區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用綜述

郎 平，田大新，林椿眄

（北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 102206）

1 引 言

伴隨著新一代信息通信技術(shù)的演進(jìn)發(fā)展，智能化的汽車與道路正成為汽車、交通等行業(yè)關(guān)注與研究的重點。而車與路的智能化都離不開網(wǎng)絡(luò)通信的連接，這使得車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成為融合交通、汽車、通信等多個產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域[1]。車聯(lián)網(wǎng)通過建立車-車、車-路、車-人以及車-云間的高效穩(wěn)定連接，能夠?qū)崿F(xiàn)一系列提升交通安全、提高交通效率的典型應(yīng)用場景，并有利于促進(jìn)自動駕駛的進(jìn)一步落地[2]。但在大規(guī)模部署環(huán)境下，當(dāng)前的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仍然面臨網(wǎng)絡(luò)的安全與可信以及數(shù)據(jù)大范圍同步共享所帶來的新挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新興的去中心化的數(shù)據(jù)共享與安全防護技術(shù)，提供了在不可信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息傳遞與交換的可信機制[3]，恰好能夠滿足車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在安全和協(xié)作方面的新需求。

2019年10月24日，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進(jìn)行第十八次集體學(xué)習(xí)。中共中央總書記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時強調(diào)：“區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用。我們要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)，加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展?！蔽覈?019年印發(fā)的《交通強國建設(shè)綱要》中也明確提出“推動大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級計算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合”的發(fā)展重點，將區(qū)塊鏈作為未來車聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)。因此，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，符合國家的戰(zhàn)略與發(fā)展需求，將有力提升車聯(lián)網(wǎng)的安全性水平與協(xié)同共享能力，提供車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的新動能。

針對區(qū)塊鏈技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用問題，本文首先介紹了區(qū)塊鏈的基本概念并給出了其具體的技術(shù)架構(gòu)；其次基于區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)資源的需求，歸納并總結(jié)了區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用框架；然后在協(xié)同應(yīng)用的基礎(chǔ)上綜述了區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的特點與當(dāng)前研究進(jìn)展；最后根據(jù)應(yīng)用研究現(xiàn)狀對該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析與展望。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

2.1 區(qū)塊鏈的概念與特征

2009年，隨著比特幣[4]這種加密數(shù)字貨幣的出現(xiàn)，區(qū)塊鏈這項在密碼學(xué)等傳統(tǒng)技術(shù)上發(fā)展出的去中心化記賬技術(shù)得到了前所未有的關(guān)注。目前來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N由多方共同維護，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改的記賬技術(shù)，典型的區(qū)塊鏈以塊-鏈結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)[3]，圖1 以比特幣為例給出了區(qū)塊鏈的具體結(jié)構(gòu)。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)這個“大賬本”中，實時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被抽象為一條條交易在節(jié)點間傳輸交換，為防止數(shù)據(jù)被隨意篡改，當(dāng)交易信息到達(dá)一定數(shù)量時，新數(shù)據(jù)將被某個節(jié)點存儲到區(qū)塊當(dāng)中，并采用基于密碼學(xué)算法的鏈?zhǔn)竭B接方法將不同時間產(chǎn)生的區(qū)塊連成一條鏈，形成我們所說的區(qū)塊鏈。為防范惡意節(jié)點的攻擊，負(fù)責(zé)生成區(qū)塊的節(jié)點將由系統(tǒng)按照事先約定好的規(guī)則即共識機制選擇，同時，其生成的區(qū)塊數(shù)據(jù)一經(jīng)其他節(jié)點的確認(rèn)上鏈，就只可進(jìn)行查詢訪問，難以修改和刪除，保證了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的難以篡改。

圖1 比特幣的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)Fig.1 Bitcoin's blockchain structure

區(qū)塊鏈依靠其獨特的信任機制，構(gòu)建了去中心化的共享數(shù)據(jù)庫，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，區(qū)塊鏈技術(shù)具有以下特征[3,5]：

● 去中心化共享存儲：不同于傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分散存儲在不同節(jié)點上，區(qū)塊鏈技術(shù)在系統(tǒng)中每個節(jié)點均存儲了完整的塊-鏈數(shù)據(jù)，在沒有中心節(jié)點的情況下實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在整個網(wǎng)絡(luò)的共享。

● 基于共識的安全防護：區(qū)塊鏈的共識機制保證了系統(tǒng)中每個區(qū)塊都由全網(wǎng)絡(luò)選出的可信節(jié)點生成，除非攻擊者控制了系統(tǒng)中大多數(shù)節(jié)點，否則惡意節(jié)點就難以破壞系統(tǒng)的安全性。

