車載自組織網絡中基于區塊鏈的路況預警方案

李春燕，趙佳，劉吉強，張強，韓磊

?

車載自組織網絡中基于區塊鏈的路況預警方案

李春燕1,2，趙佳1,2，劉吉強1,2，張強3，韓磊4

（1. 北京交通大學智能交通數據安全與隱私保護技術北京市重點實驗室，北京 100044； 2.北京交通大學計算機與信息技術學院，北京 100044； 3. 北京市公安局網絡安全保衛總隊，北京 100029； 4. 信息保障技術重點實驗室，北京 100071）

路況預警方案是解決車載自組織網絡（VANET，vehicular ad-hoc network）中車輛擁堵、交通事故問題的有效手段。分析了我國目前的交通狀況以及車載自組織網絡的發展和應用，結合區塊鏈技術提出了一種適用于車載自組織網絡的基于區塊鏈的路況預警方案。采用Hyperledger Fabric聯盟鏈技術平臺對該方案進行了仿真實驗，實驗結果表明本方案合理、可行。

車載自組織網絡；區塊鏈；Hyperledger Fabric；路況預警

1 引言

21世紀初，我國國民經濟以驚人的速度增長，國民生活水平不斷提高，使我國機動車的數量不斷增長。數據顯示，從1995年到2014年期間，中國機動車的增長率為每年10%，達到1.5億輛[1]；截止到2015年底，我國機動車數量有2.79億輛，到2016年底，我國機動車數量有2.9億輛，到2017年底，我國機動車數量持續增長有3.1億輛，圖1為2012-2017年中國機動車保有量柱狀圖。機動車數量的不斷增加導致道路擁堵更加嚴重，此外，酒后駕車、違反交通規則等行為的增多也增加了道路擁堵的嚴重性。交通堵塞問題給我國公民的生活帶來了嚴重不便，因此，我國城市的交通堵塞、交通事故等問題亟待解決。

隨著21世紀互聯網行業的發展，智慧城市的建設已是大勢所趨，車載自組織網絡是智慧城市中極其重要的一部分，未來的智能交通系統將很大限度地依賴于車載自組織網絡。有數據顯示我國的車輛擁堵、交通事故等交通狀況嚴重困擾著我國公民的生活和出行，同樣的交通問題也必將出現在未來智慧城市的車載自組織網絡中。

圖1 中國機動車保有量

車載自組織網絡是一種具有移動ad hoc網絡大部分特性的特殊移動自組織網，在車載自組織網絡中裝配無線通信作用的節點（這些節點大多數情況下由車輛和路邊單元構成）有數千個，這些無線節點在車載自組織網絡中采用多跳的方式通信。在車載自組織網絡中，每一個車輛節點都具有3個角色（發送者、接收者和路由器）在車輛網絡中收發信息，為人們搭建了便捷舒適的交通路況，這增加了車輛之間溝通方式的積極性，也能準確發現道路狀況（車輛擁堵、交通事故等）。在車載自組織網絡節點之間采用無線通信方式的包括：車輛節點之間、路邊單元RSU之間以及車輛節點和路邊單元RSU之間。車載自組織網絡是物聯網的一部分，它在實現車輛間無線通信的同時還可以對車載網中的數據進行存儲處理，以及大數據分析，使網絡系統得到很大程度的改善、信息服務的質量大幅度地提高，使大數據等行業得到發展的同時，也對國家經濟和社會的發展有促進作用。如今，車載自組織網絡正在朝著人?車?事物?環境深度融合的方向發展，改善了交通狀況，縮短了出行時間，給人們的出行帶來了極大的便利。總而言之，車載自組織網絡將車輛的功能和設施作為移動信息平臺而不是簡單的運輸實體進行擴展，這大大豐富了車輛系統的功能[2-7]。

比特幣的公開賬本——區塊鏈技術由中本聰在2009年首次提出，此后許多其他形式的電子現金也是用類似的結構進行創建，同時區塊鏈技術也廣泛應用于物聯網等其他領域。區塊鏈的潛在用途超過了比特幣，區塊鏈具有以下特性。

