基于区块链的车载自组织网络安全共享与激励合约研究
发布时间：2021-01-28 16:11
随着智能交通的迅速发展,车载自组织网络（Vehicular ad-hoc network,VANET）为道路上的车辆提供了自组织的数据传输能力和路况预警功能,以便改善交通流量和减少道路拥堵。但是,当网络节点之间在不安全的通信信道中进行数据共享时,存在诸如身份的真实性和消息的可靠性等安全问题,对车辆和驾驶员构成重大威胁。车辆产生的大量交通数据都存储在可信中心数据库,致使其维护成本过高和调控效率缓慢,且易受单点攻击。另外,由于车载自组织网络还处在发展阶段,网络中的车辆参与信息交互的积极性并不高,急需一种激励或惩罚机制来促使节点之间的数据共享。针对以上的安全挑战,本文提出了一种为车载自组织网络的基于区块链的安全共享与激励合约方案。本方案的主要研究内容如下:（1）基于椭圆曲线上双线性配对性质,设计了一种数字签名方案应用于网络节点之间的数据共享过程,并结合区块链的分布式存储和密码学技术,确保了数据的安全性和可靠性。该方案将车辆作为感知节点,它可以感知数据并共享给其他节点,路侧单元作为共识节点,可验证消息的有效性和参与新区块的共识过程。通过安全性分析和通信开销分析表明,该方案满足去中心化、隐私保护...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相关工具的安装(2)假设，本实验由HypweledgerFabric构成的车载自组织网络联盟链中，有四种路
第五章基于区块链的VANET数据安全共享与激励合约仿真分析45图5.1相关工具的安装(2)假设，本实验由HypweledgerFabric构成的车载自组织网络联盟链中，有四种路侧单元节点，包括peer0和peer1两种节点、一个排序节点(Order)和一个证书节点(CA)。车辆节点作为客户端节点参与信息交互，并将道路数据进行数字签名上传给peer节点，peer节点可验证数据的有效性和转发。对相关节点的操作内容进行编写，然后发布到网络中并生成，如图5.2所示。图5.2创建及部署相关节点在相关目录下，下载fabric环境所需容器的可执行脚本，并编写各个节点所需进行的操作内容。如order节点部分，该节点的功能为收集车辆节点或其他节点上传的数据，
第五章基于区块链的VANET数据安全共享与激励合约仿真分析46并进行排序整理打包成区块，CA部分则由可信权威机构代表，负责验证车辆的身份和发放相关证书，peer0和peer1两种节点的身份不同，负责的功能也不相同。编写完成后为检查网络环境，使用了docker-compose启动所有容器。(3)当部署好order、CA、peer0和peer1四种节点后，则完成了一个简单的车载自组织网络联盟链部署，如图5.3所示。系统将生成各节点唯一的容器ID、镜像发布、命令名称和创建时间，以便各节点之间的信息交互。若需增加更多的节点，只需通过peer0和peer1两种不同的节点分别建立一个通道，并分别在各自的通道内添加相应的子节点。图5.3各个节点的基本信息综上，本人完成了四种节点的联盟链部署，以实现它们之间的信息交互。由仿真表明，本方案在车载自组织网络中实现以路侧单元作为联盟链的共识节点是可行的，且联盟链保证了成员之间的通信安全。然后，共识节点之间将按照事先编写好的激励合约相应的执行后一步操作，包括区块的共识与存储，或奖励分配等。另外，Hyperledgerfabric可允许多种SDK以支持各种不同的编程语言，如SDK-Java、SDK-Go和SDK-Node。5.2安全性分析上一小节，本人对方案的部署进行了仿真，并证实了本方案的可行性和可操作性。在本小节，本人通过考虑几个重要的安全特性，并更进一步的分析了本方案的安全性。车载自组织网络中保证数据的安全至关重要，本方案在节点之间的信息交互中用到了数字签名技术，保证了数据的不可否认性和可靠性，在数据存储时用区块链中的密码学技术使数据具有安全性和防篡改性，本文研究的这些方法满足信息交互和数据存储所需的安全性要求，几个相关特性如下所示：(1)去中心化与传统的车载自组织网络数据存储方式不同，本文采?
