基于區塊鏈的智能網聯汽車信息共享研究

程泉 王瑋敏 曹興盛

摘要：相比于傳統車輛，智能網聯汽車會收集、記錄和處理更多的數據，而車輛駕駛共享信息是汽車智聯網聯化中的關鍵數據，對于數據安全的保障尤為重要。利用區塊鏈技術的去中心化、集體維護、公開透明、不可篡改、全程留痕、可溯源等特點，并運用到智能網聯汽車領域，將保證數據的獲得價值性和可信性。本文首先闡述了智能網聯時代下信息保障的難點，結合區塊鏈技術，提出如何將區塊鏈技術更好地應用到智能網聯數據安全保障領域，為區塊鏈在智能網聯數據信息共享的應用開發和創新提供思路，也將有助于智能網聯汽車產業的發展，推動智能網聯汽車行業的革新。

關鍵詞：區塊鏈;智能網聯;信息共享

1 緒論

智能網聯汽車融合AI智能（Artificial Intelligence）、5G移動互聯互通，大數據處理、云計算等新型技術，實現車、路、人之間的動態信息的實時交互、共享。相比于傳統車輛，智能網聯汽車會收集、記錄和處理更多的數據，而車輛駕駛共享信息是汽車智聯網聯化中的關鍵數據，比如，在智能網聯場景下，車輛根據周圍車輛共享的駕駛動態信息做出實時改變，這些信息的共享將極大為汽車智能化帶來便利。但是對信息數據的安全性、完整性以及訪問控制等方面仍然存在較大問題。區塊鏈技術在數據安全和數據共享方面且具有廣闊發展前景，從本質上講，區塊鏈[1]是一個分布式的共享賬本和數據庫的技術，是一種去中心化、集體維護、公開透明、不可篡改、全程留痕、可溯源等特點。區塊鏈本身具有強烈的時間關聯性，將記錄交互數據的區塊結構組成鏈式結構，在每條鏈條節點處有多方參與計算驗證，并且利用了非對稱加密技術[2]，實現了數據的不可篡改，保證了數據的獲得價值性和可信性。

2 智能網聯汽車時代下信息保障難點

如何構建一個車輛駕駛共享信息保障方案，確保這些信息來源真實可靠是當今智能網聯時代必須解決的問題。

2.1 隱私保護安全控制要求

區塊鏈通過安全透明的信息交互，搭建數據鏈，利用數據庫的信息資源的共享，駕駛者將體驗到智能網聯化下科技成果，但是依賴于數據的智能網聯化，也將對數據庫的安全性的保障造成極大的挑戰。

2.2 信息安全性保障是關鍵

智能網聯汽車在試圖改變汽車產業的格局，而智能網聯下的各種信息數據將成為競爭格局中如何重塑未來的前沿和中心。隨著智能網聯不斷深入應用和用戶信息電子化的不斷普及，使得數據泄露所產生的后果愈發嚴重，而且一旦用戶信息被上傳，就必須存在一個得到公認的數據存儲和分發的服務商，以保證用戶信息的分發范圍能得到有效控制，但是推選出一個公認的安全數據存儲與分發機構的難度很大[3]，在沒有這樣的一個機構參與下的情況，如果只有各個獨立個體參與，那么數據的傳播和使用將會超出所應該得到限值的范圍。

2.3 信息數據中央化管理風險大

目前對數據的管理方法大多采用傳統落后的機制，即數據信息的集中化，大量的信息數據都集中在一個數據中心平臺，對于提供數據中心平臺的服務商在提供數據存儲和分發業務的權利過大，極有可能出現擅自突破約束進行越權操作，比如非法濫用數據遠程控制車輛[4]。同時數據都集中在一個數據中心平臺上，容易遭受非法入侵，且受黑客襲擊后惡意刪除數據庫造成的損失也非常大。

2.4 智能網聯數據共享機制急需革新

利用網絡運營商，通過4G、5G等移動通信技術來完成數據信息的共享是當下車聯網的常規模式，但是對于智能網聯時代的車輛數據信息共享模式，需要探索一條新的道路，以解決長期以來的信息滯后不對稱、信息易篡改造假、信息封閉性高不透明等問題。

針對上述問題，本文從區塊鏈技術優勢著手，結合智能網聯場景下車輛行駛信息共享化的特點，以創新思維模式將區塊鏈技術與智能網聯信息共享技術相融合，為解決智能網聯場景下車輛行駛信息的共享的問題提供新思路。