● 數(shù)據(jù)不可篡改：區(qū)塊鏈取消了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中修改和刪除的操作，而是基于密碼學(xué)算法，按時間順序單項推進(jìn)數(shù)據(jù)鏈，保證了鏈上數(shù)據(jù)難以篡改，同時也實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的完整可追溯。

2.2 區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)

區(qū)塊鏈作為一類在不可信環(huán)境中建立信任的新型計算范式和協(xié)作模式的統(tǒng)稱，包含著多種具體的技術(shù)實現(xiàn)方式。為了能夠更清晰地理解區(qū)塊鏈技術(shù)的整體架構(gòu)，本文結(jié)合多項已有研究[3,5-6]，給出如圖2 所示的區(qū)塊鏈分層架構(gòu)。

圖2 區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)Fig.2 Architecture of blockchain

基礎(chǔ)資源層：基礎(chǔ)資源層主要包括計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源等區(qū)塊鏈系統(tǒng)運行所必需的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，以此為上層應(yīng)用提供基本支撐與保障。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要用來描述區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的具體存在形式，應(yīng)用產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)將被壓縮抽象為交易信息。多條交易信息將通過區(qū)塊鏈的多方共識驗證打包到區(qū)塊當(dāng)中，每個區(qū)塊都將包含其鏈上前一個區(qū)塊的信息。

賬本層：賬本層根據(jù)基于資產(chǎn)或基于賬戶的數(shù)據(jù)記錄方式對區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理。典型的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)賬本采用時間順序?qū)^(qū)塊連接到一條鏈上，并以此保證數(shù)據(jù)的不可篡改與可追溯性。

共識層：共識層保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)中各節(jié)點數(shù)據(jù)記錄的一致性，利用工作量證明（PoW, Proof of Work）[4]、股權(quán)證明（PoS, Proof of Stake）[7]、授權(quán)股權(quán)證明（DPoS, Delegated PoS）[5]和實用拜占庭容錯（PBFT, Practical Byzantine Fault Tolerance）[8]等機制同步各區(qū)塊鏈節(jié)點的賬本信息，實現(xiàn)區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)透明共享特性，表1 給出了區(qū)塊鏈典型共識算法對比[3]。

表1 區(qū)塊鏈典型共識算法對比Table 1 Comparison of typical consensus algorithms in blockchain

激勵層：激勵層是維持區(qū)塊鏈穩(wěn)定運行的一種經(jīng)濟平衡手段，系統(tǒng)采用發(fā)行比特幣、以太幣等經(jīng)濟激勵的方式，為參與運算節(jié)點提供酬勞和獎勵，保證系統(tǒng)以一種去中心化的方式持續(xù)運行。

合約層：合約層利用腳本和智能合約等技術(shù)為區(qū)塊鏈系統(tǒng)帶來可編程特性。合約可以以條件觸發(fā)的方式自動執(zhí)行，在無人為干預(yù)的情況下實現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)的處理。

應(yīng)用層：應(yīng)用層包含數(shù)字金融、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域，是區(qū)塊鏈推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要體現(xiàn)，本文便是聚焦于區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，探究區(qū)塊鏈對汽車、交通、通信等行業(yè)的推動作用。

運維管理層：運維管理層貫穿整個區(qū)塊鏈架構(gòu)，服務(wù)于上述的每個層級，良好的運維管理理念與模式將有助于提高整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可用性。

3 區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)專注于構(gòu)建一種能夠有效防范安全和隱私風(fēng)險的去中心化數(shù)據(jù)共享存儲系統(tǒng)，其通過全網(wǎng)節(jié)點的共識與備份存儲來保證數(shù)據(jù)的安全添加與完整保存，但這種全網(wǎng)節(jié)點的大規(guī)模高頻交互需求對底層的基礎(chǔ)資源提出了更大的挑戰(zhàn)。首先，區(qū)塊鏈的不可篡改與可追溯特性要求各節(jié)點存儲完整的鏈上數(shù)據(jù)，隨著區(qū)塊的不斷生成，節(jié)點對存儲空間的需求將持續(xù)增加。其次，節(jié)點對區(qū)塊的共識驗證過程需要實時交互大量數(shù)據(jù)，要求網(wǎng)絡(luò)必須具有較高的數(shù)據(jù)吞吐能力。同時，各類數(shù)據(jù)的實時性需求要求節(jié)點具有強大的計算能力以快速完成交易處理與區(qū)塊驗證工作。因此，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的部署應(yīng)用對底層存儲、計算與網(wǎng)絡(luò)資源具有較高要求，傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施難以滿足其需求。

