本發(fā)明屬于車聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈，具體涉及一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法。

背景技術(shù)：

1、區(qū)塊鏈技術(shù)的核心是分布式賬本，它存儲(chǔ)了網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)的公共賬本數(shù)據(jù)，具有去中心化的特點(diǎn)，即沒有一個(gè)中心化的控制機(jī)構(gòu)，而是通過共識(shí)算法的方式使得所有節(jié)點(diǎn)都能夠達(dá)成一致，并保證數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它可以提供高度的安全性、透明性和不可篡改性。區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)記錄是由網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的，任何人都不能單獨(dú)修改或刪除其中的任意一個(gè)記錄。這意味著區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)具有高度的可信性和可靠性，不像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存在被篡改或丟失的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，區(qū)塊鏈技術(shù)還具有匿名性和去中心化的特點(diǎn)，這意味著它不依賴個(gè)人或中心化機(jī)構(gòu)的信任，而是通過算法和協(xié)議達(dá)成一致和驗(yàn)證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。這使得區(qū)塊鏈技術(shù)可以應(yīng)用于金融、物流、能源、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中提高效率、降低成本，同時(shí)保證了數(shù)據(jù)的安全性和可信度。

2、車聯(lián)網(wǎng)是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過無線射頻等識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管并提供相應(yīng)的綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)由車輛自組織網(wǎng)絡(luò)、智能車輛和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組成。車聯(lián)網(wǎng)通過將車輛、傳感器和移動(dòng)設(shè)備集成到一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)中，使得車輛與車輛、車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施、車輛與城市中的網(wǎng)絡(luò)相互連接，確保各類服務(wù)能夠及時(shí)的交付給駕駛員。車聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要由車輛上的車載單元(on?boardunit,obu)和道路兩側(cè)的路側(cè)單元(road?side?unit,rsu)構(gòu)成，且obu和rsu都遵循ieee802.11p標(biāo)準(zhǔn)的專用短程通信技術(shù)規(guī)范。在交通順暢的情況下，最多能在800～1000m的范圍內(nèi)被其他車輛檢測(cè)到車聯(lián)網(wǎng)信息的傳輸范圍為300m。車輛間可以頻繁的進(jìn)行信息交換，每分鐘可以發(fā)送15～30次消息，信息內(nèi)容包含車輛的速度、狀態(tài)、周邊車輛的異常行為等相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不斷進(jìn)步，車聯(lián)網(wǎng)在提升城市交通服務(wù)的質(zhì)量和互動(dòng)性，降低成本和避免資源浪費(fèi)等方面顯示出巨大的潛力。

3、在論文《ebb-and-flow?protocols:a?resolution?of?the?availability-finality?dilemma》中，作者提出了一種創(chuàng)新的共識(shí)協(xié)議類別，即“ebb-and-flowprotocols”，用以解決區(qū)塊鏈系統(tǒng)中可用性與最終性之間的平衡問題。該問題由cap定理提出，指出在動(dòng)態(tài)參與和臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的情況下，無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的活躍性和安全性。論文中的算法通過并行執(zhí)行兩個(gè)子協(xié)議來實(shí)現(xiàn)：一個(gè)是動(dòng)態(tài)可用的協(xié)議，如基于工作量證明的最長鏈協(xié)議，另一個(gè)是部分同步的拜占庭容錯(cuò)(bft)協(xié)議。動(dòng)態(tài)可用協(xié)議負(fù)責(zé)接收交易并生成不斷增長的有序賬本，而bft協(xié)議則處理這些交易的快照，并輸出有序的快照列表。通過將這些快照展平和清理，創(chuàng)建出一個(gè)最終確定的交易賬本，同時(shí)保證了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的某些假設(shè)下，如全局穩(wěn)定時(shí)間(gst)和全局喚醒時(shí)間(gat)之后，賬本的安全性和活性。此外，如果不存在全局穩(wěn)定時(shí)間，即gst為0，只要少于50％的喚醒節(jié)點(diǎn)是敵對(duì)的，可用賬本始終是安全和活躍的。然而該現(xiàn)有研究關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)中的共識(shí)算法無法解決車輛節(jié)點(diǎn)離線和網(wǎng)絡(luò)分區(qū)導(dǎo)致的共識(shí)失敗問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、本發(fā)明提供了一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法包括：

