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论文原文内容引用自：论（IoV）

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昂

, .aung@ucd.ie

陶铸

中国华南地区

塔哈尔

, tahar.@ucd.ie

艾曼·迪亚

的，.aymen@univ-.dz

, .@ucd.ie

塔哈尔

的，.tahar@univ-.dz

概括

随着物联网（IoT）的快速发展及其与传统车载自组织网络（）的潜在集成，我们正在见证车联网（IoV）的出现，它有望无缝集成到智能交通系统中。 然而，车联网的高速移动、频繁断线等关键特性给安全和隐私管理带来了困难。 区块链作为分布式防篡改平台，被提出作为确保隐私保护和安全的创新解决方案。 在本文中，我们回顾了有关区块链在车联网（特别是智能交通系统）中应用的最新文献。

全文目录 简介 车联网区块链 信任管理车联网区块链 车联网隐私区块链 安全区块链 车联网激励体系 结束语 文章要点如下： 简介

区块链是一种分布式、不可变、防篡改的分类账，可管理不同节点的持久数据记录，有潜力解决车联网网络中的数据安全和隐私挑战。 如图1所示，区块链在车联网上的应用大致可以分为四类，即安全、隐私、信任计算和激励机制。

图1 区块链在车联网中的应用

车联网信任管理区块链

信任管理是指评估系统中其他实体的可信度的方法。 根据给定实体的可信度，系统决定是否与该任意实体进行交互。 信任的概念在系统安全中至关重要，在网络安全相关文献中已得到广泛讨论。 在车载网络环境中，当车辆接收到消息时，信任系统必须检查发送者的合法性和可信性（节点信任），以及接收到的数据或信息的可信性（内容信任）。 鉴于车载网络的性质，信任管理在防止可能造成严重后果的网络攻击方面发挥着至关重要的作用。

例如，在安全相关的 VANET 紧急报警应用中，当附近发生事故或道路障碍物时，应用程序决定操作紧急制动。 当紧急应用程序收到来自另一个节点的警告消息时，信任管理系统负责评估该信息的信任级别以及发送者的合法性和可信度。 在此类延迟敏感的应用程序中，信任管理系统应立即判断警告消息是来自合法节点且信息正确，还是来自具有自私目的的恶意工具。 做出决定后，信任管理系统将决定公布给紧急应用程序，如果该消息可信，则紧急应用程序踩刹车；如果该消息可信，则紧急应用程序踩刹车。 如果消息包含虚假内容，则该消息将被忽略，并向信任机构报告发送者。 由于密码学、访问控制和身份验证等传统安全机制无法检测不诚实节点或虚假消息，因此需要建立信任管理系统来确保网络的安全并补充车载网络中的其他安全措施。

MANET中有多种信任管理方法来保证网络节点的可信性。 然而，由于VANET的特殊性，无法采用MANET的信任管理方案，需要一种更高效、可扩展的方法。 由于VANET节点的高移动性和网络拓扑的频繁变化，很难长时间维持同一组邻居。 这就要求信任管理系统在节点短暂相遇后立即估计节点的信任级别，而不是像MANET中的信任管理那样维护持久邻居集群的信任索引并更新信任索引。 车辆节点更有可能遇到以前从未遇到过的其他节点，并且不能等到再次遇到这些节点才更新信任级别，因此信任引导在 VANET 中至关重要。 车辆节点需要协作来维护全局信任管理系统，并依靠社交网络等其他来源来估计信任级别。

基于区块链的信任管理系统利用区块链的特性来解决车联网信任管理的挑战。 区块链的去中心化特性保证了所有车辆节点参与全局信任记录的计算和存储。 这消除了中央信任机构存储和更新信任记录的需要。 可用性属性确保即使任何车辆发生故障，信任管理系统也能继续工作。 不可变属性保证了存储的信任级别是不可更改的，除非车辆社区同意通过添加新交易来更新其中一些信任级别，因此恶意车辆无法篡改其在区块链上的信任值。 透明度属性使任何工具都有机会在需要时获取任何信任记录。

研究提出了一种基于区块链的车联网信任管理框架，该框架使用基于声誉的评级方案来评估车辆和 RSU 的可信度。 车辆对接收到的消息的正确性进行评级，并将其评级上传到 RSU 社区，RSU 社区计算声明此事件的节点的声誉值，并更新其在区块链中的声誉值。 如果出现错误消息，系统会降低恶意节点的声誉值，从而削弱其对未来决策的影响力。 采用PoW和PoS混合共识算法保证信誉较高的车辆优先更新区块链，并采用智能合约保证RSU基于透明的规则计算信誉分数。