1) 分散控制：在區塊鏈技術中不需要可信任的第三方制定規則。

2) 數據透明性和可審查性：系統中執行的每個事務的完整副本都存儲在區塊鏈的每個節點上，且所有節點都是對等公開的。

3) 分布式共識：在區塊鏈技術中打破了集中共識的范式，采用所有網絡節點共同參與交易的方式。

4) 安全性：當區塊鏈被惡意操縱時，所有區塊結構都需要改變，這種改變使其他節點知道此節點被別人篡改，能夠立即察覺到，此外，區塊鏈還能對交易進行驗證。

物聯網解決方案基本要素要求具有安全、分布式和自治等特性，區塊鏈技術正是具有這些特性的一門技術。車載自組織網絡是物聯網的一部分，將區塊鏈技術運用到車載自組織網絡中能夠很好地解決車載自組織網絡中的安全等問題。

根據以上所列出的車載自組織網絡中的交通路況問題以及區塊鏈的特性，本文將區塊鏈技術運用到車載自組織網絡中，實現車載自組織網絡中路況預警，該方案可實現：

1) 不需要可信任的第三方處理路況信息，就可辨別出正確路況并將正確的路況廣播給其他車輛節點；

2) 區塊鏈技術的應用使存儲在區塊內的正確的路況信息不能被篡改；

3) 車輛節點發送的路況信息具有可追溯性，如果路況信息出現問題，可查找出有問題車輛節點。

因此，在車載自組織網絡的路況預警中運用區塊鏈技術保證路況信息具有去中心化、防篡改和可追溯等特性。

2 相關工作

從目前的形式來看，區塊鏈技術已被國內外學者廣泛應用于各個領域，其中包括物聯網領域、云計算領域等。

區塊鏈在物聯網領域的應用：文獻[8]提出了一種在物聯網中基于區塊鏈技術仲裁角色和權限的新的體系結構。文獻[9]提出了在物聯網中可應用區塊鏈技術解決問題的4個領域：1) 供應鏈管理；2) 設備可以銷售它們的設備性能；3) 在共享經濟中，設備可以銷售它們的服務；4) 設備之間互相通信。此外，文獻[9]闡明了區塊鏈能夠保證數據的安全性和完整性，將其與分布式注冊表技術相結合應用于物聯網中會產生巨大的協同效應。文獻[10]闡述了物聯網中數據交換的需求，但是集中式基礎設施無法提供作為數據交換的足夠信任的第三方中介，區塊鏈技術能夠很好地解決這樣的問題，由此，提出了基于區塊鏈的物聯網數據可信交換的分散式解決方案。文獻[11]針對物聯網中的隱私泄露問題，提出了區塊鏈連接網關的方案，該方案中區塊鏈網絡自適應地維護物聯網設備和用戶的隱私，此外，還提出一種基于區塊鏈技術的數字簽名機制，來解決隱私糾紛問題。

區塊鏈在云計算領域的應用：文獻[12]利用區塊鏈技術提高云取證中所有利益相關者交互記錄的可信度。文獻[13]針對用戶和云服務交互過程中云服務器為了獲得獎勵而不誠實地刪除用戶數據問題，提出了一種基于區塊鏈技術誠實地刪除數據的方案，該方案不需要可信任的第三方且用戶可以對云服務是否已經刪除數據進行驗證。文獻[14]區塊鏈技術的應用使在無信任環境中保管共享醫療數據取得成功。

區塊鏈在其他領域的應用：文獻[17]提出一種全新的排放交易計劃，此計劃中運用了區塊鏈技術。文獻[15]提出了一種基于區塊鏈技術的側管理，用于匹配智能電網層面的能源需求和生產。文獻[16]提出了一種基于區塊鏈技術微電網分散式電力交易模式，使消費者的權益得到保障。

路況預警的發展狀況：現有的文獻實現路況預警消息的傳播，大多采用多播路由協議，難以滿足路況預警消息的實時性和可靠性。文獻[17]在此基礎上提出最優中繼算法，中繼算法的基本思想是當車輛收到周圍鄰居廣播的告警消息后采用中繼算法選出最優中繼車輛進一步轉發，而本文中提出的路況告警消息是由此路段的車輛節點采用區塊鏈技術對同一條路況告警消息達成共識后，由固定單元在全網進行廣播。

