基于区块链的车辆信息共享系统和方法与流程

1.本文件涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于区块链的车辆信息共享系统和方法。


背景技术：

2.随着5g物联网技术与汽车产业、交通产业的深度融合，车联网技术应用得到飞速的发展，被认为是5g物联网领域中最具发展潜力的应用之一。构建车路协同体系，车与车、车与人以及车与路之间的通知及预警信息将实时共享，使得驾驶更安全，云计算服务平台可以实时采集车辆与车辆、车辆与路侧基础设施以及车辆与行人之间的状态信息，利用车与路之间更丰富、更全面的实时信息给出更加合理高效的交通运行策略，使得交通更高效。
3.在现有的车联网系统中，车辆与车辆、车辆与路侧设备间的数据传输与转发，都需要经过云计算中心的处理，传输路径较大，数据量较大，对云计算平台的数据处理能力及传输时延的要求都较高。目前的技术，可以将mec引入车联网中，可以将云计算的部分功能下沉到mec中，大大降低数据的传输时延。移动边缘计算的提出为车联网提供了新的解决思路，在靠近终端用户的无线网络边缘部署移动边缘计算节点，如下图1所示。
4.移动边缘计算节点部署在基站汇聚点的后面，将应用层云计算平台的部分功能下放到mec节点中，可以为车载终端提供低时延、大带宽的业务，部署于无线接入网络边缘的mec节点通过收集、分析和处理靠近终端设备的数据来提升无线网络的数据驱动能力，可以应用于智能城市、数据中心、医疗保健和自动驾驶汽车等行业。mec与c-ran等技术结合，将核心网中的部分业务下沉到边缘云中，可以降低核心网的处理负荷、提升整个网络的系统容量。
5.但是，由于移动边缘计算节点处于无线网络边缘，更靠近终端用户，所处的外部环境更加复杂，来自应用层和底层的外部攻击会对移动边缘计算节点及整个无线网络造成极大的安全威胁，需要从开放api接口、管理平台及业务应用等方面分别进行安全防护，才能保证整个系统的安全可靠。移动边缘计算节点更加靠近终端设备，需要收集和分析处理大量终端设备信息，一旦发生信息泄露、病毒攻击等安全问题，会对终端用户、车辆甚至云计算服务中心造成极大的安全风险。


技术实现要素：

6.本说明书实施例提供一种基于区块链的车辆信息共享系统，用以完成车辆信息的同步、共识机制的达成，进一步提高车联网的安全可靠性。
7.本说明书实施例还提供一种基于区块链的车辆信息共享系统，区块链节点部署于mec服务器，包括：
8.车辆终端，用于采集需要共享的车辆信息；
9.车载系统，用于向mec服务器发起上链请求，所述上链请求用于请求将所述车辆信息提交上链；
10.mec服务器，用于对所述上链请求进行共识验证，并在共识验证结果为通过时，响应所述上链请求将所述车辆信息提交上链。
11.本说明书实施例还提供一种基于区块链的车辆信息共享方法，区块链节点部署于mec服务器，所述方法包括：
12.车辆终端采集需要共享的车辆信息；
13.车载系统向mec服务器发起上链请求，所述上链请求用于请求将所述车辆信息提交上链；
14.mec服务器对所述上链请求进行共识验证，并在共识验证结果为通过时，响应所述上链请求将所述车辆信息提交上链。
15.本说明书的上述任一实施例，基于现有mec的车辆共享系统加入区块链应用技术，通过将车辆共享信息的区块链系统中的存储节点部署到mec提供的资源中，区块链节点之间通过边缘计算节点或边缘云提供通路实现互联，完成车辆信息的同步、共识机制的达成，进一步提高车联网的安全可靠性。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：
17.图1为本说明书提供的现有的基于mec的车辆网组网方案示意图；
18.图2为本说明书一实施例提供的一种基于区块链的车辆信息共享系统的结构示意图；
19.图3为本说明书一实施例提供的一种联盟链组织架构的示意图；
20.图4为本说明书一实施例提供的链下车辆系统的示意图；
21.图5为本说明书一实施例提供的一种基于区块链的车辆信息共享方法的流程示意图。
具体实施方式