值得注意的是，区块链仅存储在 RSU 上，而不存储在车辆上。 同样，一些研究提出了一种基于区块链的分布式信任管理系统，该系统利用贝叶斯推理模型来评估来自相邻节点的传入消息。 RSU 社区汇总车辆的评级并协作计算信任价值抵消； 这些信任值被分组为区块并存储在区块链中。 这也使用了 PoW 和 PoS 混合共识算法，其中信任偏移量（PoS）的总值越大，RSU 就越容易计算哈希函数（PoW）的随机数。

同样，相关研究人员采用有条件隐私保护公告方法，提出了基于区块链的信任管理系统（BTCPS）。 BTCPS 利用基于身份的群签名方案来确保条件隐私。 在虚假消息传播的情况下，受信任的机构可以通过指定公共地址的匿名公告来公布恶意车辆的身份。 RSU 合作维护一个包含每辆车信任值的分布式账本。

当检测到事件时，源车辆会调用附近的节点作为见证人来确认该事件。 如果获得批准，见证人会回复一条包含这些车辆签名的响应消息，发起者将聚合的签名包发送到最近的 RSU 进行验证。 RSU 使用回归来计算发起者的信任值并验证消息。 更新发起者的信任值（在真实消息的情况下增加信任值或在假消息的情况下减少信任值）后，选定的辅助RSU将新值打包到块中并提供块ID由 、RSU ID、块生成时间戳、前一个块的哈希值以及尝试添加新块的随机数组成。 许多授权 RSU 负责使用混合 PoW 和 PBFT 算法执行共识。 研究人员提出了一种基于区块链的可信计算系统（B-TSCA）。 RSU 通过共识来验证车辆的可信度。 B-TSCA使用哈希树（MHT）来实现车辆属性的实时审核。 比如信任。

研究人员提出了一种基于区块链的信任管理系统，该系统使用物理不可克隆函数（PUF）为每个车辆节点分配唯一标识符，并使用智能合约和动态工作量证明（dPoW）共识算法为每个车辆节点分配唯一标识符。块中的每个车辆节点。 链上存储节点的信任评分。 研究人员推出了 BC-Trust，这是一种高度基于区块链的移动设备信任管理系统，其中网络节点将有关服务提供商的信任评级传播到区块链。

因此，所有节点都可以访问有关任何服务提供商的信任信息。 研究人员提出了一种使用智能合约的基于区块链的分布式信任管理系统。 他们利用区块链分片的概念来减少区块链上的计算开销并提高交易吞吐量。 该系统采用奖励机制鼓励车辆报告虚假信息，奖励积分可用于从保险和维修等车辆服务中受益。 研究人员讨论了 IoP 背景下的信任计算及其在推荐系统和用户兴趣挖掘中的应用。 同样，一些研究人员研究了网络物理测绘系统中的信任计算。

文学

区块链类型

共识算法

信任管理技术

区块链存储

H.Zhang、J.Liu、H.Zhao、P.Wang 和 N.Kato，“for of”，IEEE Trans。

出现。 顶部。 .，第 1-1 页，2020 年，doi：

10.1109/TETC.2020。

联盟链

PoW/PoS 联合共识

贝叶斯

推理模型

路边单位

Z. Yang、K. Yang、L. Lei、K. Cheng 和 VCM Leung，

“基于信任”，IEEE J.，卷。 6、没有。 2，第 1495–1505 页，

2018.

联盟链

PoW/PoS 联合共识

贝叶斯

推理模型

路边单位

X. Liu、H. Huang、F. Shaw 和 Z. Ma，“A-Based Trust”

和

- 对于，”IEEE J.，

卷。 7、没有。 5，第 4101–4112 页，2020 年 5 月，doi：

10.1109/JIOT.2019..

私有链

PoW/PBFT 联合共识

基于身份的群签名回归

授权 RSU

B. Luo、X. Li、J. Weng、J.Guo 和 J. Ma，“基于信任的 VANET”，

IEEE 传输。 呃。 .，卷。 69，没有。 2，第 2034–2048 年，2 月。

2020 年，doi：10.1109/TVT.2019..

联盟链

PBFT共识

匿名隐藏区

狄利克雷分布模型

超级账本

C. Wang，J. Shen，J.-F。 Lai 和 J. Liu，“B-TSCA：用于 V2I”，IEEE Trans。 出现。 顶部。 .,

第 1-1 页，2020 年，doi：10.1109/TETC.2020..

联盟链

工作量证明共识

V2I认证方案

路边单位

U.、MN Aman 和 B.，“A 代表信任”，IEEE J.，第 1-1 页，2020 年，doi：

10.1109/JIOT.2020..

