[发明专利]一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法

权利要求书

1.一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1当有车辆V_i想要加入车联网时，需要分别从TC和PKG获得相应的公私钥对，并以此作为类似于传统网络中的账号和登录密码；

S2车辆V_i加入到车联网后，首先随机选取素数阶p，循环群G₁和G₂，生成元g，双线性映射e:G₁×G₁→G；选取基于密钥k的加密函数E_k()和解密函数D_k()，其中k是由计算获得，并非固定数值；密钥生成阶段，TC随机选择x_i并计算作为车辆公钥，车辆可将从TC获取的公钥发送给任意一个PKG_i以便获取相应的私钥加密、解密阶段，V₁对信息m加密并签名后得到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)并发送给V₂，V₂接收到密文σ＝(c,U₁,U₂,Ver)后验证签名，若合法，则对密文进行解密，验证者接收并广播验证确认信息，进行共识；否则返回σ＝(c,U₁,U₂,Ver)，不计入区块；

S3车辆之间新的交易产生之后会向全网进行广播，接着，每个节点都会将收到的交易信息纳入进一个区块中，当构成的区块经过共识阶段达成共识后，预选节点(PSN)对全网进行广播并使用哈希指针将新生成的区块链接到区块链的末尾，该区块成为区块链网络的最后一个区块，PSN记录最后一个区块的哈希指针，然后开始新一轮的循环，为区块链增加新的区块。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法，其特征在于，步骤S2的具体签密过程如下：

设置1：定义两个素数阶均为p的循环群G₁和G₂，g为G₁的生成元，映射e:G₁×G₁→G，令H₁():{0,1}^*→G₁,H₂():G₂→{0,1}^t,H₃():为三个密码学哈希函数，t表示为要签名和加密的消息的位数，设Ring＝(ID₁,…,ID_n)表示环成员的集合，c表示在集合中随机均匀选择的哈希值，系统公共参数{G₁,G₂,p,g,e,t,H₁,H₂,H₃,E_k,D_k}；

设置2：每个PKG_i(i＝1,2,…,n)可以随机选择作为私钥并计算出相应公钥P_i＝s_ig，PKG_i的公钥P_i将会公布出去，而对应的私钥s_i则会被秘密保持；

提取：所有的车辆都需要先发送ID_i给TC进行登记，登记成功后,TC随机选择x_i并计算作为车辆公钥，然后，车辆可将从TC获取的公钥发送给任意一个PKG_i以便获取相应的私钥假设V₁将发送给PKG₁，则V₁的私钥为V₂将发送给PKG₂，其私钥为

签密：V₁想要发送信息m给V₂，则V₁需要执行Encryption()对信息m加密，并执行RingSign()进行签名，当V₂接收到V₁发来的σ＝(c,U₁,U₂,Ver)时，首先执行RingVerify()验证签名Sign_σ{z_σ,c_σ}，若合法，执行Decrypt()解密，验证者接收并广播验证确认信息，进行共识；否则返回σ＝(c,U₁,U₂,Ver)，不计入区块。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合架构的车联网数据安全存储与共享方法，其特征在于，步骤S3使用信誉评估算法，具体方法如下：

主要由奖励机制和惩罚机制两部分所组成，信誉值主要用来作为优先响应车辆信息请求的依据，有三种行为会得到奖励：V_i诚实主动地广播变更消息、V_i可通过举报传播虚假信息的车辆来获得奖励、V_i积极主动地贡献闲置算力，受到惩罚的行为有两种：V_i广播虚假消息、V_i滥用举报信息来诽谤其他车辆；

有以下几个因素影响奖赏机制和惩罚机制：

T：真实消息的层级，T＝1,交通事故信息，T＝2,驾驶信息，例如车辆驾驶速度、当前位置，T＝3，道路状况，包括道路拥堵、损坏；

F：虚假信息的等级，F＝1，传播的虚假信息造成交通事故；F＝2，传播的虚假信息造成车辆拥堵；F＝3，传播的虚假信息未造成不良影响；

K：传递消息的车辆与接收信息的车辆之间的距离；

D_v：接收者附近车辆密度；

N：车辆提供闲置算力的次数；

在公式中设置奖励系数α和惩罚系数β，以实现如式(5)(6)(7)所示的三种奖励机制和式(8)所示的惩罚机制；

当V_i向全网广播交通信息时，V_i可先获得上一次广播交通信息到本次广播期间主动提供闲置算力的奖励，即当前信誉值加上R₃(K,D_v,N)，然后N从0开始重新计数，若车辆只提供闲置算力而不广播交通信息，则经过规定时长后，自动获得加分，此外，如果没有车辆举报V_i，则V_i的信誉值可再加上R₁(T,K,D_v)，相反，当有人质疑并举报V_i发送的交通信息时，LEA有权利对质疑进行仲裁，若质疑属实，质疑者可在现有信誉值基础上加上R₂(F,K,D_v)，发送虚假信息的V_i将接受惩罚，若质疑者是恶意诽谤V_i，质疑者接受惩罚；

注意，当消息接收者为特殊车辆时，传播虚假信息的车辆将在原有惩罚机制上扣除更多的分，相应的，若积极主动的提供特殊车辆所需服务也会给予更多的加分，这可以通过调整奖励系数α和惩罚系数β实现，输出的会及时进行全网公布，假设TC有权将V_i所属用户ID放入列表B中,并撤销所有由该ID产生的公钥，用户若想重新加入到该网络，必须严格按照法律规章流程办事，只有达到规定的条件才有机会从名单B中出来；

根据车辆节点的信誉值分成3个层级，不同级别的节点有不同的权限，1级节点优先担任代理节点；2级节点在1级节点不存在时有机会担任代理节点，但无优先权；3级节点无权担任代理节点，但是能够担任共识节点。