22.为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文件保护的范围。
23.以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。
24.图1为本说明书一实施例提供的一种基于区块链的车辆信息共享系统的结构示意图，参见图1，所述系统具体可以包括：
25.车辆终端，用于采集需要共享的车辆信息；
26.车载系统，用于向mec服务器发起上链请求，所述上链请求用于请求将所述车辆信息提交上链；
27.mec服务器，用于对所述上链请求进行共识验证，并在共识验证结果为通过时，响应所述上链请求将所述车辆信息提交上链。
28.结合图1，本实施例提供的车辆信息共享系统包括：区块链系统、链下车辆系统、mec边缘云。通过把区块链节点部署到mec提供的资源中并维护共享信息，车辆终端直接访问就近的mec提供的区块链服务，从而完成信息分享。区块链节点之间通过边缘计算节点或边缘云提供通路实现互联，完成车辆信息的同步、共识机制的达成。
29.其中，n个mec节点可均位于同一个运营商的网络中，对应的n个区块链组织节点均部署在mec提供的资源中，每个mec覆盖下的车载系统直接访问就近的mec提供的基于区块链的车辆信息共享服务，从而完成相应的车辆信息分享。区块链节点之间通过边缘云提供通路实现互联，完成车辆信息数据的同步。
30.以下详细介绍各组成部分的功能：
31.区块链系统，包括联盟组织成员、证书颁发机构、联盟参与者名单和车辆终端接入许可白名单，如图3所示。
32.其中，车辆信息共享联盟链中包含了n个成员组织，每个成员组织下有n个联盟链节点，车辆终端申请共享的信息通过车载系统的上链处理平台加密签名原始数据后，再依靠无线网络上传到某个临近的联盟链节点，其中加密签名的证书由车辆信息共享联盟链的证书颁发机构提供，同时联盟组织还维护联盟参与者名单和车辆终端接入许可白名单，经过全部联盟成员校验认可的联盟组织参与者可加入联盟参与者白名单，经过联盟链节点校验通过的车辆终端可加入车辆终端接入许可白名单。当车载系统有数据需要共享给联盟链时，联盟节点优先校验车载系统签名信息是否与申请的证书信息保持一致，确认签名信息无误后再执行智能合约内容。
33.优选地，智能合约中包括对车载系统上传数据的所属方确认，触发上传方车载系统中的车联卡取号流程，车载系统将带有车联卡数据流量的取号请求发至物联网网关，物联网网关识别出车联卡信息，包括车联卡号和绑定的车架号，物联网网关将车联卡信息插入到取号请求报文中，执行该智能合约的联盟节点将该车载系统的上传数据通过加密等方式也插入到请求报文中，最终请求报文传送给认证服务器，认证服务器校验两者信息是否一致，并且将认证结果返回给执行该智能合约的联盟节点。
34.mec边缘云，用于为区块链应用提供稳定、大规模、分布式底层基础设施，解决车辆信息大规模共享时对计算存储资源日益增长的需求，包括大量服务器构建基础设施资源，为满足车辆信息共享的场景需求，根据低时延高移动性的数据交互特点定制高性能服务器，匹配车联网应用场景。mec把车辆系统和区块链节点有效融合在一起，在网络边缘提供区块链节点计算和存储资源能力，联盟链共享车辆信息的应用服务部署在本地边缘，可以减少数据传输环节，提高数据安全性，降低车辆终端到车辆终端的时延，减少带宽占用，并减低功耗。
35.链下车辆系统，包括车辆终端和车载系统两部分，用于采集车辆终端信息，规整上链分享数据，再进行加密和签名处理操作，同时向区块链系统发起上链请求，如图4所示。
36.其中采集信号装置采集待分享的数据，通过无线发送器发送给车载管理系统，车载管理系统中的无线接收器接收到待分享数据后先传输给上链处理平台保存，然后车载管理系统主动触发车联卡取号流程，通过无线网络发送取号请求给认证服务器，其中取号请求包括采集到该车辆终端的车联卡号和车架号，该取号请求通过车联卡的数据网络发送到物联网网关，物联网网关识别到该车联卡信息后，将该车联卡对应的车联卡号和车架号插