3 區塊鏈技術特征

通過利用區塊鏈技術的特性，可以增強分布式多渠道的智能網聯下駕駛員的體驗，保證行駛數據共享的來源真實可靠和安全透明，實現智能網聯時代的車輛自動化、網聯化和對各種信息的監督和追溯的多元化目標。

3.1 去中心化

網聯過程無需任何第三方的參與，只要節點滿足觸發條件，就能自由執行數據交互操作，因而保證了數據流轉的過程不可逆，并且可溯源。由于不依賴中心數據平臺協調運轉，所有的數據交互均是點對點直接進行，提高了運行效率。

3.2 安全可靠性

安全可靠性。根據區塊鏈的規則，在每條區塊鏈節點處，如果數據的結果有超過51%的反饋是一致的，則判定數據未發生修改，這樣就會避免在某些鏈條上惡意節點上傳錯誤數據導致區塊鏈系統中的數據流發生篡改。要想篡改數據，就必須要獲得51%的節點認可，實現這一要求的造假可能性很低。哈希算法的運用更是加強了區塊鏈技術的安全性。哈希算法具有唯一性、不可預測性和單向性，被廣泛運用到非對稱密碼加密技術中，它對任意目標源數據通過哈希函數生成一組固定長度為256的哈希值，并且目標源數據的內容發生任何改變，生成的哈希值都是不同的，并且依據生成的哈希值是無法逆向還原目標源數據的。

同時利用非對稱加密技術，對車輛收發雙方的信息數據進行加密和解密，由于加密和解密采用不同的密鑰，公鑰可公開發布，用于發送時數據的加密，私鑰是保密的，用于接收時相應數據的解密。這樣就保證了數據在交互過程中的安全、可靠。

3.3 共識性

整個區塊鏈系統不依賴其他第三方，所有節點能夠在系統內自動安全地驗證，區塊鏈系統中各節點之間能夠有效達成共識，共同確認數據的流轉。這樣就確保了數據流的真實性、公開透明性。

3.4 時間強關聯性

在鏈式數據結構中，按照時間順序每個區塊之間都會有一個哈希值對接上一個哈希值，然后這個哈希值又會包括進后一個區塊中。一旦哈希值發生改變，后面區塊中的全部哈希值都會發生改變，這樣一來，數據的修改就會被發現并且被追溯到修改源頭，具有可追溯特性。

4 區塊鏈技術與智能網聯駕駛信息共享的結合

智能網聯駕駛信息共享中將遇到諸多挑戰，利用區塊鏈技術的特點和優勢，可有利于在信息數據的私密性、安全性和數據交互的效率等問題上得到大大改善[5]。

4.1 數據非中央化管理

車聯網信息數據由中央化集中管理模式升級為非中央化的管理模式，使得各智能網聯車輛在去中心化后不再受到任何機構控制，也大大降低了智能網聯信息數據泄露的可能性。區塊鏈技術可以對駕駛車輛的信息進行授權和加密。從授權方面來講，駕駛車輛的信息分為公開訪問和授權訪問兩種，因此可將車輛駕駛信息數據依據實際情況進行分類，比如包含每名的車主個人信息的需授權訪問，而各車輛位置信息等行駛信息無需授權便可訪問。從加密方面來講，區塊鏈技術采用非對稱加密算法，意思是對原始信息加密使用的密鑰和對加密信息解密使用的密鑰是不一樣的。非對稱加密算法大大加大的處理的難度，同時也大大提高了數據的安全性。利用區塊鏈技術，可以很好的降低車輛駕駛信息共享的風險，保障信息安全。

4.2 駕駛信息共享可靠性高

對于智能網聯汽車行駛數據的共享有很強的安全性要求。每一個智能網聯汽車對任何一個錯誤信息的接受，都有可能導致車輛誤判接下來的行駛操作，極大增加安全事故風險。區塊鏈技術的安全透明、不可篡改、可溯源等特性，可有效解決數據安全難題。

區塊鏈在智能網聯數據上的應用主要是對個人身份信息、各零部件狀態信息的保存，各數據信息在遭受黑客襲擊、惡意篡改等非法行為時，區塊鏈中的各鏈條的節點處將觸發共識機制，錯誤的信息并不會上傳進區塊鏈中，得以保證真實的數據依然在區塊鏈中流轉。比如汽車在開啟自動駕駛模式時，區塊鏈數據庫的共享行駛信息數據被惡意篡改。對于區塊鏈上的流轉的行駛數據，需要監管部門建立相關法律法規，約束不法分子的訪問控制權限，可確保受保護信息的真實性和完整性，有效防止數據被泄露或篡改。

