[发明专利]一种用于车联网中安全通信的区块链节点共识方法

说明书

本发明提供了一种用于车联网中安全通信的区块链节点共识方法。该方法包括：通过改进K‑means的分组算法将所有节点划分为多组，在每组中第一次迭代时，选取一个节点作为初始的聚类中心；引入投票机制对每组中的各个节点的表现进行评分，表现越好的节点得分越高，在每组中基于节点的得分和距离进行综合评价，选出一个主节点；在各个小组中进行轮换查询，查询到某组时，若该组中存在请求，则该小组内的各个节点通过PBFT算法进行共识过程，其他小组除主节点之外的节点不参与共识过程。本发明方法提出了创新的共识节点分组算法，保证系统的动态性。通过减少参与共识过程节点数目的方法，从而降低生成一次有效区块所需要的时延，提高了吞吐量，降低了通信开销。

技术领域

本发明涉及区块链共识技术领域，尤其涉及一种用于车联网中安全通信的区块链节点共识方法。

背景技术

随着5G的到来，将开启一个“万物互联”的时代。车联网(Internet of Vehicles,IoV)不仅是物联网在交通运输领域的重要分支，也是智能交通系统在物联网中的重要典型代表应用。IoV将使联网和自动驾驶汽车的出现成为可能。在这种模式下，车辆将能够与其所处环境的万物实现沟通，包括行人、通信基础设施、交通设备等。随着现代智能交通和智慧城市的快速建设和发展，车联网扮演的角色显得日益重要。然而，车联网中用户信息传输安全问题给车联网以及自动驾驶等应用的发展带来极大的挑战。首先，由于车辆用户传播的信息涉及用户个人隐私和关键消息，若这些信息被恶意用户操纵并篡改将会造成不可挽回的损失。其次，用户重要数据追踪溯源困难也是影响车联网发展的一大障碍，若车辆的一切活动都是可以查证的，那么发送信息的用户就必须为它的行为负责，这将极大提高车联网运行环境的安全性。新兴的区块链技术(Block Chain,BC)，具有去中心化、防篡改和可追溯等特征，能够不依赖可信第三方，实现陌生节点间的安全传递，可为5G车联网安全数据共享提供解决思路。

区块链主要可以分为：私有链、公有链和联盟链。三者的开放程度有差异，应用于不同的场景中。私有链对单独个人或实体开放，只考虑节点自身以及网络原因导致的故障，而不考虑集合存在恶意节点的情况。公有链属于去中心程度最高的链，最主要的有比特币、以太坊等，公有链允许每个参与者查看链上的信息，主要共识算法为工作量证明(Proof ofWork，PoW)，权益证明(Proof of Stake，PoS)，授权股份证明(Delegated Proof of Stake，DPoS)。而所谓的联盟链是指由一定规模或数量的组织和机构通过联盟的形式而直接构建的链条，仅对特定的组织和机构开放。联盟链中最常见的一种共识计算方式是实用拜占庭容错协议(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)，PBFT共识算法保证了分布式节点传输信息时保持信息的一致性，但该算法为了追求完全的去中心化，让系统中除客户端节点之外的所有节点都参与到共识过程中，并且一轮的共识过程中，其时间复杂度为O(n2)，n为参与共识节点数目，随着节点数目的增多，达成共识需要的时间会大大增加，所以只能用于节点数目很少的场景。