CN116155958A - 一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质 - Google Patents

一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质 Download PDF

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CN116155958A CN202310420819.2A CN202310420819A CN116155958A CN 116155958 A CN116155958 A CN 116155958A CN 202310420819 A CN202310420819 A CN 202310420819A CN 116155958 A CN116155958 A CN 116155958A
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姜晓枫
杨坚
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Abstract

本发明公开了一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质，包括如下步骤：S1：网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点；S2：每个边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L；S3：智能合约计算边缘节点以外的其他节点的邻居数量；S4：选择邻居数量最高的一个节点n并将节点n标记为区块链节点；S5：查找节点n的邻居节点m，将节点m的状态标记为非区块链节点；S6：选择除节点n之外的邻居数量最高的一个节点，重复步骤S4和S5，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；该信息收集方法提高了整体检测效率。

Description

一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质
技术领域
本发明涉及车联网信息通信技术领域，尤其涉及一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质。
背景技术
随着车联网规模的不断扩大，车联网向着智慧车联网的方向不断发展，满足人们需求的各种网络应用不断扩充。目前车联网中的信息交互不光包括车与云平台之间的交互，还涉及车与车之间的通信、车与人之间的通信以及车与路边固定设施之间的通信。然而由于车联网的无线通信环境，导致在通信过程中可能存在如信息篡改、信息欺骗、信息泄露等安全隐患，因此建立可信的车联网信息交互架构尤为重要。然而随着车联网规模的不断扩大，以网络物理***作为集中的信息基础设施的集中式车联网信息管理架构存在着效率低下、隐私丧失、资源浪费等问题，未来的车联网必然是以分布式无中心信任为主、集中式管理为辅的混合式信息交互架构。
区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的链式数据结构，并以密码学方式保证不可篡改和不可伪造的分布式去中心化账本，能够安全存储简单的、有先后关系的、能在***内进行验证的数据。它是利用块链式数据结构验证与存储数据，利用分布式节点共识算法生成和更新数据，利用自动化脚本代码（智能合约）来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式。区块链具有不可篡改性、可验证性、可追溯性和安全性等特点。首先，不可篡改性指的是一旦信息经过验证并添加至区块链，则无法篡改，由于区块需要经过***各节点的一致性验证，因此单个节点上对数据的修改是无效的；其次，可验证性与可追溯性是由于每个区块都带有时间戳，且区块中的数据存储是永久的，因此可通过区块进行数据验证与追溯；最后，安全性是由于区块链采用非对称密码学技术对数据进行加密，同时借助共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击，因此网络具有较高的安全性。
在车联网信息交互过程中，车辆通过多个传感器建立无线通信，进行分布式感知和协同处理，包括交通状态监测和道路环境检测等。信息交互可能会带来的信息泄露和节点冒充等问题严重威胁汽车的安全和隐私。目前已提出的信任机制既不具有可持续性，也容易受到各种网络攻击的影响，而且传统手段依赖于信任中心。受信任的中心不仅可能为了利益而泄露用户的隐私，而且很容易受到攻击。为了给汽车提供安全可靠的信息交互方式，使用区块链技术可以有效解决上述问题，区块链通过使用不可变的分布式账本和智能合约，可以很好地解决分布式网络中的安全信息交互的问题。
但传统用区块链解决车联网的信息交互方案里，区块链一般部署于大量节点中，没有考虑到随着时间的延长，节点数量过多会导致区块链规模***式增长。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质，选择部分节点作为区块链节点部署区块链网络，提高了整体检测效率，降低了区块链的存储开销。
本发明提出的一种车联网分布式信息收集方法，包括如下步骤：
S1：网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点，将其他节点标记为未确定节点；
S2：在智能合约内初始化节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS，每个所述边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L，用于保存与所述区块链节点相连的链路；
S3：智能合约计算所述边缘节点以外的其他节点的邻居数量，并按顺序对所述邻居数量进行排序；
S4：选择所述邻居数量最高的一个节点
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S6：选择除节点