自2008年中本聰發表比特幣白皮書后，國內外學者開始對區塊鏈技術進行研究，將區塊鏈應用于各個領域。區塊鏈技術的特性（去中心化、防篡改、不可偽造、可追溯）能夠很好地解決各個領域中的一些問題。

本文將比特幣中傳統的區塊鏈結構改造成適用于車載自組織網絡的區塊鏈結構，在不需要可信第三方參與的情況下，實現路況預警且保證路況信息在傳播過程中的正確性。車載自組織網絡中基于區塊鏈技術的路況預警方案的大致思想是：當道路上出現擁堵或交通事故時，該道路上的車輛節點會進行挖礦形成創世區塊（即第一個區塊），接下來其他車輛節點繼續挖礦形成路況信息鏈，該路況信息鏈由附近的固定單元進行處理，將路況信息廣播給其他固定單元，固定單元再廣播給自己區域內的車輛，此外，固定單元還會將提供正確路況信息的車輛節點信息上傳給車輛管理中心，車輛管理中心給這些車輛一些獎勵。

本文運用區塊鏈技術提出的路況預警方案相對于文獻[17]中提出路況預警消息傳播方案的優點如下。

1) 從路況消息的產生看，本文路況消息的產生是由多個車輛節點對一條路況消息達成共識，相對文獻[17]中路況信息由一個車輛節點產生更加真實可信。且本文運用區塊鏈技術能夠有效保證路況告警信息的防篡改性和可追溯性。

2) 文獻[17]中對告警消息的傳播依然停留在協議層面，協議需要根據車輛接收告警信息功率滿足一定的閾值，此方案需要一些算力，而本文對路況告警信息達成一致后，直接由路邊固定單元進行廣播，節約一定的算力。

3) 本文在路況信息塊添加了路況信息塊消亡倒計時參數，有效地保證了車載自組織網絡中路況消息的實時性；區塊鏈技術是一個分布式賬本，保證了路況消息的可靠性。

3 車載自組織網絡中基于區塊鏈的路況預警方案概述

3.1 車載自組織網絡概述

車載自組織網絡中大多數情況下包括：車輛管理中心（DMV, department of motor vehicle）、固定單元（RSU, remote subscriber unit）和車載通信單元（OBU, on board unit）。每個車輛和固定單元想要加入車載自組織網絡都需要到車輛管理中進行注冊（注冊時車輛管理中心將車輛和固定單元的信息以列表的形式存儲，且車輛管理中心給注冊的車輛或固定單元發放簽名證書和公私鑰對），此外，在本文中，車輛管理中心還會對提供路況信息的車輛給以獎勵作為鼓勵；車載自組織網絡中的每個車輛節點收發信息都是通過裝載在車輛節點上的車載通信單元的無線通信；車載自組織網絡中的固定單元與車輛節點的地位相同，但固定單元在車流量大的路口分布密集，在車流量小的地方分布稀疏，固定單元具有收發信息以及路由的功能。

3.2 區塊鏈技術概述

最初的區塊鏈技術中的區塊結構包括區塊頭和區塊體2部分，區塊結構如圖2所示。區塊頭中包括：隨機數、時間戳、難度系數、前一個區塊的Hash值（即上一個區塊的Merkel樹根）、Merkel樹根以及下一個區塊的Hash值（即下一個區塊的Merkel樹根）。隨機數是節點進行挖礦時，節點計算出的挖礦結果的解；時間戳表示區塊結構生成的時間，在區塊鏈結構中，前一個區塊的時間戳會比后一個區塊的時間戳小，能夠保證區塊鏈有序地形成，具有防篡改的作用；難度系數是節點計算數學難題的難易程度，可以人為進行調整；Merkel樹根為對每筆交易進行Hash運算得到的，由于每筆交易都不相同，所以每個區塊的Merkel樹根都不同，Merkel樹根能夠實現交易的驗證；通過區塊頭中存儲前一個區塊的Merkel樹根和后一個區塊的Merkel樹根將區塊連接成區塊鏈，把從創世區塊開始最長的鏈式結構稱為主鏈。礦工在挖礦形成區塊鏈的過程中，會因為網絡的延時或其他情況而導致區塊鏈分，此時會比較從分叉處以后所有區塊的難度系數，把難度系數高（即工作量大）的那條支鏈作為主鏈，把后續形成的區塊鏈添加到這條主鏈上，區塊鏈結構如圖3所示，區塊鏈由多個區塊組成[18-20]。