邊緣計算技術(shù)作為一種新型的計算范式，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心的計算與存儲資源遷移到了網(wǎng)絡(luò)邊緣上，就近為終端應(yīng)用提供高帶寬、低延遲的計算和存儲服務(wù)[9]。但由于網(wǎng)絡(luò)邊緣系統(tǒng)的異構(gòu)性與復(fù)雜性，邊緣計算在系統(tǒng)安全和隱私方面面臨著多項挑戰(zhàn)。首先，邊緣節(jié)點的分布式部署與異構(gòu)特性使得其更容易遭受惡意行為的攻擊，影響服務(wù)的安全與穩(wěn)定。其次，邊緣網(wǎng)絡(luò)采取分布式的方式處理和存儲數(shù)據(jù)，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)的完整性與一致性難以保證。而且，邊緣計算中終端用戶需要將自身應(yīng)用的代碼與數(shù)據(jù)卸載到邊緣節(jié)點來執(zhí)行處理，這也就帶來了更大的安全和隱私保護挑戰(zhàn)。因此，當(dāng)前的邊緣計算技術(shù)能夠提供較強的底層基礎(chǔ)資源，但需要新的安全機制來在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的情況下提升其安全性水平。

不難看出，將區(qū)塊鏈與邊緣計算進(jìn)行協(xié)同應(yīng)用，恰好能夠?qū)崿F(xiàn)二者的優(yōu)勢互補，有助于為區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供充足的計算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源，從而保證邊緣節(jié)點數(shù)據(jù)的安全和一致性，并提升整個系統(tǒng)的隱私保護能力。這里，我們以該領(lǐng)域典型研究為例，探討區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用方向，相關(guān)研究情況對比如表2 所示。

在系統(tǒng)架構(gòu)層面，Yang 等人[5]確定了區(qū)塊鏈和邊緣計算協(xié)同應(yīng)用的幾個重要方面，即動機、框架、功能和挑戰(zhàn)。在其中基于現(xiàn)有的研究，總結(jié)了區(qū)塊鏈與邊緣計算的協(xié)同應(yīng)用典型框架，反映了這一協(xié)同系統(tǒng)的基本思想和機制，并詳細(xì)討論了該協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)如何滿足網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算的要求。但由于已有的每個架構(gòu)都有其獨特的設(shè)計思路與應(yīng)用場景，所以這一典型框架難以涵蓋其所提到的所有架構(gòu)。

表2 區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用典型研究Table 2 Typical studies on cooperative application of blockchain and edge computing

在性能優(yōu)化層面，為了提高協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)下區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量和邊緣計算系統(tǒng)中用戶的服務(wù)質(zhì)量，Guo 等人[10]考慮了時變的無線鏈路和邊緣服務(wù)器的計算能力，將頻譜分配、區(qū)塊的大小和每個生產(chǎn)者的生產(chǎn)區(qū)塊數(shù)量制定為一個聯(lián)合優(yōu)化問題。隨后基于深度強化學(xué)習(xí)技術(shù)提出了這一問題的具體求解算法。

具體到應(yīng)用系統(tǒng)中的邊緣計算卸載問題上，F(xiàn)eng 等人[11]利用區(qū)塊鏈系統(tǒng)來解決邊緣節(jié)點間交互造成的數(shù)據(jù)安全和隱私問題，提出了針對區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)的協(xié)作式計算卸載和資源分配框架。在該框架中，通過聯(lián)合優(yōu)化卸載決策、功率分配、區(qū)塊大小和區(qū)塊間隔，最大化邊緣計算系統(tǒng)的計算速率和區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易吞吐量，實現(xiàn)了安全高效的協(xié)作式計算卸載。

從這些典型研究中可以看出，結(jié)合了區(qū)塊鏈與邊緣計算技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用框架已成為提升邊緣計算系統(tǒng)安全性與數(shù)據(jù)共享能力的重要方案，有力促進(jìn)了邊緣計算技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。同時，由于傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施難以滿足區(qū)塊鏈系統(tǒng)的應(yīng)用要求，區(qū)塊鏈與邊緣計算的協(xié)同應(yīng)用便成為區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的重要抓手，能夠進(jìn)一步促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的創(chuàng)新與變革。