入到取号请求中，一并发送给认证服务器，此时，认证服务器收到两组车联卡号和车架号信息，一组是物联网网关通过识别车联卡后插入预制关联的车联卡号和车架号；一组是车载管理系统通过本身的采集软件采集到车联卡号和车架号。认证服务器比较这两组信息是否一致，校验通过后，车辆终端待分享的数据就通过车联卡相关设备连接蜂窝网络上传到区块链系统。
37.基于上述基于区块链的车辆信息共享系统的具体结构：
38.可选的，所述车载系统，还用于采集所述车辆终端的车联卡信息，并通过物联网网关向认证校验服务器发送取号请求，所述取号请求携带所述物联网网关预制的所述车辆终端的车联卡信息和所述车载系统采集的车联卡信息；
39.相应地，所述系统还包括：
40.认证校验服务器，用于对所述取号请求中的车联卡信息和所述车载系统采集的车联卡信息进行一致性认证；
41.所述车载系统，还用于在一致性认证结果为通过之后发起上链请求。
42.基于此，本实施例在车载系统上传数据之前触发车联卡取号流程，优先校验车联卡号和车辆终端的车架号信息与物联网网关预制的车辆终端信息是否一致，保证上传区块链的视频信息是从属于该车辆终端，进一步提高了链下系统的安全可靠性。
43.可选的，所述车载终端包括采集信号装置和无线发送器，所述车载系统包括无线接收器和上链处理平台，其中：
44.所述采集信号装置用于采集车辆需要更新的车辆信息并通过所述无线发送器发送至车载系统；所述车载系统通过无线接收器接收所述车辆信息，并在发送取号请求之前将车辆信息传输至所述上链处理平台进行保存。
45.可选的，所述车载系统，还用于在发起上链请求之前，使用所述车辆终端的秘钥信息对所述车辆信息进行加密处理，并使用所述车辆终端的证书私钥进行签名处理；
46.所述mec服务器，还用于采用所述车辆终端的证书公钥对所述证书私钥进行验签处理，检验所述车辆终端是否在接入许可白名单中。
47.可选的，所述mec服务器，还用于获取车辆终端发送的证书申请信息，所述证书申请信息至少包括车辆行驶证、车辆所有者的驾驶证和身份信息；将所述证书申请信息发送至认证中心进行鉴定，若所述证书申请信息合法，则向证书颁发机构发送证书颁发请求，以为所述车辆终端颁发签名证书和秘钥信息。
48.可选的，所述车载系统，还用于在所述车辆终端通过校验时，再次通过物联网网关向认证校验服务器发送取号请求；
49.所述认证校验服务器，还用于对所述取号请求中的车联卡信息和所述车载系统提交的上链数据中的车联卡信息进行一致性认证。
50.可选的，所述mec服务器，还用于在所述车辆终端通过校验时执行智能合约，所述智能合约用于触发车载系统将带有车联卡数据流量的取号请求发至物联网网关，由物联网网关识别出车联卡信息并将车联卡信息插入到取号请求报文中，还用于触发将所述车载系统提交的上链数据插入到所述物联网网关提供的取号请求对应的取号请求报文中，并传送给所述认证校验服务器。
51.基于此，本实施例通过在智能合约中引入触发车联卡取号流程的机制，校验车辆
终端待上传数据的从属方是否与车联卡提前预制在物联网网关中的信息保持一致，提高车辆信息共享联盟链上数据分享的安全可靠，只有能对应从属方信息的车辆终端才能上传数据至联盟链。
52.可选的，所述mec服务器，接收所述认证校验服务器返回的校验结果，若校验结果为通过，且均共识通过之后，更新区块链区块信息，并将所述车辆信息同步至所述mec服务器的本地存储中心。
53.可选的，mce边缘云平台，用于向覆盖的其他车辆终端推送所述车辆信息。
54.由此可知，本实施例基于现有mec的车辆共享系统加入区块链应用技术，通过将车辆共享信息的区块链系统中的存储节点部署到mec提供的资源中，区块链节点之间通过边缘计算节点或边缘云提供通路实现互联，完成车辆信息的同步、共识机制的达成，进一步提高车联网的安全可靠性。
55.而且，不难理解的是，本实施例至少具有如下技术效果：
56.1、本实施例将区块链节点部署在mec提供过的资源中，整体系统的安全可靠性更高，同时mec边缘云由于其覆盖广、轻量级的特点，为车辆信息共享系统提供了实时稳定、安全性能高、分布式的底层基础设施。
