[发明专利]一种基于恶意节点攻击检测的车联网节点一致性共识方法

说明书

本发明公开了一种基于恶意节点攻击检测的车联网节点一致性共识方法，包括：将车联网网络划分成大小相同的蜂窝单区域，若当前共识为第一次区块共识，则网络中节点自主投票选取验证节点；若当前共识非第一次区块共识，则验证节点采集区域内每个节点的信用值评估要素，确定可信任列表，验证节点对网络中的交易进行投票共识，确定交易集；当区块共识轮次达到阈值，则选择一个具有最大算力的验证节点作为多区域检测节点，进行第一轮恶意检测；标记为候选恶意节点的邻接节点与其所在区域内的验证节点执行单区域内恶意节点的第二轮恶意检测，由上一轮验证节点对本轮验证节点进行赋权和停权操作；本发明可有效提高节点参与区块共识的积极性。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于恶意节点攻击检测的车联网节点一致性共识方法。

背景技术

区块链凭借着去中心化和匿名性等特点，正逐渐成为未来自动化驾驶产业和车联网(Internet of vehicles)产业发展中不可或缺的一部分。其中，一致性共识方法是区块链技术中的核心要素，可直接决定其在应用领域上的交易吞吐量、交易时延等特性。车联网中每一辆个体车均可作为节点活动，会产生大量且类型不同的数据，并进行相关数据广播与共享，从而提高智能交通的服务质量。但是随着经济实力快速增长，人们的法律维权意识逐渐提高，对个人隐私问题提出更高要求，导致隐私泄露与窃取事件增多，需要加强用户数据安全和用户隐私保护。针对上述问题，考虑到区块链技术是一种无限冗余去中心化的共享账本和分布式数据库，且每一个区块中都存储了前一个区块信息的哈希值，具有不可篡改的特性，因此可将区块链引入车联网系统中，确保车联网中车辆或道路基础设施收到的消息是合法的，并对消息进行认证、完整性保护和隐私保护。

目前，区块链主要是面向金融机构、政府部门等，较少涉及车联网领域。在区块链共识方法研究中，目前国内外学者提出DPOS(Delegated proof of stake)、PBFT(Practical byzantine fault tolerance)、CDBFT(Credit-delegated byzantine faulttolerance)、RPCA(Ripple protocol consensus algorithm)等一致性共识方法。虽然这些共识方法能形成节点间的共识一致性，但是由于区块链网络是分布式控制，节点具有随时可以动态地加入和退出网络、拓扑结构动态变化等特性，给恶意节点的攻击创造了条件。其中，DPOS共识方法采用委托权益证明机制，在这种共识方式下，恶意节点可前期通过离线方式累积币龄，再重新上线对当前区块共识进行攻击。PBFT共识方法解决实用拜占庭容错问题，但是不能有效排除异常节点，并且实现数据的一致性需要大量的通信资源，效率较低。CDBFT共识方法虽然改进PBFT方法，且建立一套信用评价机制和投票机制对节点进行筛选，但恶意节点可以选择在前期累积信用值，获得更多的权利后对共识过程发动攻击。同时，DPOS、PBFT，CDBFT方法存在面向对象均为静态节点，共识效率较低，且存在异步网络节点通讯时延高，因此不适用于拓扑变动频繁的车联网。在上述研究的基础上，D Schwartz等人首次提出了RPCA方法，该RPCA方法通过可信任节点列表完成区块共识，每隔几秒能应用到所用节点，具有高效维护整个网络的有效性和一致性等优点。在这基础上，部分学者侧重于改进RPCA方法，如HAN R等人在RPCA方法的基础上，创建本地验证器，而不是使用现有的公共验证器，从而实现网络干扰消除；如DAGOSTINO S F等人提出节点间连接状态的评价机制，从而应对节点间通信质量的变化对区块共识效率的影响；如ToddP等人提出Ripple支付系统的部署和安全保障措施，确保系统中不存在任何分叉。由于RPCA方法的共识效率远远高于其他共识方法，可满足短时间内交易响应和较高交易吞吐率需求，较其他共识方法更适用于车联网网络环境。