(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210729240.X (22)申请日 2022.06.25 (71)申请人 南京工业大 学 地址 211899 江苏省南京市江北新区浦珠 南路30号 (72)发明人 沈航　吴昕怡　白光伟　王天荆　 (74)专利代理 机构 南京科阔知识产权代理事务 所(普通合伙) 3240 0 专利代理师 苏兴建 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 67/12(2022.01) H04L 67/53(2022.01) H04W 4/40(2018.01)H04W 12/033(2021.01) G06Q 30/08(2012.01) G06Q 40/04(2012.01) G06Q 50/32(2012.01) (54)发明名称 基于区块链的车联网切片资源交易方法 (57)摘要 一种基于区块链的车联网切片资源交易方 法， 在多运营商协作为车联网提供服务的网络场 景中， 建立网络切片资源管理架构， 再面向车联 网切片的资源交易， 过程包括： 车联网服务提供 者通过智能合约在交易系统中发布需求； 资源提 供者利用车联网服务提供者的公钥对数据进行 加密并提交加密信息； 智能合约收集在投标时间 之内的所有投标信息， 车联网服务提供者通过资 源提供者的签名来验证投标信息， 验证通过则解 密得出有效投标信息， 否则在区块链内广播惩罚 账单； 车联网服务提供者基于拍卖选择最终的资 源提供者； 在被挑选后， 资源提供者向车联网服 务提供者提交加密令牌信息； 车联网服务提供者 使用其私钥解密， 获取资源对控制权， 并付费； 区 块链通过基于信用的PBFT共识机制， 完成交易的 验证。 权利要求书3页 说明书15页 附图4页 CN 115277004 A 2022.11.01 CN 115277004 A 1.一种基于区块链的车联网切片资源交易方法， 其特征是在多运营商协作为车联网提 供服务的网络场景中， 建立网络切片资源管理架构， 再面向车 联网切片的资源交易； A、 在网络场景中： 车联网服务提供者负责进行注册， 并整合运营商提供的资源， 进行动态网络切片， 对车 辆提供服务； 车联网服务提供者根据车辆服务请求， 向运营商购买资源并对资源进 行切片， 打包成服 务提供给车辆； 车辆作为 服务请求者， 配备了车 载单元OBU通过接入网与网络切片进行交 互； 资源提供者 为车联网服务的提供者租赁、 提供通信资源、 缓存资源和 和计算资源。 B、 网络切片资源管理架构中： SDN控制器部署在 路边单元或者地面基站， 收集用户的内容请求以及临时纪录易、 服务 信息； 区块链根据本地控制器收集的信息， 对用户的历史服务请求进行预测， 进行切片蓝 图 定义和端到端切片； 切片是联合分配多种类型的网络资源优化网络效用， 同时满足定制车联网服务的差异 化的服务质量QoS需求； 车联网服务提供者通过分布式资源交易智能合约， 自动执 行与运营商之间的交易； 网络切片编排器对已购买的各类资源进行池化、 切片化和编排， 并且向车辆提供网络 切片服务； 本地控制器协助SDN控制器进行网络切片； 切片部署完成后， 对应的本地控制器在终端 用户之间编排切片资源； SLA监控和违规预测组件监控切片状态的资源利用率和Q oS满意度； 本地控制器将SLA违规预测收集和分析资源监控数据上传到区块链； C、 面向车联网切片的分布式资源交易被封装在智能合约内自动执行， 面向车联网切片 的资源交易过程包括： 1.1)车联网服务提供者在交易系统中发布需求； 智能合约记录该需求， 并将消息广播 到整个区块链； 所有在该区块链网络中的运营商都 获取到此次需求信息； 需求信息包括需求 集Θ、 最高接受价格 和信用阈值 1.2)资源提供者Si提交的加密投标信息为Bi， 其中用车联网服务提供者的公钥PK0对数 据进行加密； 1.3)智能合约收集在 投标时间之内的所有投标信息， 车联网服务提供者通过Si的签名 来验证投标信 息； 若验证通过， 车联网服务提供者使用Si的公钥进行解密， 