4 區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用

區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)借助區(qū)塊鏈與邊緣計算的各自優(yōu)勢，在較為充足的基礎(chǔ)資源下提供了安全高效的數(shù)據(jù)同步與共享機制。同時，邊緣協(xié)同計算服務(wù)已成為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)降低終端部署成本、提升系統(tǒng)處理能力與效率的關(guān)鍵[12]。因此，將區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用到車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域便順理成章地成為提升車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全性水平與協(xié)同共享能力、促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展的新動能。

結(jié)合區(qū)塊鏈與邊緣計算協(xié)同應(yīng)用的特點，不難發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)為三個方面。一是協(xié)作與同步：借助疊加在邊緣節(jié)點上的區(qū)塊鏈服務(wù)，車聯(lián)網(wǎng)中不同邊緣節(jié)點之間的信息孤島將被連接起來，形成異構(gòu)節(jié)點的跨網(wǎng)合作，為車輛提供無縫服務(wù)。二是安全與信任：區(qū)塊鏈的完整性保證和防篡改特性能夠為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)安全信任機制，形成去中心化的身份認(rèn)證，防范惡意攻擊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸。三是數(shù)據(jù)共享：區(qū)塊鏈可以保證多個參與者數(shù)據(jù)的一致性，在邊緣計算的組織生態(tài)中形成互聯(lián)互通，在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)可信傳輸、數(shù)據(jù)同步和資源共享，典型的區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用場景如圖3所示。

目前，區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用還主要集中在理論研究層面，因此我們同樣以該領(lǐng)域的典型研究為例，探討區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，相關(guān)研究情況對比如表3 所示。

圖3 區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)中典型應(yīng)用場景Fig.3 Typical scenario of blockchain in IoV system

表3 區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用典型研究Table 3 Typical studies on vehicular blockchain system

針對車聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享問題，Kang 等人[13]結(jié)合聯(lián)盟區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)，實現(xiàn)了車輛邊緣網(wǎng)絡(luò)的安全數(shù)據(jù)存儲和共享，有效防止了未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)共享問題。此外，他們還提出了一種基于信用的數(shù)據(jù)共享方案，并利用三權(quán)主觀邏輯模型對車輛的信用進(jìn)行精確管理，在車輛邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)了高效率和高安全性的數(shù)據(jù)共享。

為實現(xiàn)動態(tài)無線環(huán)境中高效和安全的學(xué)習(xí)，F(xiàn)u 等人[14]提出了一個基于區(qū)塊鏈的針對網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛的群體式學(xué)習(xí)框架。該框架使各個分布式的自動駕駛車輛能夠在本地訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，并利用邊緣計算節(jié)點上傳到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)所有網(wǎng)聯(lián)車輛的“群體智能”，在避免了大量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r應(yīng)用區(qū)塊鏈來保障模型共享過程中的安全和隱私，提高了自動駕駛車輛的模型訓(xùn)練效率。

考慮網(wǎng)聯(lián)車輛的定位校準(zhǔn)問題，Li 等人[15]從保證合作者和數(shù)據(jù)的安全性與可信度出發(fā)，提出了一種基于區(qū)塊鏈的車輛GPS 定位誤差演化共享框架來提高車輛定位精度。通過對GPS 誤差的分析，在傳感器豐富的車輛和普通車輛之間共享特定時間與地點的定位誤差演化來實現(xiàn)協(xié)作。并通過運行在邊緣服務(wù)器上的基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測算法獲得定位誤差演化。他們還設(shè)計了相應(yīng)的智能合約，以自動高效地執(zhí)行存儲和共享任務(wù)，并解決時間尺度的不一致問題，有效提升了車聯(lián)網(wǎng)定位糾錯和數(shù)據(jù)共享方面的準(zhǔn)確性與安全性。

進(jìn)一步將區(qū)塊鏈與自動駕駛應(yīng)用結(jié)合，Jiang等人[16]提出了一種基于區(qū)塊鏈的模型共享方法來提高自動駕駛系統(tǒng)目標(biāo)檢測的跨域適應(yīng)性能。基于區(qū)塊鏈和邊緣計算技術(shù)，跨節(jié)點訓(xùn)練了一個跨域自適應(yīng)的目標(biāo)檢測模型，可以顯著降低不同對象類別的領(lǐng)域差異。此外，他們還開發(fā)了智能合約來高效完成數(shù)據(jù)存儲和模型共享任務(wù)，并通過區(qū)塊鏈共識保證了模型共享的可靠性。這種基于區(qū)塊鏈的跨域模型共享方法將有助于提高自動駕駛車輛的目標(biāo)檢測能力，降低其大規(guī)模部署成本。

