[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

说明书

本发明提供了一种基于区块链信任模型的GPSR安全路由协议实现方法，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；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。本发明的一种基于区块链信任模型的GPSR安全路由协议实现方法，将移动边缘计算技术和区块链技术相结合，并设计了一种Tmbore信任模型，用于改进GPSR路由协议安全性，实现信任值的安全、可靠存储和路由节点真实性及可靠性的轻量级判别，提高了GPSR路由协议安全。

技术领域

本发明涉及车联网应用技术领域，具体涉及一种基于区块链信任模型的GPSR安全路由协议实现方法。

背景技术

车联网(Internet of Vehicle,IOV)作为智能交通系统的一项核心技术，在道路交通紧急事件信息实时传播、辅助安全驾驶、车辆间信息共享等领域发挥巨大作用。车辆间遵循DSRC协议广播位置、速度、方向和道路状况等消息，使得用户间传输的信息极易被恶意攻击者截获和伪造，而车联网路由协议数据由于缺少消息认证和完整性校验，也容易招受女巫攻击(Sybil)、槽洞攻击(Sinkhole)等路由消息伪造和欺骗，这些攻击将严重危害行车安全。

车联网路由协议主要有三类：基于拓扑的路由协议(Topology based routingprotocol,TBR)、基于位置的路由协议(Position based routing protocol，PBR)和基于地图的路由协议(Map based routing protocol,MBR)。GPSR是一种贪婪转发和边界转发相结合的地理位置路由协议。节点通过周期性地广播信标信号来互相获取邻居节点的位置信息，根据位置服务协议获得目的节点的位置信息。在贪婪模式下，当前节点选择距离目的节点最近的邻居节点作为下一跳路由，直至数据包到达目的节点。为避免路由空洞，协议采用边界转发模式。在边界转发模式下，在边界转发前将拓扑化简为平面图，GPSR使用相对邻域图(Relative Neighborhood Graph,RNG)或加百利图(Gabriel Graph,GG)来消除拓扑图中的交叉边，达到简化网络拓扑的目的，然后按照右手法则选择决定下一跳。

通过GSRP转发规则可知，该协议优势在于：

1)存储消耗较少，只依赖直接邻节点进行路由选择，避免了建立、维护、存储路由表所带来的存储冗余；

2)数据传输时延小，利用欧氏距离算法，选择最短的路径进行路由；

3)百分百的路由可达性，在保证网络连通性不被破坏的前提下，一定能够发现可达路由。

GPSR上述优势被广泛应用于车联网环境，目前大部分学者主要是针对其路由生成效率进行研究，如：于耕等使用距离、方向和邻居节点密度等参数改进了GPSR效率问题；高田翔等引入服务质量评估优化路径提高GPSR在城市交通条件下的效率问题。

但以上研究都忽视了协议存在的安全问题，即由于协议缺少对所广播位置消息的必要认证，导致路由消息的欺骗。有部分学者针对此提出一些解决方案，如：CharlesHarsch等提出一种基于密码体制以及地理位置信息检查机制，用于保证路由数据不被恶意节点篡改，但该方案中复杂的检测过程加大了车辆终端负荷及响应时延。宋立军等设计了一种GPSR协议与信号强度算法，保证了节点发送信标的正确性，但此算法并不适和装载于计算能力弱的车辆终端。G Guette等提出了基于可信计算平台模块(TPM,TrustedPlatform Module)架构的路由安全方案，该方案设计了车辆间的匿名安全通信机制，提高了车载网络安全性以及保密性，但安全性依赖于硬件架构，存在造价昂贵、部署不方便、灵活性较差等问题。