摘要
随着交通系统体量的不断扩大，交通拥堵、交通事故和环境污染等问题日益突出。传统的交通管理方式已经无法满足日益复杂的交通需求，由此车联网应运而生。随着车联网的发展，人们对安全和隐私的关注度日益提高。这是因为交通信息的共享涉及大量敏感数据，这些数据的泄露可能导致个人隐私泄露与交通安全威胁等后果。因此，确保数据共享的安全性和隐私性成为车联网发展的一项重要任务。然而，传统的数据共享方法通常依赖于中心化的数据存储和管理机构，为系统带来中心化相关风险。因此，车联网需要一种去中心化且安全的数据共享方法。本文对车联网区块链安全数据共享方法以及实用拜占庭容错共识算法（PracticalByzantineFaultTolerance，PBFT）进行了深入研究，主要工作如下： 1）针对PBFT算法在节点恶意行为区分上存在的问题，通过在共识消息中额外添加主节点的数字签名，使得算法能有效区分恶意节点。在此基础上，提出了快速视图切换机制以更快替换拜占庭主节点。同时，利用聚合签名技术降低了算法优化的通信开销。理论分析和仿真实验表明，当主节点为拜占庭节点时，该算法在吞吐量与平均确认时延上有更好的表现。 2）针对车联网区块链系统多数据副本的数据泄露问题，利用秘密共享技术对共识数据进行分片存储。针对数据分片有效性难以验证的问题，利用零知识证明协议构造了支持批量验证的可验证秘密共享协议。在此基础上，利用该可验证秘密共享协议构造了隐私保护的PBFT算法。实验结果表明，该可验证秘密共享协议在验证速度上表现良好，同时具备一定的可扩展性。 3）针对车联网节点种类众多且不同节点的隐私保护需求存在差异的问题，构建了一个双链结构的车联网区块链系统以记录不同车联网终端产生的隐私审计数据与非隐私审计数据。同时，构建了一个高效的车联网区块链数据共享系统架构以提高系统响应速度。此外，基于NTRUEncrypt密码系统构建了一个支持用户自定义访问控制策略的车联网区块链安全数据共享方案，并对方案的计算效率与安全性进行了优化。理论分析与实验结果表明，所提出的数据共享方案在数据上传与搜索阶段具有更快的速度。
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