未來，在城市建設高智能化下，交通市政平臺、智能路測裝置的數據可與車輛的信息相互連接[6]，在把交管局數據中心、智能交通燈，以及公安天眼等的數據引入區塊鏈后，將大大提高了政府資源的利用率，對于利用數據共享平臺的車輛駕駛技術的前景不可估量。

4.3 新模式下的智能網聯

智能網聯汽車是一個信息化技術集成度高的行業，在這個行業中需要解決很多問題，有智能網聯系統運行成本的問題，也有智能網聯平臺數據共享的效率問題。

對于車輛行駛中所需的全部關鍵信息，有著分布式數據共享、數據共識模式的區塊鏈技術將更加安全高效。

利用現有C-V2X（Cellular-Vehicle to Everything）技術，結合區塊鏈技術在智能網聯車輛的應用，在移動通信基站鋪設面不足帶來智能網聯推行困難上，建立以每輛車為中心的數據分布的模擬基站，即每輛車就是一個移動式基站，這將不同于之前傳統以移動通信基站為中心進行數據的上傳和下發模式。在新技術新模式創新應用下，使得V2X更加合理，也使車輛駕駛的信息共享推行更容易。

5 汽車信息同步共享

區塊鏈與智能網聯技術的融合，讓信息的共享可實現多途徑的應用。車輛信息的互聯互通，采用了區塊鏈技術中的去中心化方式，可以較好解決實際道路中部分區塊網絡并無鋪設的現狀。利用共享數據可生成車輛檢測數據報告，可作為車輛狀態的分析依據，幫助發現車輛存在的風險，消除隱患。政府機構、各汽車制造商等也利用生成的車輛檢測數據報告，為駕駛者提供各項服務。形成的車輛行駛實時數據，也有助于車輛在自動駕駛下執行策略上提供有利依據。

共識性。汽車信息的同步共享的共識，實現了在無第三方介入的情況下，各區塊鏈條和各區塊鏈節點可以建立識別驗證的工作，共識機制的流程自動化、無人為干預，保障了信息的可信性和可靠性。

獨立性。目前車輛網的技術運用，采用了不同的網絡運營商提供同種類型的服務，但是不同的網絡運營商之間采用數據庫的內容并不一樣，又由于企業競爭、公司機密等原因，這些數據庫并不互通，因此造成了數據庫的重復采集，也造成了通信基站的投入資源的浪費。區塊鏈共享信息模式下，各區塊主體都是獨立的，皆可在保證安全的情況下獲得信息的共享。

追溯性。區塊鏈中采用的哈希加密技術，將每次共享信息生成一組唯一的代碼，利用這串唯一代碼可以掌握從車輛出廠銷售的流轉全流程。也可在車輛行駛過程出現問題的時候，利用追溯的信息，精準對問題原因排查診斷。

6 結語

在智能網聯發展的過程中，信息數據的地位不可撼動，而其中區塊鏈技術的作用更是不可忽視，具有重要支撐作用，未來區塊鏈技術與AI智能、5G移動互聯互通，大數據處理、云計算技術的深度融合，對于保障智能網聯汽車數據共享安全性，為智能網聯汽車領域的發展都十分有利。本文提出的基于區塊鏈的汽車行駛共享數據應用研究將為智能網聯場景下的數據安全提供有利參考。

參考文獻：

[1]馬青.區塊鏈技術在物聯網安全相關領域的應用思考[J].科技風，2020（4）：109

[2]戴婕.基于密鑰管理和無中心化加密的網聯汽車信息安全的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2018

[3]李馥娟，王群，錢煥延.車聯網安全威脅綜述[J].電子技術應用，2017，43（05）：29-33

[4]梅穎.車聯網隱私保護研究[D].武漢：華中科技大學，2014：56-62

[5]袁勇，王飛躍.區塊鏈技術發展現狀與展望[J].自動化學報，2016，42（04）：481-494

[6]史慧洋，劉玲，張玉清.物鏈網綜述：區塊鏈在物聯網中的應用[J].信息安全學報，2019（5）：76-914

作者簡介：程泉（1989— ），男，湖北黃石人，碩士，工程師，主要研究方向為智能網聯汽車電磁兼容研究。