3、s100，區(qū)塊鏈上的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的所有設(shè)備均向權(quán)威機(jī)構(gòu)申請(qǐng)注冊(cè)，由所述權(quán)威機(jī)構(gòu)完成注冊(cè)；所述設(shè)備包括車輛和rsu單元，每個(gè)設(shè)備作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

4、s200，注冊(cè)成功的每個(gè)車輛向最近的rsu單元發(fā)送交易數(shù)據(jù)；

5、s300，每個(gè)車輛在移動(dòng)過程中，與接收交易數(shù)據(jù)的rsu單元聯(lián)合執(zhí)行最長鏈sleepy共識(shí)算法，以利用交易數(shù)據(jù)生成最長鏈賬本；

6、s400，所述rsu單元執(zhí)行最終性streamlet共識(shí)算法，以利用最長鏈賬本生成最終賬本；

7、s500，將所述最終賬本上傳至所述區(qū)塊鏈上。

8、有益效果：

9、本發(fā)明提供了一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，包括：區(qū)塊鏈上的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的所有設(shè)備均向權(quán)威機(jī)構(gòu)申請(qǐng)注冊(cè)，由所述權(quán)威機(jī)構(gòu)完成注冊(cè)；所述設(shè)備包括車輛和rsu單元，每個(gè)設(shè)備作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)；注冊(cè)成功的每個(gè)車輛向最近的rsu單元發(fā)送交易數(shù)據(jù)；每個(gè)車輛在移動(dòng)過程中，與接收交易數(shù)據(jù)的rsu單元聯(lián)合執(zhí)行最長鏈sleepy共識(shí)算法，以利用交易數(shù)據(jù)生成最長鏈賬本；所述rsu單元執(zhí)行最終性streamlet共識(shí)算法，以利用最長鏈賬本生成最終賬本；將所述最終賬本上傳至所述區(qū)塊鏈上。本發(fā)明利用最長鏈sleepy共識(shí)算法生成最長鏈賬本，并在生成最長鏈賬本過程中設(shè)計(jì)了車輛信譽(yù)度評(píng)估機(jī)制結(jié)合到sleepy協(xié)議的領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)選舉中提高了領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的安全性；之后利用最終性streamlet共識(shí)算法生成最終賬本。此外，本發(fā)明針對(duì)車輛存儲(chǔ)瓶頸以及車輛跨區(qū)域共識(shí)問題，設(shè)計(jì)了一種分層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和車輛跨區(qū)域共識(shí)機(jī)制，保在不同區(qū)域之間維持共識(shí)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此本發(fā)明可以解決車輛節(jié)點(diǎn)離線和網(wǎng)絡(luò)分區(qū)導(dǎo)致的共識(shí)失敗問題。

10、以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s300包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s330包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s332中的所述交互頻率表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s370包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s400包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s440包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，在s371之后，所述面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，s390包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，其特征在于，所述有效條件為qc序號(hào)與全局區(qū)塊鏈狀態(tài)是一致，且所述qc序號(hào)是連續(xù)的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種面向車聯(lián)網(wǎng)的分層潮汐共識(shí)方法，采用分層潮汐共識(shí)算法完成車輛分層共識(shí)，包括最長鏈Sleepy共識(shí)和最終性Streamlet共識(shí)階段。在最長鏈Sleepy共識(shí)階段，利用最長鏈Sleepy共識(shí)算法生成最長鏈賬本，并在生成最長鏈賬本過程中設(shè)計(jì)了信譽(yù)度評(píng)估機(jī)制參與到車輛是否參與共識(shí)過程中，可以提高共識(shí)的安全性和適應(yīng)性；在最終性Streamlet共識(shí)階段，利用最終性Streamlet共識(shí)算法生成最終賬本。此外，本發(fā)明針對(duì)車輛存儲(chǔ)瓶頸以及車輛跨區(qū)域共識(shí)問題，設(shè)計(jì)了分層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和車輛跨區(qū)域共識(shí)機(jī)制，保在不同區(qū)域之間維持共識(shí)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此解決了車輛節(jié)點(diǎn)離線和網(wǎng)絡(luò)分區(qū)導(dǎo)致的共識(shí)失敗問題。

技術(shù)研發(fā)人員：杜志強(qiáng),張嘉恒,傅妍芳,張文東,蔣文隆,梁沂博,張小朋,鄭思歧,陳淵博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/17