57.2、本实施例在分享车辆信息之前需要提前校验车辆终端的车联卡和车架号等设备信息，校验车载系统操作的合法性，增强了车辆信息共享的设备安全性。
58.3、本实施例通过在智能合约中加入触发车联卡取号流程的规则来加强链上信息共享安全，执行智能合约的联盟节点需要发送校验请求给认证服务端，由认证服务端再次校验上传的车辆信息是否与物联网网关关联的车载信息保持一致，通过联盟节点多重校验车辆终端的合法性来增强车辆信息共享联盟链的数据安全。
59.基于同样的发明创造，在另一可行实施例中，本实施例还提供了一种基于区块链的车辆信息共享方法，区块链节点部署于mec服务器，所述方法包括：
60.车辆终端采集需要共享的车辆信息；
61.车载系统向mec服务器发起上链请求，所述上链请求用于请求将所述车辆信息提交上链；
62.mec服务器对所述上链请求进行共识验证，并在共识验证结果为通过时，响应所述上链请求将所述车辆信息提交上链。
63.对于该方法实施方式而言，由于其与系统实施方式基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施方式的部分说明即可。
64.图5为本说明书一实施例提供的一种基于区块链的车辆信息共享方法的流程示意图，参见图5，所述方法具体可以包括如下步骤：
65.步骤502、车辆终端申请接入联盟链；
66.步骤504、联盟链颁发证书给车辆终端；
67.具体的，如符合则颁发证书给车辆终端，颁发的证书包括一对用于签名的公私钥证书，以及用于加密上链数据的密钥信息。其中校验方法就是检查车辆终端对应的车辆行驶证、车辆所有者的驾驶证以及身份证三者是否与公安局备案一致；
68.步骤506、车辆终端采集车辆信息，上传给车载系统；
69.具体的，采集信号装置假定为行车记录仪，采集车辆的行车视频通过无线发送器
上传给车载管理系统。
70.步骤508、车载系统触发车联卡取号流程，认证服务端校验车载系统采集的车辆信息与网关插入的车联卡信息是否一致；
71.首先，车载系统会发送取号请求至物联网网关，同时会采集车辆终端对应的车联卡号和车架号等车辆信息，物联网网关识别出该车辆终端上网对应的车联卡，在取号请求中插入车联卡号和车辆终端的车架号，物联网网关将插入车辆卡号信息的取号请求发送中认证校验服务器，认证校验服务器会校验车联卡号与车辆终端的车架号是否与车辆终端上报的信息相一致，匹配则反馈登陆成功消息给车载管理系统。车辆终端可以通过基于蜂窝网络的车联网(cellular-vehicle to everything,c-v2x)技术、基于第五代通信网络的车联网(5th generation mobile networks-vehicle to everything,5g-v2x)技术发送，无线通信传输介质采用车辆终端预制的车联卡，通过车联卡与车辆终端绑定的关系，车载管理系统登录会校验车联卡号和车辆终端的车架号信息，保证上传区块链的视频信息是从属于该车辆终端。
72.然后，进行校验。车载系统会发送取号请求至物联网网关，同时会采集车辆终端对应的车联卡号码和车架号等车辆信息，物联网网关识别出该车辆终端上网对应的车联卡，在取号请求中插入车联卡号和车辆终端的车架号，物联网网关将插入车辆卡号信息的取号请求发送中认证校验服务器，认证校验服务器会校验车联卡号与车辆终端的车架号是否与车辆终端上报的信息相一致，匹配则反馈登陆成功消息给车载管理系统，车载管理系统只有在登陆成功条件下才支持上传视频等联网操作。
73.步骤510、校验确认是本车辆后，车载系统采用车辆终端的证书对上链数据进行加密和签名，同时向联盟链节点发起上链请求；
74.认证服务器校验通过再继续上链流程，车载系统采用车辆终端对应的密钥信息加密待上链数据，再用证书私钥进行签名，同时向就近的联盟链节点发起上链请求。
75.具体的，当车载管理系统的无线接收器接收到行车视频后，发送给上链处理平台规整视频数据，其中上链处理平台提前预制了车辆终端申请的签名证书和加密密钥，上链处理平台将视频数据用预制的密钥加密生成密文信息，再采用预制的证书私钥签名，处理好上链数据后再发送上链请求信息给就近的区块链系统。
