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基于区块链的车联网隐私保护协议研究
| 论文题名： | 基于区块链的车联网隐私保护协议研究 |
| 关键词： | 区块链;边缘计算;车联网;隐私保护;数据泄露 |
| 摘要： | 随着物联网技术和通信技术的发展，实时导航、无人驾驶、路况分析等诸多车联网新型应用服务发展迅速。然而，车辆之间频繁的信息交互也带来了日益严重的隐私数据泄露问题。由于车联网系统组网的随机性、高延迟性和车辆的高移动性，传统的隐私保护技术无法满足车联网系统对于实时性的需求，且车联网系统的数据存储也存在被攻击的可能。 结合边缘计算与区块链等技术，利用边缘计算技术从边缘侧进行计算以解决车联网系统的高延迟和实时性等问题，利用区块链技术，解决车联网系统中数据篡改与泄露等问题，是本文解决车联网系统中隐私泄露等问题的主要思想和研究方向。针对现阶段车联网系统中的隐私数据保护问题，本文展开了研究，研究内容如下： (1)针对目前车联网系统存在的高延迟、数据泄漏、数据篡改等问题，提出了一种基于区块链和“云-边缘协同”的车联网数据共享和存储方案。首先，引入边缘计算，将部分任务迁移至路侧单元执行，在路侧单元配置具有较强计算和存储能力的边缘节点，减少系统延迟；其次，提出一种数据共享方案，并设计基于区块链与“云-边缘协同”的混合存储结构，保障数据共享与存储的可靠性、完整性与不可篡改性；最后提出基于布隆过滤器的实用拜占庭容错算法(B-PBFT)。正确性分析表明，方案保证了数据共享的安全性和完整性；通信开销分析表明，方案简化了边缘节点之间的共识过程；仿真实验表明，方案所提算法在存储量、共识时延、吞吐量等方面相比于传统算法具有一定的优势。 (2)针对边缘计算环境下车联网系统身份认证中存在隐私泄露等问题，提出了一种新型的身份认证方案。根据泰森多边形，将道路网络数据划分，确定泰森多边形内每一多边形区域内生成元坐标集；根据车辆行驶实时位置，确定车辆所属区域，得到区域内的生成元坐标；根据生成元与边缘节点坐标之间的物理距离以及边缘节点的当前实时负载进行决策，车辆选择开销较小的边缘节点发送身份认证请求。当车辆未处于边缘节点覆盖范围内时，基于“云-边缘协同”技术，车辆发送身份认证请求至云计算中心。方案选择无证书的认证方式，实现了认证双方的双向匿名身份认证以及共享密钥的生成。在身份认证时，任意节点如果发现认证数据信息异常，均可将异常数据信息发送到云计算中心，云计算中心进行恶意节点的快速追溯和撤销。安全性分析表明方案不仅具备可匿性、不可伪造性、可追溯性等安全特性，还可抵抗内部攻击、中间人攻击、合谋攻击。实验表明，方案在计算成本、通信开销、信号成本和达到率方面相比于其它方案均得到了有效提高。 |
| 作者： | 韩宁 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 彭维平;邹强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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