基于区块链的车载命名数据网络安全转发机制研究

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车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)通常用于减少交通事故,提高交通效率和安全性。在VANETs中,由于车辆节点的高移动性和临时性导致节点之间端到端路由连接失败,使路由决策成为挑战。而命名数据网络(Named Data Networking,NDN)以消息内容为基础,而不是依赖数据的主机地址。将NDN应用在VANETs中可以有效地解决这些问题,但现有的车载命名数据网络(Vehicular Named Data Networking,VNDN)在转发数据时容易遭到恶意节点攻击。因此,为了获得可靠的数据并使应用程序在VNDN中高效工作,本文围绕VNDN中车辆数据安全转发展开相关研究,引入了信任模型和具备去中心化特点的区块链,并基于它们设计一种能够识别VNDN中自私和恶意的车辆节点的安全转发机制。主要研究内容如下:(1)构建了一种基于区块链的VNDN恶意节点安全检测架构。该架构主要在车辆和RSU中构建了两层区块链,车辆维护的区块链用来存储与其交互车辆的直接信任,RSU维护的区块链用来存储车辆的综合信任。该架构可以让车辆和RSU方便的查询账本中存储的信任值,是一种基于区块链的新型去中心化信任架构。(2)提出了一种基于VNDN的信任评估模型。该模型针对车辆间通信时容易遭到恶意车辆节点攻击的问题,通过车辆的历史通信行为对交互的车辆的可信度进行评估,检测识别网络中的恶意车辆节点,并对恶意行为进行抑制,确保VNDN网络的安全性。(3)提出了一种基于区块链的VNDN数据安全转发机制。该机制结合本文所提出的信任评估模型和区块链检测架构,同时引入了节点活跃度、节点间距离和车辆的速度等因素来选择可靠的中继节点进行传输,有效识别和抑制网络中车辆节点恶意行为,提高车载命名数据网络数据传输的可靠性。通过基于NS-3的ndnSIM和SUMO联合仿真来实现本文所提出的基于区块链的VNDN数据安全转发机制。仿真结果表明,本文所提出的安全转发机制能够有效识别恶意和自私的车辆节点,抑制了车辆节点的恶意行为,提高了车辆节点通信的安全可靠性,降低了传输延迟,提高了消息的转发效率,优化了VANETs网络整体性能。
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