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近年来,智慧交通系统引起了广泛的关注。众多研究者希望借助智慧交通系统为人们提供更加安全快捷的出行服务。但是目前的交通系统中还面临着一些新的挑战。在智慧交通中,一般采用中央集中式的方法存储和处理数据,因此一旦中心节点出现故障,可能就会严重影响系统性能。此外在智慧交通中,也存在着多种服务供应商,各个服务商有时需要进行信息交换,但是他们之间难以做到相互信任。而且在智慧交通中,用户数据的隐私性,也难以得到保障。考虑到区块链技术中采用分布式的结构,具有去中心化,信任保障和隐私保护等特点,因此,目前已被广泛应用于智慧交通系统中,用于应对智慧交通中上述挑战。但是考虑到传统的区块链网络无法满足智慧交通多种场景下的实际需求。在不同场景下,用户数据的安全性以及信息处理时延的要求可能有所不同。
本文提出了多层区块链网络模型,旨在解决目前智慧交通中存在的单点故障问题,不同服务商之间的信任问题以及用户数据的安全性以及隐私性等问题。而且各层区块链也可以进行必要的信息交换,以满足实际智慧交通中多种不同的需求。在本模型中,我们分析了多层区块链网络中的安全性,信息确认时延以及通信开销这三个性能指标,结果显示随着网络中节点数目的增多,区块链网络的安全性,信息确认时延以及通信开销都有所增加。当信息确认时延以及区块链网络的通信开销增大时,区块链网络的安全性也相应提高,但是这三者无法做到同时最优。因此,我们可以通过调整这三个性能指标,从而满足不同实际场景下的需求。例如增加信息确认时延提高区块链网络的安全性或者是略微牺牲网络的安全性的情况下,使得网络通信开销有所降低。之后,考虑到智慧交通场景中存在着一些局部信息(例如道路状况信息),我们在多层区块链网络的基础上,提出了网络分区的方法,来降低区块链网络的通信开销,并给出了在满足安全性,信息确认时延以及通信开销等约束条件下,使得区块链网络整体的通信开销或者安全性最优的分区方案。最后我们还以都柏林城市中的实际基站作为区块链节点,构建多层区块链网络,验证其能同时满足多种实际场景下的需求。而且我们也分析了不同分区方案下,所构建的多层区块链网络的安全性,以及通信开销的变化情况。结果显示,当分区数目为2和3时,区块链网络的通信开销分别降低了45.44%,68.74%,而系统的安全性并没有受到太大的影响。这一结果也验证了采取网络分区的方法,在满足区块链网络的安全性条件下,对网络进行合理分区,能够有效的降低区块链网络的通信开销。
本文提出了多层区块链网络模型,旨在解决目前智慧交通中存在的单点故障问题,不同服务商之间的信任问题以及用户数据的安全性以及隐私性等问题。而且各层区块链也可以进行必要的信息交换,以满足实际智慧交通中多种不同的需求。在本模型中,我们分析了多层区块链网络中的安全性,信息确认时延以及通信开销这三个性能指标,结果显示随着网络中节点数目的增多,区块链网络的安全性,信息确认时延以及通信开销都有所增加。当信息确认时延以及区块链网络的通信开销增大时,区块链网络的安全性也相应提高,但是这三者无法做到同时最优。因此,我们可以通过调整这三个性能指标,从而满足不同实际场景下的需求。例如增加信息确认时延提高区块链网络的安全性或者是略微牺牲网络的安全性的情况下,使得网络通信开销有所降低。之后,考虑到智慧交通场景中存在着一些局部信息(例如道路状况信息),我们在多层区块链网络的基础上,提出了网络分区的方法,来降低区块链网络的通信开销,并给出了在满足安全性,信息确认时延以及通信开销等约束条件下,使得区块链网络整体的通信开销或者安全性最优的分区方案。最后我们还以都柏林城市中的实际基站作为区块链节点,构建多层区块链网络,验证其能同时满足多种实际场景下的需求。而且我们也分析了不同分区方案下,所构建的多层区块链网络的安全性,以及通信开销的变化情况。结果显示,当分区数目为2和3时,区块链网络的通信开销分别降低了45.44%,68.74%,而系统的安全性并没有受到太大的影响。这一结果也验证了采取网络分区的方法,在满足区块链网络的安全性条件下,对网络进行合理分区,能够有效的降低区块链网络的通信开销。