76.步骤512、联盟节点采用车辆终端对于的证书公钥对签名验签，校验上链请求的车辆终端是否在接入许可白名单中；
77.具体的，联盟链节点校验车辆终端的方法包括车辆终端提供车辆行驶证、车辆所有者的驾驶证以及身份证，联盟链节点会把该三要素信息发送给公安局认证中心鉴定，认证三要素信息真实情况下联盟链节点校验通过，联盟链节点会向证书颁发机构请求给车辆终端颁发车辆证书。
78.步骤514、校验通过后再次触发车载系统中的车联卡取号流程，认证服务端校验上链数据中的车辆信息与网关插入的车联卡信息是否一致；
79.具体的，车载系统将带有车联卡数据流量的取号请求发至物联网网关，物联网网关识别出车联卡信息，包括车联卡号和绑定的车架号，物联网网关将车联卡信息插入到取号请求报文中，执行该智能合约的联盟节点将该车载系统的上传数据通过加密等方式也插入到请求报文中，最终请求报文传送给认证服务器，认证服务器校验两者信息是否一致，并
且将认证结果返回给执行该智能合约的联盟节点。
80.步骤516、联盟节点接收认证服务端发送的校验结果，均共识通过后才更新联盟链区块信息；
81.步骤518、链上分享数据同步到mec的本地dc保存；
82.联盟节点收到区块广播消息，将链上分享的数据同步到mec本地存储中心保存，联盟链与mec共享存储资源；
83.步骤520、联盟链节点返回合约执行结果给车载系统；
84.步骤522、mec边缘云平台下覆盖的车辆终端接收实时共享消息推送。
85.由此可知，本实施例第一方面基于现有mec的车辆共享系统加入区块链应用技术，将车辆共享信息的区块链系统中的存储节点部署到mec提供的资源中，区块链节点之间通过边缘计算节点或边缘云提供通路实现互联，完成车辆信息的同步、共识机制的达成，进一步提高车联网的安全可靠性。
86.第二方面，车载管理系统上传数据之前触发车联卡取号流程，优先校验车联卡号和车辆终端的车架号信息与物联网网关预制的车辆终端信息是否一致，保证上传区块链的视频信息是从属于该车辆终端，进一步提高了链下系统的安全可靠性。
87.第三方面，智能合约中引入触发车联卡取号流程的机制，校验车辆终端待上传数据的从属方是否与车联卡提前预制在物联网网关中的信息保持一致，提高车辆信息共享联盟链上数据分享的安全可靠，只有能对应从属方信息的车辆终端才能上传数据至联盟链。
88.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
89.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
90.本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
91.本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
92.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
93.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
94.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
95.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
96.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
97.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
98.本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
99.以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。