[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

说明书

本发明涉及一种基于区块链车联网信息共享过程的性能预测方法。首先，我们将车辆信息共享过程从复杂的车联网场景中抽象出来，建立了基于区块链的车联网信息共享过程的理论模型。其次，在理论模型的指导下，我们模拟了车辆在行驶过程中信息从发送到打包上链的整个流程，包括车辆发送信息、路边节点接收信息、信息打包上链和信息通过共识被其他节点接收的全过程。最后，根据定义的性能指标计算方法和收集到的相关指标信息，我们就可以计算并预测出给定区块链配置方案下车联网信息共享过程的性能表现。本发明目的在于解决在车联网信息共享中应用区块链带来的性能预测难题，进而帮助设计人员在车联网信息共享中制定更好的区块链方案。

技术领域

本发明属于区块链技术应用领域，尤其是面向基于区块链的车联网信息共享系统的性能预测领域，用于预测给定区块链配置方案下车联网信息共享的性能表现。本发明建立了基于区块链车联网信息共享的理论模型，针对车联网和区块链进行模拟，从而达到在给定区块链配置方案下，自动预测车联网系统性能表现的目的。

背景技术

车联网指车与路、人、互联网等进行信息共享的大系统网络。车联网用于在事物、车辆和环境之间建立互连关系，从而达到彼此间传输数据和信息的目的，以提高驾驶安全性和体验。它可以智能地分析、处理和存储越来越多的联网车辆产生的海量数据，例如V2V(Vehicle to Vehicle)、V2I(Vehicle to Infrastructure)、V2RSU(Vehicle to RSU)的通信数据。车辆间共享的信息如交通拥堵信息、道路事故信息、应急信息等。通过车辆之间的信息智能交互，车联网可以为这些车辆提供通用的、革命性的服务，为用户提供优质和安全的驾驶体验。在该网络中，车辆间的信息共享通常是多方参与的(如传感器厂家、车辆拥有者、保险公司等)，参与者之间存在利益冲突，因此无法做到相互完全信任。在这样的背景下，现有的车联网信息共享只依靠共享者双方的担保和信用，这在无形中给车辆的信息共享增加了安全风险。因此，考虑到车辆共享的信息面临可能被篡改的问题，很多车辆节点不愿意在网络中共享信息。区块链是一种通过去中心化方式实现可信交互的技术，能够对数据进行严格的保护，任何一方都无法完全控制或独立修改数据，只能严格遵循规则以及特有的共识对数据进行更新。在基于区块链的车联网中，节点将信息打包至区块中，其余节点根据共识机制，对该区块进行验证。当且仅当该区块通过共识后，该区块才能链接至区块链上，链中节点都将存储该区块中打包的信息，该信息因而得到了严格的保护，不会被某一节点完全控制或独立修改。因此，在车联网信息共享中应用区块链技术，能够充分的保障网络中信息的安全。

除了上述的安全性问题，性能也是车联网设计时需要考虑的一项重要指标。特别的，与其它类型物联网相比，车联网对于吞吐量和延迟的性能要求更高。例如，车辆在高速行驶过程中需要及时进行决策，来响应周边车辆和路况的变化，从而避免交通安全事故的发生，这就要求车联网网络具有高吞吐量和低延迟。车联网中，一般从路边节点、车辆节点、信道带宽等角度出发，考虑车联网信息共享的设计方案。在基于区块链的车联网中，区块链技术解决了它信息共享时的安全性难题，但由于增加了区块链节点的共识过程，降低了对信息的处理能力，信息共享的延迟也不可避免地增加。因此，在设计基于区块链的车联网时，研究人员应重点关注区块链配置方案的设计，如共识机制的选择、区块参数配置和交易参数配置，否则不仅会导致车联网对信息的处理能力和延迟表现不能满足车联网的性能需求，而且会导致区块链资源的浪费，甚至阻碍网络的正常工作，以至于出现安全事故问题。因此，在部署基于区块链的车联网时，要对其信息共享过程进行充分的性能评估，以满足车联网正常工作需求。