【参考文献】：
期刊论文
[1]博弈论在区块链中的应用研究[J]. 宋丽华,李涛,王伊蕾. 密码学报. 2019(01)
[2]基于区块链的应用系统开发方法研究[J]. 蔡维德,郁莲,王荣,刘娜,邓恩艳. 软件学报. 2017(06)
[3]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
[4]车载自组织网络在智能交通中的应用研究综述[J]. 程嘉朗,倪巍,吴维刚,曹建农,李宏建. 计算机科学. 2014(S1)
[5]车载自组织网络路由协议及研究进展[J]. 符媛柯,唐伦,陈前斌,龚璞. 计算机应用. 2013(07)
[6]车载自组织网络中基于椭圆曲线零知识证明的匿名安全认证机制[J]. 李晋国,林亚平,李睿,周四望. 通信学报. 2013(05)
[7]车载自组织网络关键技术[J]. 王昭然,谢显中,赵鼎新. 电信科学. 2011(01)
本文编号：3005286
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相关工具的安装(2)假设，本实验由HypweledgerFabric构成的车载自组织网络联盟链中，有四种路
第五章基于区块链的VANET数据安全共享与激励合约仿真分析45图5.1相关工具的安装(2)假设，本实验由HypweledgerFabric构成的车载自组织网络联盟链中，有四种路侧单元节点，包括peer0和peer1两种节点、一个排序节点(Order)和一个证书节点(CA)。车辆节点作为客户端节点参与信息交互，并将道路数据进行数字签名上传给peer节点，peer节点可验证数据的有效性和转发。对相关节点的操作内容进行编写，然后发布到网络中并生成，如图5.2所示。图5.2创建及部署相关节点在相关目录下，下载fabric环境所需容器的可执行脚本，并编写各个节点所需进行的操作内容。如order节点部分，该节点的功能为收集车辆节点或其他节点上传的数据，
第五章基于区块链的VANET数据安全共享与激励合约仿真分析46并进行排序整理打包成区块，CA部分则由可信权威机构代表，负责验证车辆的身份和发放相关证书，peer0和peer1两种节点的身份不同，负责的功能也不相同。编写完成后为检查网络环境，使用了docker-compose启动所有容器。(3)当部署好order、CA、peer0和peer1四种节点后，则完成了一个简单的车载自组织网络联盟链部署，如图5.3所示。系统将生成各节点唯一的容器ID、镜像发布、命令名称和创建时间，以便各节点之间的信息交互。若需增加更多的节点，只需通过peer0和peer1两种不同的节点分别建立一个通道，并分别在各自的通道内添加相应的子节点。图5.3各个节点的基本信息综上，本人完成了四种节点的联盟链部署，以实现它们之间的信息交互。由仿真表明，本方案在车载自组织网络中实现以路侧单元作为联盟链的共识节点是可行的，且联盟链保证了成员之间的通信安全。然后，共识节点之间将按照事先编写好的激励合约相应的执行后一步操作，包括区块的共识与存储，或奖励分配等。另外，Hyperledgerfabric可允许多种SDK以支持各种不同的编程语言，如SDK-Java、SDK-Go和SDK-Node。5.2安全性分析上一小节，本人对方案的部署进行了仿真，并证实了本方案的可行性和可操作性。在本小节，本人通过考虑几个重要的安全特性，并更进一步的分析了本方案的安全性。车载自组织网络中保证数据的安全至关重要，本方案在节点之间的信息交互中用到了数字签名技术，保证了数据的不可否认性和可靠性，在数据存储时用区块链中的密码学技术使数据具有安全性和防篡改性，本文研究的这些方法满足信息交互和数据存储所需的安全性要求，几个相关特性如下所示：(1)去中心化与传统的车载自组织网络数据存储方式不同，本文采?
【参考文献】：
期刊论文
[1]博弈论在区块链中的应用研究[J]. 宋丽华,李涛,王伊蕾. 密码学报. 2019(01)
[2]基于区块链的应用系统开发方法研究[J]. 蔡维德,郁莲,王荣,刘娜,邓恩艳. 软件学报. 2017(06)
[3]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
[4]车载自组织网络在智能交通中的应用研究综述[J]. 程嘉朗,倪巍,吴维刚,曹建农,李宏建. 计算机科学. 2014(S1)
[5]车载自组织网络路由协议及研究进展[J]. 符媛柯,唐伦,陈前斌,龚璞. 计算机应用. 2013(07)
[6]车载自组织网络中基于椭圆曲线零知识证明的匿名安全认证机制[J]. 李晋国,林亚平,李睿,周四望. 通信学报. 2013(05)
[7]车载自组织网络关键技术[J]. 王昭然,谢显中,赵鼎新. 电信科学. 2011(01)
本文编号：3005286
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