可見，結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術(shù)，基于區(qū)塊鏈的安全同步與共享機制正廣泛應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、模型等目標(biāo)元素的安全共享研究中，用以提高車聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署下的系統(tǒng)協(xié)同能力與安全性水平。

5 未來發(fā)展方向

從第4 章所介紹的區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用情況可以看出，當(dāng)前區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在理論研究上，較為純粹地基于假設(shè)條件下的推導(dǎo)與仿真來驗證其應(yīng)用的有效性，還處于一種紙上談兵的階段，缺乏系統(tǒng)級的實現(xiàn)與部署，難以支撐應(yīng)用的落地實踐。所以，實際應(yīng)用的部署落地將成為未來區(qū)塊鏈技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域布局發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，也將是區(qū)塊鏈技術(shù)與智能交通建設(shè)融合創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。而在車聯(lián)網(wǎng)乃至智能交通系統(tǒng)中，車與路均是促進(jìn)應(yīng)用創(chuàng)新與落地部署的核心元素，因此，我們從車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的車和路兩個角度來探討未來區(qū)塊鏈技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。

從車輛的角度來看，將區(qū)塊鏈應(yīng)用到車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，有助于進(jìn)一步整合邊緣計算技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供一種安全、協(xié)同的計算模式。在該模式下，車輛為了解決自身計算和存儲資源有限的問題，可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)所提供的安全共享與同步機制將本地的存儲和計算任務(wù)遷移到其他鄰居車輛或高性能的路側(cè)服務(wù)節(jié)點上，實現(xiàn)本地-鄰居-路側(cè)多節(jié)點協(xié)同計算。同時，為了防范系統(tǒng)中惡意節(jié)點的攻擊，各邊緣節(jié)點上運行的區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以在該協(xié)同體系內(nèi)建立起有效的共識與信任機制，保障協(xié)同計算的安全與可信水平。未來這種協(xié)同化的計算架構(gòu)將促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由當(dāng)前的單車智能化邁向群體智能化，從而有效降低智能車輛部署成本，提高交通運行效率。

從路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的角度來看，借助區(qū)塊鏈和邊緣計算技術(shù)，將為交通系統(tǒng)提供一種安全可靠的區(qū)域聯(lián)動控制架構(gòu)?；诼穫?cè)到云端的分層計算模式，路側(cè)系統(tǒng)可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)將具有容時性和密集數(shù)據(jù)量計算的任務(wù)上傳云端執(zhí)行，并將具有低延時、高可靠性需求的控制優(yōu)化任務(wù)的數(shù)據(jù)同步到區(qū)域內(nèi)多個邊緣節(jié)點進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化計算。在這一區(qū)域聯(lián)動控制架構(gòu)中，區(qū)塊鏈將利用其數(shù)據(jù)同步與不可篡改特性保證數(shù)據(jù)的一致性，建立起數(shù)據(jù)安全共享機制，并在此基礎(chǔ)上基于全局化知識對車路行為進(jìn)行協(xié)同化決策，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多個路口的合作與同步，從而使路側(cè)交通控制單元能夠快速響應(yīng)區(qū)域交通流的負(fù)荷，推動交通系統(tǒng)由當(dāng)前單點孤立的交通控制向區(qū)域聯(lián)動控制轉(zhuǎn)變。

6 結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)利用新一代信息通信技術(shù)促進(jìn)了交通系統(tǒng)中人-車-路的進(jìn)一步耦合聯(lián)動，助力交通系統(tǒng)從人-車-路協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)為多尺度協(xié)同化發(fā)展。區(qū)塊鏈作為在不可信環(huán)境下建立信任的新興計算范式與協(xié)作模式，能夠為交通系統(tǒng)這一復(fù)雜的耦合聯(lián)動體系提供有效的數(shù)據(jù)共享、協(xié)作同步與安全可信保障。在全球都在加快布局區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的大背景下，推動區(qū)塊鏈在車聯(lián)網(wǎng)這一交通強國與新基建重點領(lǐng)域的應(yīng)用，將有利于進(jìn)一步促進(jìn)汽車、交通與通信等行業(yè)的跨行業(yè)發(fā)展，提升城市管理的智能化、精準(zhǔn)化水平，加速實現(xiàn)“人民滿意、保障有力、世界前列”的交通強國建設(shè)總目標(biāo)。