【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于区块链和车联网领域，具体为在基于区块链的车联网系统中一种预奖惩机制的信任管理方法。
技术介绍
1、随着车联网技术的迅速发展，车辆之间的信息交换已成为智能交通系统中的重要组成部分。然而，车联网环境面临着诸多挑战，包括数据安全性、信息可信度和信任管理等问题。传统的车联网系统往往依赖于中心化的信任机构来管理车辆之间的通信和数据交换，但这种方式容易受到单点故障和恶意攻击的影响，导致系统的不稳定性和安全性问题。为了解决这些问题，研究者们开始探索基于区块链技术的车联网信任管理方法。区块链作为一种去中心化的分布式账本技术，能够保障数据的安全性和可信度，使得车辆之间的通信更加安全可靠。同时，预奖励机制作为一种激励措施，能够有效地提高车辆节点的行为合规性和诚信度，促进系统的良性运行。
2、然而，现有的车联网信任管理方法还存在一些问题，例如对车辆行为的准确预测、奖惩机制的合理设计以及共识算法的效率和安全性等方面仍有待进一步提升。因此，开展基于区块链的车联网信任管理研究具有重要的理论和实践意义，能够为智能交通系统的发展和应用提供更加可靠和安全的技术支持。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术旨在构建一个创新的车联网信任管理模式，通过将区块链技术与预奖励机制相结合，解决传统车联网系统中存在的数据安全性、信息可信度和信任管理等方面的问题。通过建立安全可靠、智能高效的信任管理系统，促进车辆之间的信息交换和数据共享，推动智慧交通系统的发展和应用，实现更安全、更可靠的智慧交通运输。
2、技术方案：基于区块链的车联网系统中一种预奖惩机制的信任管理方法：包括以下几个步骤：
3、1)构建基于区块链的车联网信任管理模型；
4、2)构建了一种综合考虑初始化信任、本地信任与全局信任的车辆信任评价体系；
5、3)构建基于cnns模型预测消息真实性的预奖惩机制；
6、4)设计一种基于预奖惩和信任的共识机制。
7、进一步，步骤1)中，构建基于区块链的车联网信任管理模型，上述的模型主要包括车辆(vehicle)、路边单元节点(rsu)以及可信认证机构(ta)。
8、(1)车辆(vehicle)：在信任管理系统中，车辆不仅提供道路事件信息、交通条件、驾驶安全和地形服务等数据给其他车辆节点，还根据其他车辆节点的初始化信任和本地信任建立信任关系，并将这些数据上传至路边单元。作为领导者节点的车辆负责产生新的区块并上传至路边单元，而共识参与车辆节点则与其他车辆共同协作，验证和确认交通信息的有效性。这一过程中，车辆节点通过相互合作和信任建立，共同维护着整个车联网系统的安全稳定运行。
9、(2)路边单元节点(rsu)：rsu在车联网信任管理系统中扮演着至关重要的角色。首先，它根据车辆节点上传的初始化信任和本地信任数据，计算出全局信任，并向区域内的车辆进行全局信任广播，从而建立车辆之间的信任关系网络。其次，rsu部署基于cnns模型的预测车辆信息准确性和预惩罚机制，以提高车辆信息传输的可信度和准确性，进一步保障系统的安全性和稳定性。最后，作为数据的中转和存储节点，rsu负责接收来自车辆节点的区块数据，并进行中转和存储，为后续的数据处理和分析提供了支持。
10、(3)可信认证机构(ta)：可信认证机构(ta)承担着对车辆节点进行身份验证和信任建立的重要职责。通过验证车辆节点的身份信息，并颁发数字证书等凭证，ta确保只有合法的车辆节点才能参与到车联网系统中，并建立车辆节点之间的信任关系。在车辆节点注册阶段，ta生成初始化信任，在一定的周期或者违规事件发生后，对车辆的注册信息进行审核。审核完成后，ta对车辆的初始化信任进行更新赋值，并通过区块链广播，将更新后的信息发送至路边单元，以确保车辆节点的合法性和信任度。ta的作用不仅在于确认车辆身份的真实性，还在于维护车辆节点之间的信任网络，为系统的安全性和稳定性提供了可靠保障。
11、车联网信任管理系统采用了多种技术和算法，包括可信认证机构(ta)、路边单元(rsu)、预测模型、共识算法和区块链技术等。ta负责对车辆节点进行身份验证和信任建立，rsu负责接收和验证车辆节点上传的交通信息，并执行预测模型和预奖惩机制。系统通过区块链技术实现了交通信息的安全存储和不可篡改性。综合利用这些技术和算法，车联网信任管理系统为智能交通系统的安全、可靠和可信提供了重要支持。
12、进一步，步骤2)中，构建了一种综合考虑初始化信任、本地信任与全局信任的车辆信任评价体系。
13、车辆信任的定义：在本专利技术中使用一个区域来说明信任的定义，假设在这个指定区域内存在多个车辆节点。在这样的区域内，路边单元可以与多个车辆共存，形成用于信任管理和计算的集成系统。
14、步骤2-1：初始化信任(initialize trust)：车辆在注册加入车辆时需要提交的车辆类型、品牌、型号、保险、行驶年限以及违章记录等信息，这些信息组成的信任属性集合(trust attribute matrix-tam)。