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之外的邻居数量最高的一个节点，重复步骤S4和S5，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；
S7：节点将收集到的车辆信息签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，以实现信息的分布式收集。
进一步地，最终得到的所述区块链节点监听智能合约事件，得到最终的节点状态表、邻居表和链路表，所述区块链节点参与区块链的共识过程。
进一步地，在步骤S4：选择邻居数量最高的一个节点
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标记为区块链节点中，具体包括：
选择邻居数量最高的一个节点
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相连的链路加入到所述链路表L中；
若为其他状态则忽略。
一种车联网分布式信息收集***，包括查找标记模块、初始化模块、计算模块、节点选择模块、查找邻居节点模块、循环模块和上传广播模块；
查找标记模块用于网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点，将其他节点标记为未确定节点；
初始化模块用于在智能合约内初始化节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS，每个所述边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L，用于保存与所述区块链节点相连的链路；
计算模块用于智能合约计算所述边缘节点以外的其他节点的邻居数量，并按顺序对所述邻居数量进行排序；
节点选择模块用于选择所述邻居数量最高的一个节点
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之外的邻居数量最高的一个节点，重复所述节点选择模块和所述查找邻居节点模块，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；
上传广播模块用于节点将收集到的车辆信息签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，以实现信息的分布式收集。
进一步地，所述节点选择模块包括选择模块、第一节点转标模块和第一忽略模块；
选择模块用于选择邻居数量最高的一个节点
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；
第一节点转标模块用于若所述节点
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一种计算机储存介质，所述计算机储存介质上存储有若干分类程序，所述若干分类程序用于被处理器调用并执行如上所述的车联网分布式信息收集方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明提供的一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质的优点在于：本发明结构中提供的一种车联网分布式信息收集方法、***及储存介质，利用区块链技术的不可篡改性、可验证性、可追溯性和安全性等特点，采用分布式信息收集方法，并选择部分节点作为区块链节点部署区块链网络，可以降低区块链的广播特性给区块链网络带来的额外流量，也可以降低其对带宽的影响，实现车联网信息的安全交互与共享，提高了整体检测效率，降低了区块链的存储开销。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为边缘节点选择的示意图；
图3为图1中的局部流程图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1和3所示，本发明提出的一种车联网分布式信息收集方法，包括如下步骤S1至S7：
S1：网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点，将其他节点标记为未确定节点；
***初始化模块主要用于对整个车联网***进行初始设置。其流程如下：首先，网关查找边缘节点，边缘节点有两种类型：网关节点和连接到服务器的节点，如图2中的RSU1、RSU4、RSU5和RSU6，这些节点能够覆盖区块链网络内的起始链路和终点链路，因此选择RSU1、RSU4、RSU5和RSU6作为运行区块链程序的初始节点，暂时承担接收交易和参与共识的责任。接着，网关在智能合约内初始化状态表，将边缘节点状态标记为区块链节点（可以将区块链节点简称为B-NODE），其他节点状态标记为未确定节点（可以将未确定节点简称为UNKNOWN）。同时，网关还要在智能合约上初始化空的邻居表和空的链路表以及节点信息表，这些工作完成后，启动区块链程序，网络中的每个节点将其邻居和对应的信息分别上传到邻居表、链路表和信息表中。
S2：在智能合约内初始化节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS，每个所述边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L，用于保存与所述区块链节点相连的链路；
为了节省路边单元RSU的计算和存储资源，仅选择部分节点作为区块链节点，节点选择策略必须满足如下要求：任意一条链路被至少一个区块链节点所监控。因此，该问题可描述为：如何选择尽可能少的节点作为区块链节点，使得任意一条链路连接着至少一个区块链节点。
具体选择策略如图2所示。输入为节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS中取出链路号得到的链路列表，输出为最终节点状态表和区块链节点。
首先，初始化一个空的列链路表L，用来保存与B-NODE相连的链路。将区块链网络内的边缘节点标记为B-NODE，并将与它们相连的链路加入L，边缘节点是组成区块链网络的初始节点，将参与随后的共识过程。
