大于则节点位置状态Status＝True，反之Status＝False；其中N为RSU接收的验证结果的数量；

S34 RSU获得车辆节点新的Status状态值后，触发位置标识更新智能合约算法，计算并更新车辆信任值；

S35 RSU更新车辆路由状态标识，RSU通过TDH-PBFT共识算法，将更新后的车辆路由状态标识发布至云边链网络；

所述S32中的智能合约算法为：

S321输入参数：接收的源信号强度rssi，OBU_i所在地理坐标信息Beacon；

S322利用验证节点和发送节点的位置坐标，计算出RSU节点与OBU_i间的距离g，验证过程：

其中：Lat1、Lung1表示OBU_i经纬度，Lat2、Lung2表示验证节点经纬度；a为两点纬度之差，a＝Lat1-Lat2，b为两点经度之差，b＝Lung1-Lung2；常量6378.137为地球半径；

S323根据接收信号强度，计算验证节点和发送节点OBU_i间的距离值d：

d＝10^{((abs(rssi)-A)/(10*n))}

其中：A为发射端和接收端1米间隔的信号衰减强度；n表示环境衰减因子；

S324判断d与g之差是否满足|d-g|＜D_ran，若满足，则判定OBU_i发送位置真实，函数返回结果Result＝1；否则返回结果Result＝0；

所述S34中位置标识更新智能合约算法包括：

S341输入：协同认证总数Num，车辆身份信息Area_vi，ID_vi和验证后的状态Status；

S342调用Search()函数，完成如下操作：根据参数车辆区域号Area_vi、ID_vi检索定位至车辆信息所在区块，匹配时间戳最新的路由标识分支，获取车辆节点状态标识Status及历史信任值Lastvalue；并调用Value()函数；

S343Value()函数完成操作：利用Tmbore信任模型计算得出车辆最新信任值TrustValue，过程为：根据协同认证总数Num分析其活跃度A(n)，根据Lastvalue计算历史影响度ω(Δt)，根据路由标识中的Status进行行为评价；

S344调用Generate()函数：将身份与最新的信任值绑定，形成key(Area_vi,ID_vi,Time)-value(P_vi,status,TrustValue)数据结构，生成新的路由状态标识；

所述Tmbore信任模型为：

S351车辆结点分为可信节点C_Trust、半可信节点C_normal以及不可信节点C_abnormal，其中C_Trust的信任值∈(0.8,1)，C_normal的信任值∈[0.5,0.8]，节点C_normal不可参与路由生成；C_abnormal的信任值∈[0,0.5)，节点C_abnormal需从车联网系统中删除；系统包含n(n∈Num，n≥3)个半可信的车辆节点；车辆节点在逻辑上可以划分为m个互不相交的集合，每个集合内的节点数为G_i(i∈{1,……,m})；系统中可信节点(C_Trust)半可信节点(C_normal)不可信节点(C_abnormal)；

S352车辆结点的行为分为正常、故障及恶意行为，正常行为表示车辆广播自身位置坐标真实可信且路由传输稳定的行为，故障行为代表因为外在因素导致的节点路由失误的行为；恶意行为表示节点对系统进行攻击的行为，该攻击的行为包括路由伪造、拒绝服务、篡改；

所述S40步骤包括：

S41 OBU_i可能为路由源头，也可为路由中间转发节点；OBUx为OBUi周边待认证的路由车辆节点，OBU_i收集周围节点广播的位置信息{Area_vi,ID_x,Beacon,P_vi,Time₀}；

S42OBU_i进行路由角色判别；

S421利用智能合约执行Search()函数，输入节点的区域号Area_V和ID_vi，检索区块中车辆存在性，若存在代表车辆身份合法，提取该车辆路由状态标识；

S422若车辆标识TrustValue∈(0.8,1)，表明车辆为可信路由节点；若TrustValue∈[0.5,0.8]则忽略该节点；若TrustValue∈[0,0.5)则向RSU检举恶意节点：{Area_vi,ID_vi,ID_x,Error_vi,Time}，RSU将恶意节点信息反馈给TA进行身份撤销处理；

S43 OBU_i进行路由转发，OBU_i从可信节点中利用贪婪算法计算出下一跳路由节点；若发生路由空洞则使用边界转发进行路由节点选择。