联盟链

dPoW 共识

物理不可克隆函数

路边单位

DE、Y. Imine、A. 和 H.，“基于 A 的信任”，IEEE Trans。 安全。 .,

第 1-1 页，2020 年，doi：10.1109/TDSC.2020..

联盟链

PBFT+PoS

共识

移动节点推荐

雾节点

P. -Tapia、J. Bravo-、M. López-Nores、P. -、E. Ordóñez- 和 M. Ramos-，“：A for of in 基于和 a

Layer”，《应用科学》，第 10 卷，第 21 期，第 7930 页，2020 年 11 月，doi：

10.3390/。

联盟链

工作量证明共识

和 SHA-3

路边单位

洛杉矶-A。 Hîrţan、C. Dobre 和 H. González-Vélez，“为了”，卷。 20、没有。 3，第 3 页。 791，2020 年 1 月，doi：10.3390/。

公链

一地两检达成共识

地理区域或集群验证

流量服务器

PK Singh、R. Singh、SK Nandi、KZ、DB Rawat 和 S. Nandi，“基于使用智能的信任”，IEEE Trans。 。 。 系统，第 1–15 页，2020 年，doi：10.1109/ TITS.2020..

私有链

工作量证明共识

直接分配

以太坊区块链

L. Xie、Y. Ding、H. Yang 和 X. Wang，“基于 SDN 的方法”，IEEE，第 1 卷。 7，第 56656–56666 页，2019 年，doi：

10.1109/.2019..

联盟链

PoS共识

附近车辆投票

路边单位

Z. Lu、Q. Wang、G. Qu 和 Z. Liu，“BARS：基于 A 的信任”，2018 年第 17 届 IEEE On Trust 和 In And / 第 12 届 IEEE On Big Data And (/)，8 月。 2018 年，第 98–103 页，doi：

10.1109//.2018.00025。

公链

存在证明

声誉激励

车辆+RSU

车联网隐私区块链

隐私是车联网的主要要求之一，车辆或车辆之间交换的信息的隐私应受到保护，并且仅向授权实体披露。 虽然安全措施可以保证对车辆身份和交换信息的授权访问，但隐私保护方案面临的挑战是在安全级别和可访问性之间保持平衡。

如图1所示，在VANET的背景下，存在三种主要的隐私保护方案：a）基于身份的隐私方法是指用于防止未经授权的实体了解车辆本身或其驾驶员的身份的技术。 b) 位置保密方法旨在向未经授权的实体隐藏车辆的位置信息，包括当前位置的 GPS 坐标和行驶路线。 c) 内容隐私方法旨在隐藏交换消息（例如培根消息）的元数据和属性。 已经针对 VANET 提出了许多认证方案。

为了保护车辆的身份，这些方案利用公钥基础设施、群签名、密码学、基于身份的签名或无证书签名等。这些方案依赖于集中式TA，该TA发起与车辆的预设信任连接。 当车辆行驶到另一个区域时，信任关系不再有效。 为了解决这个问题，之前的研究建议部署跨域认证，这需要车辆、RSU和TA之间进行各种通信，这可能会导致通信延迟。 更不用说保护中心化 TA 免受 DoS 和 DDoS 等攻击的额外工作了。

区块链是一种分布式技术，提供了去中心化隐私保护解决方案的可能性。 研究人员为车辆社交网络（VSN）引入了区块链隐私保护 LBS 协议。 他们设计了一种轻量级阈值身份验证方案，其中代理签名密钥由一组充当授权联盟链节点的 CA 颁发。 无需任何 CA 干预，任何车辆都可以通过区块链地址进行身份验证。 研究人员使用基于区块链的解决方案来实现有条件的隐私，其中车辆节点应用多个证书。 车辆身份和证书之间的链接经过加密并安全存储在区块链上，只有在发生争议时执法机构 (LEA) 才能披露。

研究人员提出了一种基于信任管理区块链的可信隐身区域构建（TCAC）方法，以保护车辆节点的位置隐私。 信任值结合车辆区域划分进行管理，目的是在隐藏区域建设过程中快速评估信任程度。 研究人员提出了一种基于区块链的身份隐私框架，其中身份验证方（AP）维护和更新区块链。 AP 生成公钥和私钥以及车辆的伪 ID，并将交易插入共享区块链。 研究人员提出了一种基于区块链的内容隐私解决方案，将区块链网络划分为多个通道，每个通道包含有限数量的运营特殊部门的授权实体。 数据的访问控制规则由存储在区块链上的智能合约定义。

车联网安全区块链

传统的车载网络安全解决方案高度依赖集中式服务器架构。 基于公钥基础设施 (PKI) 的解决方案需要集中式证书验证机构，类似地，基于 ID 的解决方案需要密钥生成服务器。 前者的缺点是证书管理复杂，不适合车联网网络。 后者很容易出现严重的托管问题。 结合这两种方法可能会缓解问题，但实际上很难扩展混合解决方案。 区块链被提出来作为解决这个问题的一种方法。

