[发明专利]基于区块链的车联网系统和工作方法

说明书

本发明提供一种基于区块链的车联网系统。该系统包括：证书颁发机构、部署在车辆的车载单元、路边单元作为对等节点的区块链网络以及为所述车载单元和路边单元提供云服务的云服务器，其中，该系统的工作过程包含车辆注册，车辆认证，车辆宣告，车辆转发四个阶段。本发明提供的系统具有分布式，数据集体维护，不可篡改，条件隐私保护的特点，同时提供了车辆身份隐私保护方法，恶意车辆追责方法和交易数据存储方法，可有效解决传统车联网架构中对可信第三方的依赖以及实体之间的互不信任问题。

技术领域

本发明涉及区块链领域，更为具体而言，涉及一种基于区块链的车联网系统和工作方法。

背景技术

随着对车辆隐私和身份认证问题的日益关注，建立有效的车辆通信网络存在两个主要问题。首先，所有消息都必须在车联网中匿名发布或转发，因为这些消息通常包含用户的重要敏感信息或通信数据，如位置，身份等。其次，虽然车联网的研究大多集中在条件隐私和认证上，但缺乏有效的认证、足够的可扩展性，并且存在对集中授权的依赖性。传统的车联网架构都是基于中心化的系统，车辆注册、身份验证和撤销，以及车辆宣告都太依赖于可信的第三方实体，这很容易受到敌手攻击,存在严重的数据安全隐患，一旦第三方实体被攻破，用户的隐私信息也将泄露，从而泄露车辆身份、通信数据等重要的敏感信息。除此之外，通信数据量的剧增也使得中心实体负载过大，面临单点故障的风险。

发明内容

本发明提供一种基于区块链的车联网方法和系统，与传统车联网中车辆隐私信息暴露较多相比，通过证书颁发机构的认证注册过程，向车辆颁发假名和相关证书，并且在后续的车辆到车辆，以及车辆到路边单元的通信中，均使用假名，避免使用车辆的真实身份信息，保证了车联网中车辆真实身份信息的安全性；与传统车联网对可信第三方实体的依赖较多相比，仅仅在车辆注册阶段和追责阶段与车联网中的其他实体交互，在其他阶段，不参与交互，通过车联网中的其他实体的交互即可实现信息的宣告。

本发明实施方式第一方面，提供了一种基于区块链的车联网的系统，该系统包括：多个车载单元，设置于多个车辆上，每个车辆设置一个车载单元；证书颁发机构，与所述车载单元通信，配置为接收所述车载单元发送的包括所述车辆的身份信息的注册请求，根据所述车辆的身份信息为所述车辆生成假名和关联证书，并将所述假名和关联证书发送给发出注册请求的车辆；多个路边单元，设置于道路的多个预定位置，作为对等节点构成区块链网络，配置为：与所述预定位置附近的车辆根据车辆的假名进行通信和认证，在车辆认证通过后，将认证车辆的假名和关联信息存储到区块链网络，并向所述区块链网络的其他区块广播；云服务器，与所述证书颁发机构、所述多个车载单元和所述多个路边单元通信，配置为接收和存储所述路边单元和所述证书颁发机构上传的关于车辆的信息，接收所述车载单元的查询，以及根据所述查询返回响应消息。

在一些实施方式中，所述证书颁发机构，通过书下述实现所述根据所述车辆的身份信息为所述车辆生成假名和关联证书，并将所述假名和关联证书发送给所述车辆：按照预定格式对(H₀(PID||P_ki),H₁(ID||cert))进行散列，其中， H₀()和H₁()为哈希函数，ID为所述第i个车辆的身份信息，所述PID为所述第i个车辆的假名，所述ID和所述PID具有一对一的映射关系，所述映射关系保存于所述证书颁发机构的数据库，cert为所述车辆的关联证书，所述关联证书包括所述第i个车辆的公钥私钥对(P_ki,S_ki)；将所述第i个车辆的假名PID，关联证书cert，哈希散列值H₁返回给发出注册请求的第i个车辆。

在一些实施方式中，所述证书颁发机构，还配置为将5个哈希函数H₀，H₁， H₂，H₃,H₄进行广播以便所述云服务器和所述路边单元获知所述5个哈希函数。