圖2 區塊結構

圖3 區塊鏈結構

區塊鏈上的點對點網絡存在很多簇，這些簇由節點組成，簇首節點和簇內節點數目時刻都在發生變化。區塊鏈技術的小世界模型的P2P網絡能夠保證區塊鏈網絡的穩定性，同時使交易數據具有完整性和一致性。

非對稱加密算法用于區塊鏈中交易的數據加密過程和簽名過程，能夠保證區塊鏈網絡的安全以及用戶的隱私保護，圖4為區塊鏈中交易過程。其中，公私鑰的產生利用了密碼學中的SHA256散列算法、Base58轉換以及secp256kl橢圓曲線乘法簽名算法等。區塊鏈中的交易過程如下。假設當前進行的是第2個交易，用戶1為交易的發送者，用戶2為交易的接收者；數據的加密流程是將交易1和用戶2的公鑰進行Hash運算獲得數據A，然后用用戶1的私鑰對數據A簽名獲得加密后的數據。數據的驗證流程為：采用用戶1的公鑰對加密后的數據進行解密獲得數據B，將數據A與數據B進行對照，若數據A和數據B相同，則證明用戶1與用戶2要進行此筆交易，且發送者是用戶1，接收者是用戶2。

Merkel根結構如圖3所示的區塊體部分，4個葉子節點需要進行2層Hash算法，8個葉子節點需要進行3層Hash算法，16個葉子節點需要進行4層Hash算法，以此類推，2 048個葉子節點需要進行11層Hash算法，65 535個葉子節點需要進行16層Hash算法，由上面的數據可以看出，當葉子節點由4個變為65 535個時，散列算法的層數由1層變為16層，這為查找某個元素是否存在提供了便利的條件。

共識機制解決了交易在沒有完全信任的第三方的情況下，各個節點如何達成一致意見的問題。目前提出的共識機制有PoW共識機制、PoS共識機制、DPoS共識機制、拜占庭共識機制。

智能合約層包括腳本語言和執行腳本語言的虛擬機，能夠運行圖靈完備的腳本語言。智能合約層保證了用戶在區塊鏈技術下安全地進行交易，程序員可在智能合約層編寫代碼規定交易進行的條件以及結果。

4 基于區塊鏈的路況預警方案

4.1 車載自組織網絡中的區塊鏈

根據車載自組織網絡路況報警需求以及比特幣中傳統的區塊鏈區塊結構，得出適用于車載自組織網絡路況報警的區塊結構，車載自組織網絡中的區塊鏈稱為路況信息鏈，車輛節點通過維護路況信息鏈，實現車載自組織網絡中的路況報警，圖5為車載自組織網絡中路況報警的區塊結構。

車載自組織網絡路況報警的區塊結構由區塊頭和區塊體組成，區塊頭包括：隨機數、時間戳、難度系數、前一個區塊的Merkel樹根、后一個區塊的Merkel樹根、本區塊Merkel樹根和路況信息塊消亡倒計時[21]。隨機數的作用與傳統區塊鏈技術中區塊結構的隨機數作用相同（即車輛節點挖礦時計算出的數學難題的解）。

時間戳使車載自組織網絡中的區塊有序地連接成一條路況信息鏈。難度系數是車載自組織網絡中車輛節點挖礦的難易程度（即解決數學難題的難易程度）。將前一個區塊的Merkel和后一個區塊的Merkel存儲在本區塊內可以使區塊鏈具有防篡改以及可追溯性，本區塊的Merkel樹根是車輛節點發送當前所在路段的路況信息進行Hash運算得到的，其中路況信息包括路段名稱、道路擁堵狀況、交通事故狀況以及用戶地址4個字段。區塊體中的路況信息可看成是一筆交易，交易的發送者是車輛節點，交易的接收者是車輛附近的路邊單元。路況信息塊消亡倒計時是車載自組織網絡路況報警區塊中所特有的，倒計時參數的存在使區塊鏈能夠適應車載自組織網絡中路況信息動態變化的特性。