得出Si的有效投 标信息： 若验证未通过， 关于该运营商的惩罚交易账 单Trani将会被广播到区块链中； 1.4)能够通过验证的资源提供者集合为S， 车联网服务提供者基于拍卖与信用值选择 最终参与交易的资源提供者 集合 1.5)在被挑选成为获胜者后， 相关的资源提供者Si向车联网服务提供者提交加密令牌 信息， 令牌SIGi代表授权访问Si拥有的相应资源的控制器， Si用车联网服务提供者的公钥 PK0对SIGi加密得到 ESIGi； 1.6)在获得加密 令牌信息后， 车联网服务提供者使用其私钥 SK0对ESIGi解密， 以获取资 源对控制权， 并且向资源提供者支付费用；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115277004 A 2每个资源提供者都有一个钱包帐户来存储和管理个人财产； 在支付过程中， 使用随机 的假名作为资源提供者钱包 账户的钱包地址， 来代替钱包账户的真实地址， 以保护隐私； 钱 包帐户和相应的钱 包地址之间的映射关系记录在受信任的授权 机构中； 最后生成资源交易事 件的记录； 1.7)区块链通过基于信用的PBFT共识机制， 完成对交易的验证和确认； 最后将步骤 1.6)得到的记录Tran作为数据块添加到区块链中； 参与交易验证的节点均由参与交易的运营商提供。 2.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网切片资源交易方法， 其特征是所述步骤 1.2)中， 使用非对称加密算法对资源提供者的出价信息进行加密。 3.根据权利要求1所述的基于区块链的车联网切片资源交易方法， 其特征是信用值γi 的评估为： 本地控制器定期收集由SLA检测模块对网络切片的检测数据； 将检测数据写入区块链， 形成行为特征等记录； 同时区块链记录资源提供者参与 交易的历史行为； 区块链将这些历 史行为和 检测数据聚合成信用值， 设信用值满分为100； 检测数据包括资源利用率、 切片满 意度； 信用评估参数指标包括： ①资源可靠性指数Ii1： Ii1＝ri·100， ri表示当前运营商i的通信可靠性； ②平均访问成功率指数Ii2： Ii2＝Ti·100， Ti为用户访问切片资源的平均访问成功率； ③平均传输延迟指数Ii3： 当平均传输延迟Li小于阈值σ 时， 认为 是可以容忍的， 节点是可信的； 传输延迟超过阈值， 节点出现异常行为的可能性也在增加， 这体现在 传输延迟指数的快速下降上； ④参与共识的信用指数Ii4： 每次交易的验证过程 都是由参与到该交易中的 运营商节点完成的， 参与共识的信用指 数是所有节点的信用值的平均值； 其中， ni表示当前 运营商中的节点个数， cij是资源提供者/运营商i中第j个节点的信用值； 区块链将信用评估参数指标的上述证据数据指标进行标准化； Ii1， Ii2， Ii3， Ii4分别对应 评估权重系数r1， r2， r3， r4， (r1+r2+r3+r4＝1)； 根据不同类型的服务， 对应的网络切片权重系 数也不同； 区块链结合 块中记录的历史数据获取资源提供者 i的信用值γi。 4.根据权利要求3所述的基于区块链的车联网切片资源交易方法， 其特征是所述步骤 1.4)中， 基于拍卖和信用值的资源提供者选择 方法为： 车联网服务提供者向多个资源提供者按照网络切片需求购买3类资源即通信、 缓存、 计 算资源； 采用动态切片算法来实现车联网服务的提供； 参与交易的提资源供者中每个资源 提供者提供多种类型的资源； 车联网服务提供者期望资源提供者们在任务分发时刻 和任务截止时间 之间参与 投 标； 车联网服务提供者在发布需求 的同时给出一个信用阈值 和最高接受价格 最终参与 交易的资源提供者获得的报酬不得高于 且信用值不低于 资源提供者/运营商的信用值 γi和出价是 车联网服务提供者在交易时需要考虑到的主 要因素。 5.根据权利要求3所述的基于区块链的车联网切片资源交易方法， 其特征是所述步骤权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115277004 A 3