研究人员提出了无证书公钥签名（CL-PKS），旨在减少签名验证和生成的计算开销。 CL-PKS 利用双线性配对为 V2I 通信提供条件隐私保护身份验证。 CL-PKS方案还提供批量签名管理和采集签名验证功能，扩展签名生成和验证流程。 区块链用于在签名验证之前执行伪身份的撤销透明度。 研究人员将基于密文的属性加密（CP-ABE）和区块相结合，提出了一种基于区块链的 VANET 数据访问控制方案 FADB。 具体来说，使用用户属性来定义对 VANET 服务的访问权限可以提高 CP-ABE 的性能。

此外，轻量级的板载附加设备可以将繁重的加密和解密任务外包给功能强大的RSU，进一步提高数据访问机制的效率。 研究人员介绍了一种使用分布式模型的基于区块链的信任管理解决方案。 在提议的方案中，车辆建立可信连接以参与基于位置的服务（LBS）。 车辆将信任值发送给RSU，RSU执行PBFT算法，达成共识，并添加新的信任块。 研究人员提出了一种基于联盟链的VANET安全认证和密钥管理方法。 其中，边缘计算用于区块链存储系统，区块链用于V2V组密钥构建以及实时组成员分发和增强组密钥更新。

区块链车联网激励体系

区块链在车联网中的应用不仅限于安全和隐私。 区块链可以作为一种激励系统，奖励车辆参与特定任务，例如报告交通事故、采取更长的路线或选择不拥堵的充电站。 研究人员提出了一种利用基于区块链的激励组件的 VANET 车辆激励币。 驾驶员在追求动力和追踪传奇焦点时赚取或投资金币。

此外，利用车辆的算力来防止恶意攻击，从而实现阻断防护，维护网络安全。 研究人员提出了一个基于区块链的同名激励公告网络（），用于聚合车辆公告。 允许不同的驱动程序在不受信任的环境中匿名创建签名和发送通知。 此外，通过激励机制激励驾驶员共享交通信息，使得交易和驾驶员信息不可篡改。 他们已经证明，满足有条件的隐私要求并激励用户可靠且匿名地转发公告是可能的。

有研究人员提出，这是一种基于联盟链的激励机制，车辆根据消息的有效性和重要性对源车辆进行评分。 为了奖励有用的信息，获得的智能币将被转移到区块链中的车辆账户。 智能硬币可在电动汽车充电站和汽车服务站或加油站使用。

同样，一些研究人员提出了一项奖励计划，为报告交通相关事件的车辆提供金钱奖励。 在他们提出的系统中，RSU 验证并聚合车辆节点发送的数据包，并将与交通事件相关的信息存储在星际文件系统 (IPFS) 中。 第一个发起事件并报告的车辆在 RSUS 签名验证后将获得奖励。 研究人员提出了T-coin，一种激励货币，用于奖励选择走更长道路以缓解交通拥堵的司机。

模块2 解读与建议

在本文中，我们回顾了有关车联网区块链应用的最新文献。 区块链可用于解决车联网中的安全挑战，确保参与车辆的身份隐私和位置隐私。 此外，区块链还可以用于管理与交通相关的加密货币，以奖励为系统提供帮助的车辆。 然而，基于区块链的解决方案仍然面临一些挑战，例如PoW共识情况下的高能耗、区块转换限制和区块管理开销。

此外，近年来，拍卖理论也被引入到许多有关网络服务的著作中。 他们的共同目标是在买家和卖家之间进行不同服务和产品的拍卖。 同样，拍卖理论在车辆传感器大数据场景中也得到了广泛的应用。 此类拍卖有一个预定义的、受信任的中央机构，但另一方面，它也带来了一些复杂性，主要是额外的处理开销以及内部和外部威胁的可能性。 因此，智能合约结合区块链将是解决这些问题的合适解决方案之一。

总体而言，区块链技术与车联网的结合有望显着增强和丰富车载传输系统的功能。 无论是车载区块链部署应用、车载设备，还是手持智能终端，车联网都在以技术开放的态度影响着市场，开放矿池，丰富生态矿山，推动区块链技术基础链上线运营，形成日益完善的自治社区。 通过共识算法和提交到区块链的运行数据，用于车联网区块链生态系统的公共应用，将促进健康驾驶、车辆安全、碳减排等领域，并通过管理来实现多个共识智能合约。 我们相信，在区块链技术的应用环境下，汽车消费和汽车生活将更加安全、健康、精彩。