圖4 區塊鏈中交易過程

車載自組織網絡中的路況信息結構包括路段名稱、道路擁堵狀況、交通事故狀況以及車輛注冊時車輛管理中心分配給車輛的地址，該地址能唯一表示該用戶。

車載自組織網絡中區塊鏈的加密方式也采用非對稱加密方式，車載自組織網絡中區塊鏈采取排序服務的共識機制使交易達成共識，通過對智能合約的編寫完成車載自組織網絡中路況報警。

當車輛節點發送了路況信息，且形成的路況信息鏈證明該路況有效時，附近的路邊單元將此條路況廣播給車載自組織網絡中其他的固定單元，然后固定單元再將路況信息廣播給自己區域內的車輛，同時，固定單元還會參與維護此條路況信息鏈的用戶地址發送給車輛管理中心，車輛管理中心對這些維護路況信息鏈的用戶獎勵。車輛管理中心對于用戶的獎勵也可看成是一筆交易，車輛管理中心為發送者，用戶為接收者。

圖5 車載自組織網絡中路況預警的區塊結構

4.2 路況信息鏈消亡機制

車載自組織網絡是一個路況信息時刻都在變化的網絡，某一時刻車輛節點發出的路況信息只表示此時刻此路段的路況信息況，因此，車輛節點發出的路況信息具有時效性，此外，還會有車輛發送一些錯誤消息，這些錯誤消息也會占用資源。本文提出的路況信息鏈消亡機制能夠很好地適應車載自組織網絡路況信息時刻都在變化的特性。

當路況信息鏈中全部的路況信息塊都失效時，此條路況信息鏈將不再代表此時刻此條路段的路況，此條路況信息無效。路況信息塊的消亡依靠車載自組織網絡中區塊結構的路況信息塊消亡倒計時，每個路況信息塊的消亡倒計時初始值設為5，每隔1 min路況信息塊倒計時值減小1，當倒計時值減小為0時，該路況信息塊消亡。由于車載自組織網絡中車輛和路況變化較快，因此，將路況信息鏈的消亡時間設為20（即一條路況信息的有效時間為20 min，超過20 min此條路況信息不再有效）。一條路況信息鏈的消亡時間用TCDead表示，這條路況信息鏈上所有路況信息塊的消亡總時間用TBDead表示，表示車輛的數量，且=*倒計時，表1為路況信息鏈的消亡時間和路況信息塊的消亡總時間關系。當＞時，表明有很多輛車都發送同樣的路況，該路況消息是有效的；當≤時，表明很少的車輛發送同一條路況，該路況消息是無效的。因此，要想保證車輛節點發送的路況信息可信、有效，則應滿足==*倒計時，由于倒計時為固定值5，最大值為20，故發送路況信息的車輛節點至少為4（即至少有4輛車發送同一條路況信息，此條路況信息才真實有效）。

表1 路況信息鏈的消亡時間和路況信息塊的消亡總時間關系

5 仿真實驗與分析

Hyperledger Fabric聯盟鏈具有安全、隱私、可監管等特性，適用于數據只希望在一部分區域內共享的項目開發。車載自組織網絡中的路況信息只需要廣播給網絡內部的車輛節點，從而維護車載自組織網絡中的交通，車載自組織網絡中的每條路況信息均可看成是一筆交易，因此，本文采用Hyperledger Fabric聯盟鏈技術平臺對車載自組織網絡中基于區塊鏈技術的路況報警方案進行仿真實驗。圖6為Fabric聯盟鏈技術平臺架構，Fabric聯盟鏈技術平臺包括：證書服務、客戶端、Peer節點以及共識網絡（由許多orderer節點組成）。圖7為Fabric聯盟鏈的交易過程。交易過程包括：客戶端提案、模擬交易、簽名、排序服務、驗證交易、將交易寫入賬本。

圖6 Fabric聯盟鏈技術平臺架構

圖7 Fabric聯盟鏈的交易過程

5.1 在Fabric聯盟鏈中仿真車載自組織網絡中基于區塊鏈技術的路況預警方案

假設存在FirstRoad、SecondRoad、ThirdRoad、FourthRoad路段，根據3.2節闡述的路況信息有效的條件可知，每條路段若發生擁堵或者交通事故時，此段路上至少有4輛車發送相同路況信息，現假設每條路段各有10輛車（允許10輛車中至多存在6輛故障車），此時，FirstRoad出現擁堵，在Fabric聯盟鏈上的仿真步驟如下。

