[发明专利]一种面向区块链车联网信息共享过程的性能预测方法

权利要求书

1.本发明提供一种面向基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法，创建了车辆共享信息过程的理论模型，对车联网网络和区块链进行了模拟，监测给定区块链配置方案下车联网信息共享的性能表现，起到预测基于区块链的车联网信息共享性能的效果；该方法包括以下步骤：

1)模型创建：本步骤根据基于区块链的车联网信息共享过程的研究，创建了其理论模型：首先根据输入参数文件InputConfig，初始化道路和车辆的相关信息，然后分析了车辆共享信息的全过程，包括车辆发送信息、RSU节点接收信息、信息打包上链和区块共识；

2)车联网模拟：本步骤对基于区块链的车联网信息共享过程中的车联网信息共享过程进行模拟；我们分析了车联网中车辆驶向道路、正在行驶和驶离道路三个过程，将车联网信息共享过程分为三个过程，在车辆驶向道路时，初始化车辆信息；车辆在道路中正在行驶时，初始化信息内容，在车辆试图发送信息时，搜索离车辆最近的RSU节点，将信息发送给该RSU节点；在车辆驶离道路时，将其标注为驶离状态，不再关注该车辆；

3)区块链模拟：本步骤对基于区块链的车联网信息共享过程中的区块链进行模拟；从输入参数文件InputConfig获得与区块链相关的信息，初始化区块、交易和节点信息；通过事件队列存放创建区块和接收区块两类事件，事件按照时间顺序依次发生，该队列会不断更新，直至模拟时间结束；模拟结束后，输出各RSU节点的区块链账本；

4)性能预测：本步骤对步骤1)、步骤2)和步骤3)中收集到的区块链账本和车辆信息进行分析，根据性能指标的计算方法，得到本次模拟的性能预测结果；结合区块链和车联网的服务需求，本发明选取的性能指标为吞吐量、延迟和区块利用率；其中，吞吐量和延迟反映了基于区块链的车联网对于信息的处理能力，它们容易受到区块链配置方案的影响；区块利用率反映了基于区块链的车联网中区块的使用情况。

2.根据权利要求1中所述的一种面向基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法，其特征是，在步骤1)中，进行模型创建；输入参数文件InputConfig，该参数文件中包含了与车联网相关的道路信息，如道路长度、RSU节点数量及位置等，以及和区块链相关的配置信息，如区块大小、生成区块的时间间隔、网络协议及延迟等；首先，对车辆信息进行初始化，并在车辆驶达道路时，为其创建一则信息；其次，当车辆试图将信息发送给路边节点(RSU)时，在车辆附近搜寻可发送的RSU节点，将信息发送给离车辆最近的RSU的交易池T中；然后RSU节点负责将交易池T中的信息打包生成相应的区块B；最后，系统将区块B共识给车联网网络中的其他链中RSU节点，在每个RSU节点的区块链账本中存储该区块；共识完成后，区块B被添加到区块链中。

3.根据权利要求1中所述的一种面向基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法，其特征是，在步骤2)中，对车联网信息共享过程进行模拟；首先，输入道路Road、模拟时间simTime和模拟车辆总数V_n；其次，当车辆驶入道路Road时，为该车辆v创建一则随机信息，并初始化信息的具体内容，从而模拟该车辆在道路行驶过程中共享的信息，并将该车辆添加到TravellingVehicle数组中，标记为正在行驶的车辆；然后，当车辆试图共享信息时，在车辆当前所在位置附近搜索可通信的RSU节点，存在就将信息发送给RSU节点，不存在就继续行驶并重新搜索；最后，遍历TravellingVehicle数组，判断车辆是否驶离道路，如果驶离则将该车辆从TravellingVehicle数组中移除。

4.根据权利要求1中所述的一种面向基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法，其特征是，在步骤3)中，进行区块链模拟；本步骤对基于区块链的车联网信息共享过程中的区块链进行模拟；从输入参数文件InputConfig获得与区块链相关的信息，初始化区块、交易和节点信息；在模拟过程中，我们内置了一个事件队列，这个队列会不断生成新的事件，直至模拟时间结束；事件的内容分为创建区块和接收区块，分别模拟了区块链中矿工挖矿和共识接收两个过程；在模拟结束后，将各RSU节点的区块链账本输出给性能预测组件，用于最后计算本次模拟的给定区块链配置方案下车联网信息共享过程的性能表现。

5.根据权利要求1中所述的一种面向基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法，其特征是，在步骤4)中，进行性能预测；本步骤对步骤1)、步骤2)和步骤3)中收集到的区块链账本和车辆信息进行分析，根据性能指标的计算方法，得到本次模拟的性能预测结果；结合区块链和车联网的服务需求，本发明选取的性能指标为吞吐量、延迟和区块利用率；其中，吞吐量和延迟反映了基于区块链的车联网对于信息的处理能力，它们容易受到区块链配置方案的影响；区块利用率反映了基于区块链的车联网中区块的使用情况；选择的性能预测指标和计算方法，具体如下：

(1)吞吐量Throughputs：简称TPS，指在车联网的信息共享中，在一定时间内信息被打包上链的效率；统计区块链账本中记录的总信息数量totalInformation，以及模拟时间simTime：

(2)延迟Latency：简称L，指信息从开始发送到该信息被打包上链的总耗时；它用来衡量系统的通信延迟；统计区块链账本中所有交易的信息共享传播和共识的总延迟totalLatency：

(3)区块利用率Block Used Rate：简称BUR，指每个区块空间的使用率；统计区块链账本中记录的总区块数量totalBlock，区块大小size及所有交易大小的综合totalTransaction：