S3：智能合约计算所述边缘节点以外的其他节点的邻居数量，并按顺序对所述邻居数量进行排序，附图3中将邻居数量简称为度；
按照邻居数量进行降序排列。
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S6：选择除节点
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之外的邻居数量最高的一个节点，重复步骤S4和S5，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；
从按照降序排列的邻居数量中选择除节点
Figure SMS_66
之外的邻居数量最高的一个节点；所得到的最终节点状态表FST和区块链节点以智能合约事件的形式被所有节点侦听，一旦一个节点被标记为B-NODE，它就会参与到共识过程中。
S7：节点将收集到的车辆信息签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，以实现信息的分布式收集。
节点将收集来的车辆信息进行周期***互，这些数据由各个节点签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，使得每个节点都能随时访问其他节点的数据并执行相应的算法，实现了信息的分布式收集。
区块链节点周期性读取接收和发送的数据包信息，所有节点监听智能合约事件，并获得全网节点的信息。
通过步骤S1至S7，利用区块链技术的不可篡改性、可验证性、可追溯性和安全性等特点，采用分布式信息收集方法，并选择部分节点作为区块链节点部署区块链网络，实现车联网信息的安全交互与共享，降低区块链的存储开销。
区块链通过使用不可变的分布式账本和智能合约，可以很好地解决车联网中的信息安全交互问题；车辆数据由各个RSU节点签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，使得每个节点都能随时访问其他节点的数据并执行相应的算法，实现了信息的分布式收集。
本实施例提出的车联网分布式信息收集方法选择部分RSU节点作为区块链节点，可以降低区块链的广播特性给区块链网络带来的额外流量，也可以降低其对带宽的影响，因而该收集方法仅需选出部分节点作为区块链节点，就能获取全局链路信息，实现资源开销最小化和效益最大化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车联网分布式信息收集方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点，将其他节点标记为未确定节点；
S2：在智能合约内初始化节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS，每个所述边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L，用于保存与所述区块链节点相连的链路；
S3：智能合约计算所述边缘节点以外的其他节点的邻居数量，并按顺序对所述邻居数量进行排序；
S4：选择所述邻居数量最高的一个节点
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之外的邻居数量最高的一个节点，重复步骤S4和S5，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；
S7：节点将收集到的车辆信息签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，以实现信息的分布式收集。
2.根据权利要求1所述的车联网分布式信息收集方法，其特征在于，最终得到的所述区块链节点监听智能合约事件，得到最终的节点状态表、邻居表和链路表，所述区块链节点参与区块链的共识过程。
3.根据权利要求1所述的车联网分布式信息收集方法，其特征在于，在步骤S4：选择所述邻居数量最高的一个节点
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若为其他状态则忽略。
4.一种车联网分布式信息收集***，其特征在于，包括查找标记模块、初始化模块、计算模块、节点选择模块、查找邻居节点模块、循环模块和上传广播模块；
所述查找标记模块用于网关查找区块链网络中的边缘节点，并将边缘节点标记为区块链节点，将其他节点标记为未确定节点；
所述初始化模块用于在智能合约内初始化节点状态表ST、邻居表NT和链路表LS，每个所述边缘节点将邻居节点和相应链路上传至区块链，并初始化一个空的链路表L，用于保存与所述区块链节点相连的链路；
所述计算模块用于智能合约计算所述边缘节点以外的其他节点的邻居数量，并按顺序对所述邻居数量进行排序；
所述节点选择模块用于选择所述邻居数量最高的一个节点
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的状态为非区块链节点则忽略；
所述循环模块用于选择除节点
Figure QLYQS_32
之外的邻居数量最高的一个节点，重复所述节点选择模块和所述查找邻居节点模块，直至链路表L和链路表LS一致后结束，智能合约得到最终的节点状态表FST和区块链节点；
上传广播模块用于节点将收集到的车辆信息签名后上传，经由广播机制发送给所有区块链节点，以实现信息的分布式收集。
5.根据权利要求4所述的车联网分布式信息收集***，其特征在于，所述节点选择模块包括选择模块、第一节点转标模块和第一忽略模块；
所述选择模块用于选择邻居数量最高的一个节点
Figure QLYQS_33
；
所述第一节点转标模块用于若所述节点
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所述忽略模块用于若为其他状态则忽略。
6.一种计算机储存介质，其特征在于，所述计算机储存介质上存储有若干分类程序，所述若干分类程序用于被处理器调用并执行如权利要求1至3任一所述的车联网分布式信息收集方法。
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