1) 用Go語言編寫鏈碼chaincode002.go，鏈碼中的主要內容如下。

第1步，采用Import方法引入依賴包“fmt”“shim”“peer”。

第2步，構建FirstRoad Congestion結構體。

第3步，采用Init方法進行初始化。

第4步，構建Invoke方法實現FirstRoad Congestion（第一條路擁堵）路況信息。

2) 將鏈碼部署到Fabric網絡中。打開3個終端，第1個終端用于啟動網絡，第2個終端用于編譯啟動鏈碼，第3個終端用于操作鏈碼。

5.2 仿真結果與分析

在Fabric聯盟鏈上的運行結果如圖8所示。實驗結果第13行顯示FirstRoad Congestion（第一條路擁堵），與理論結果一致。

上述實驗表明，將區塊鏈應用于車載自組織網絡中能夠對一條真實的路況信息達成共識，即實現車載自組織網絡中路況預警。在車載自組織網絡中，Fabric網絡中的客戶端模擬用戶，當用戶發現某條路發生擁堵或者交通事故時，及時按動車內的報警按鈕；Fabric網絡中的Peer節點模擬車輛節點，當某段路附近的車輛節點收到用戶發來的路況信息時，此段路區域內的車輛節點開始挖礦并將路況信息打包成區塊；Fabric網絡中的證書服務模擬車輛管理中心，車輛想要加入車載自組織網絡必須到車輛管理中心進行注冊且得到管理中心頒發的簽名和公私鑰；Fabric網絡中的共識網絡模擬固定單元組成的網絡，維護路況信息鏈中區塊的有序生成區塊鏈。因此，在Fabric聯盟鏈上部署FirstRoad Congestion相當于車載自組織網絡中車輛節點對于某條路況信息達成共識。

圖8 實驗結果

6 結束語

綜上所述，相對于其他方法的路況報警方案，車載自組織網絡中基于區塊鏈技術的路況預警方案的優點如下。

1) 不需要可信任的第三方就可以使車載自組織網絡中車輛發送的路況信息達成共識并完成驗證。

2) 由于區塊鏈是一個分布式賬本，因此，車載自組織網絡中每個車輛節點都存有路況信息鏈這個賬本，路況信息具有防篡改和可追溯性。

未來區塊鏈技術在車載自組織網絡中的應用，主要包含以下幾個方面。

1) 尋找好的激勵機制使車輛節點更加積極地發送路況信息。

2) 當車輛節點受到攻擊時，如何保證路況信息的正確性。

3) 開發出基于區塊鏈技術的APP應用于車載自組織網絡。

[1] QI S M. Research on urban road traffic congestion evaluation method and control strategy[D]. Kunming：Kunming University of Science and Technology, 2016.

[2] SINGH S, NEGI S, VERMA S K. VANET basedp-RSA scheduling algorithm using dynamic cloud storage[J]. Wireless Personal Communications, 2017(6):1-21.

[3] CIRNE P, ZúQUETE A, SARGENTO S. TROPHY: trust-worthy VANET routing with groupanthentica-tion keys[J]. Ad Hoc Networks, 2018, 71:45-67.

[4] ZHONG H, HUANG B, CUI J, et al. Conditional privacy-preserving authentication using registration list in vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Access, 2017(99):1-5.

[5] WANG L M, LI T, CHEN L. Vehicle network structure and security based on vehicle identity[J]. Journal of Network and Information Security, 2016, 2(2):41-54.

[6] ZHANG R F. A survey of research on vehicle self-organizing network communication technology[J]. Journal of Automotive Engineering, 2014, 4(2):79-85.

[7] ZHANG S. Blockchain technology principles, applications and recommendations[J]. Software, 2016, 37(11):51-54.

[8] NOVO O. Blockchain meets IoT: an architecture for scalable access management in IoT[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2018(3): 1184-1195.

[9] KUZMIN A. Blockchain-based structures for a secure and operate IoT[C]//IEEE Internet of Things Business Models, Users, and Networks. 2018.