15、tam＝ξta1，ta2，…，tal，…，tam} (1)
16、使用表示信任属性tag的可信测量的相关度量函数。m表示信任属性的数量。
17、所以，车辆的初始化信任值可以表示为：
18、
19、值得注意的是，车辆管理部门在一定的周期或者违章发生后，对车辆的注册信息进行审核，审核完成后对车辆的初始化信任进行赋值。所以车辆的初始化信任并不是固定的。ω，表示每个属性的权重。
20、步骤2-2：本地信任(localtrust)：每隔一段时间，车辆将在以区域内产生的信任反馈发送到路边单元，其对一个区域中所有其他设备的本地信任形成信任反馈列表。通过路径传输损失和提供消息的准确性来定义本地信任。
21、假设区域内车辆节点i对车辆节点，的本地信任定义为ltij。
22、路径损耗：lpij＝l0+10nlog10(dij) (3)
23、其中l0表示参考距离为1米时的路径损耗，n表示路径损耗指数，dij表示车辆节点i和车辆节点，之间的距离。
24、消息准确性：
25、其中α，β分别代表车辆节点i收到的车辆节点j的消息是正确和错误的数量。
26、
27、其中ω1和(1-ω1)表示路径损耗和消息传输准确性的权重，γ和ε是额外的参数，用于调整路径损耗和消息传输准确性的影响。
28、由于本地信任具有时间敏感性，所以定义车辆节点i对车辆节点j的本地信任关于时间t的集合如果在时间t内未进行信息交互，则使用初始化信任进行赋值。
29、本地信任的更新：
30、其中表示窗口时间内历史的本地信任的平均值。λδt表示用于调整信任值的更新程度，λδt选择的值需要考虑具体应用场景的特性和对信任值变化的敏感度。δt表示当前本地信任与历史的本地信任的平均本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，车辆的初始化信任值表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，本地信任表示为：
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，全局信任表示为：
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，节点的贡献度Ci＝ρ·Μi+(1-ρ)·Νi
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，基于CNNs模型来预测车辆提供的消息真实性的具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，预奖励值Reward、预惩罚值Penalty的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，识别出共识参
9.根据权利要求8所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，将共识参与者的全局信任值加上预奖励值，并减去预惩罚值；将每个共识参与者的数据从大到小排序，选择前1/3以上，并且大于2f+1的车辆节点为共识参与者，其中f是故障节点和恶意节点的总量。
10.根据权利要求8所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，领导者节点在共识完成并产生区块后，更新自身的信任评估；对于共识参与节点，根据其表现和对交通信息的处理结果，动态调整其信任值；同时依据预奖惩机制对车辆节点进行奖励或者惩罚。
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，车辆的初始化信任值表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，本地信任表示为：
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，全局信任表示为：
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，节点的贡献度ci＝ρ·μi+(1-ρ)·νi
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特征在于，基于cnns模型来预测车辆提供的消息真实性的具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的预奖惩机制的车联网信任管理方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：施佺，陈晨，王斓凯，平鹏，高锐锋，陈海龙，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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