[10] ZHI Q H, XIONG Y S,YAN X Z,et al. A decentralized solution for IoT data trusted exchange based-on Blockchain[J]. IEEE International Conference on Computer and Communications, 2017(3): 1180-1184.

[11] CHA S C, CHEN J F, SU C, et al. A Blockchain connected gateway for ble-based devices in the Internet of things[J]. IEEE Access, 2018(99):1-7.

[12] YONG Z, SONGYANG W, BO J, et al. A Blockchain-based process provenance for cloud forensics[J]. IEEE International Conference on Computer and Communications, 2017(3): 2470-2473.

[13] YANG C, CHEN X, XIANG Y. Blockchain-based publicly verifiable data deletion scheme for cloud storage[J]. Journal of Network & Computer Applications, 2018, 103-112.

[14] XIA Q, SIFAH E B, ASAMOAH K O, et al. MeDShare: trust-less medical data sharing among cloud service providers via Blockchain[J]. IEEE Access, 2017, 5(99):14757-14767.

[15] KHAQQI K N, SIKORSKI J J, HADINOTO K, et al. Incorporating seller/buyer reputation-based system in blockchain-enabled emission trading application[J]. Applied Energy, 2017, 209:8-19.

[16] POP C, CIOARA T, ANTAL M, et al. Blockchain based decentralized management of demand response programs in smart energy grids[J]. Sensors, 2018, 18(1):162-183.

[17] GUO W J. Research on message transmission problem for security applications in Internet of vehicles[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2014.

[18] ZHU Y, GAN G H. Safety research in key technologies of Blockchain[J]. Information Security Research, 2016, 2:1090-1097.

[19] AN Q W. Research and application of key technology of decentralized transaction based on Blockchain[D]. Shanghai: Donghua University, 2017.

[20] HUANG X F, XU L,YANG X. A cloud computing electronic forensics model of Blockchain[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications, 2017,40(6):1-6.

Blockchain-based taffic condition early-warning scheme for VANET

LI Chunyan1,2, ZHAO Jia1,2, LIUJiqiang1,2, ZHANG Qiang3, HAN Lei4

1. Beijing Key Laboratory of Security and Privacy in Intelligent Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China 2. School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044,China 3. Beijing Municipal Public Security Bureau Network Security and Security Corps, Beijing 100029,China 4. Science and Technology on Information Assurance Laboratory, Beijing 100071, China

Road conditions early-warning scheme is effective solution to solve vehicle congestion and traffic accidents of VANET. The current traffic conditions in China as well as the development and application of VANET were analyzed. Combined with blockchain technology, a blockchain-based traffic conditions early-warning scheme for VANET was proposed. The Hyperledger Fabric alliance chain technology platform is used to simulate this scheme. The experimental results show that the scheme is reasonable and feasible.

VANET, chainblock, Hyperledger Fabric, road condition alarming

TP309.2

A

10.11959/j.issn.2096-109x.2018058

李春燕（1995-），女，天津人，北京交通大學碩士生，主要研究方向為車載自組織網絡、隱私保護、區塊鏈。

趙佳（1980-），女，內蒙古呼和浩特人，博士，北京交通大學副教授，主要研究方向為網絡空間安全、可信計算、隱私保護。

劉吉強（1973-），男，山東海陽人，博士，北京交通大學教授、博士生導師，主要研究方向為密碼學、可信計算、隱私保護技術。

張強（1980-），男，河北石家莊人，主要研究研究方向為網絡空間安全、區塊鏈、態勢感知。

韓磊（1983-），男，內蒙古呼倫貝爾人，博士，信息保障技術重點實驗室博士后，主要研究方向為分布式非對稱密鑰管理、區塊鏈、態勢感知。

2018-06-10；

2018-06-30

李春燕，17125202@bjtu.edu.cn

中央高校基本科研業務費基金資助項目（No.2018JBM016）；國家自然科學基金青年科學基金資助項目（No.61502030）；信息保障技術重點實驗室開放基金資助項目（No.KJ-17-107）

Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.2018JBM016), The National Natural Science Foundation of China (No.61502030), Foundation of Science and Technology on Information Assurance Laboratory (No.KJ-17-107)