文摘

车辆人群传感是一个有前途的方法来解决这一问题的交通数据收集利用车辆的力量。在各种车辆的应用人群传感,存在两个燃烧问题。首先,隐私很容易受损车辆时执行一群传感任务。第二,车辆没有动力提交高质量的数据由于缺乏公平,这意味着每个人都相同的报酬,无论提交数据的质量。为了解决这些问题,我们提出一个智能保护隐私激励机制(SPPIM)车辆人群传感。具体来说,我们首先提出一个新的SPPIM场景模型的车辆人群通过智能感应合同区块链。然后,我们设计一个保护隐私激励机制基于budget-limited反向拍卖。基于零知识证明的匿名身份验证使用,以确保车辆的隐私保护。为了确保公平,胜利的奖励支付车辆不仅取决于车辆的报价,但也他们的声誉和数据质量。然后,任何奖励车辆可以得到公平的支付; on the contrary, malicious vehicles or task initiators will be punished. Finally, SPPIM is implemented by using smart contracts written via Solidity on a local Ethereum blockchain network. Both security analysis and experimental results show that the proposed SPPIM achieves privacy preservation and fair incentives at acceptable execution costs.

1。介绍

随着城市的人口开始增长,汽车的数量开始增加,造成了交通拥堵问题的道路和停车场(1]。不仅是一种不便通勤者,但也会导致损失了数十亿美元的时间和浪费燃料。智能交通解决方案对交通实时控制决策效率和安全性,需要大量的交通信息(2]。如今,车辆更强大的传感器、存储和计算能力,他们有能力收集和共享数据。至于数据采集,无处不在的人群传感使车辆人群传感(VCS)的出现,它利用车辆收集大规模交通数据的力量3]。如图1,当有一个紧急交通事件(例如,追尾事故或交通堵塞)在巷道周围的车辆事件可以提交的位置附近的路边单元的实时交通数据(限制),即、车辆执行人群传感任务分布式交通管理局(TA)通过限制。然而,由于资源消耗、公平、和隐私泄露问题,车辆可能不愿参与人群传感任务没有一个有效的、公平的激励机制和隐私保护的解决方案。

提出了一些保护隐私激励机制(PPIMs)风险投资的保护车辆的隐私。然而,这些计划要么依靠中央平台(4]或缺乏考虑到公平的激励机制5),导致共谋攻击(6)、潜在的隐私披露或动力不足。作为最流行的分布式技术,区块链使得风险投资激励机制的安全认证和抗共谋攻击。具体而言,智能区块链上运行合同代替集中平台运行激励机制,负责处理所有交互和克服的挑战集中执行,例如,TA和限制之间的勾结,限制和车辆。尽管一些blockchain-based PPIMs [4,5,7)提出了,他们要么需要可信第三方协助隐私保护(4,7)或缺乏公平的支付(5]。

为了解决隐私问题,常见的方法是利用匿名机制,即。,each vehicle has multiple pseudonyms or anonymous credentials which can be anonymously authenticated to protect the vehicle’s privacy. However, there exists limitation to perform complex operations on a blockchain, e.g., in Ethereum, and the gas requirements of an operation cannot exceed the block gas limit. Hence, it is challengeable to design “light” operations of anonymous authentication on the blockchain to fulfill the privacy protection of the vehicles in VCS.

为了解决公平问题,大多数基于拍卖的激励机制(4,8- - - - - -10)鼓励汽车传感任务,参与人群,他们向中央提交投标平台竞争的任务。平台选择赢得用户执行任务并获得报酬。然而,它是不公平的决定赢家和只支付根据投标和不考虑车辆的声誉和提交的数据质量。因此,它不能激励人们提交高质量的感知数据。

本文为应对这些挑战,我们提出一种智能保护隐私激励机制(SPPIM)来刺激汽车提交高质量的感官数据与隐私保护和得到公平的支付。我们关注车辆的隐私保护不受信任的平台,旨在设计一个公平的激励机制,结果在一个理性的支付根据过去和现在的汽车的性能。具体来说,本文的主要贡献如下:(我)我们设计一个智能保护隐私激励机制模型,并给出一个有效的基于budget-limited SPPIM反向拍卖通过聪明的合同,可以确保公平的支付工具和数据质量保证任务发起者。(2)SPPIM保存车辆的隐私通过匿名证书没有任何可信的聚会。同时,投标保护的实现是通过使用他的承诺(11)从汽车到任务发起者。谁获得提交报价,除了任务发起者,是无法获得的信息的价值。(3)我们理论提出SPPIM的安全和隐私分析和评价激励机制的性能通过计算车辆和任务发起者的效用。此外,我们实施的提议SPPIM Ethereum testnet来验证其可行性,并提供一个全面的分析性能。

2。问题陈述

在本节中,我们形式化系统模型的车辆人群传感、智能PPIM模型,还威胁模型和确定我们的设计目标。

2.1。系统模型

系统模型主要由以下四个实体:车链网络,雾服务器、任务启动程序,和车辆,如图2。(我)区块链网络分散和公共分类帐,与合法的矿工和车辆,并为SPPIM服务车辆人群传感。聪明的合同是为了定义和执行合同,功能和数据组成。没有一个可信的平台,SPPIM以可核查的方式通过智能执行合同。新块,所有事务的车辆人群传感任务的激励机制,将审计的最后添加到车链。(2)雾服务器诚实但很好奇和联系车辆通过无线链接。我们假设雾服务器,作为矿工,有强大的计算和存储功能,它们作为区块链网络节点保持共识。每个雾服务器存储整个分类帐,使验证的块和事务。雾服务器也负责验证任务发起者和车辆登记和数据质量的控制。(3)任务启动程序发布传感任务和支付奖励赢得车辆通过聪明的合同。任务的发起者与雾服务器通过通信智能合约,在雾服务器上部署。在我们的场景中,交通管理局(TA)任务发起者的角色。(iv)假定有车辆车辆,用 ,争夺一个传感任务,每辆车会提交一个申请 ,当前的声誉 ,和感官数据 。然后,车辆可以得到一些奖励根据他们的声誉和提交的数据质量。

2.2。SPPIM模型

分散PPIM系统可以通过我们SPPIM模型如图3。我们利用智能合同取代集中式平台。我们SPPIM模型,基于budget-limited反向拍卖(9),由一个任务发起者和车辆,也就是说, 。任务启动程序想要收集一些数据,如紧急交通状况,然后发布人群传感任务。车辆愿意收集这种类型的数据和投标任务。在这个模型中,任务发起人作为买家和车辆作为卖家。所有车辆和奖励的任务启动程序进入拍卖过程支付和感官数据采集。提出的工作流SPPIM模型如下。(我)TA部署传感任务合同通过智能车链。(2)车辆证明其合法身份匿名雾服务器。(3)合法的车辆提供投标雾服务器,运行部署智能合同确定赢家的拍卖。(iv)获得车辆提交所需的数据,和雾服务器计算奖励支付 。车辆的数据质量符合要求得到报酬根据数据质量。(v)助教会从雾中收集到的信息服务器。(vi)雾服务器定期验证所有交易和建立新的块。

我们提出的关键本文中使用的符号表1。

2.3。威胁模型

我们假设雾服务器按照协议,但也好奇车辆的隐私。任务发起者和车辆不可信的,因为他们可以从自身利益发动攻击。(我)雾服务器可以启动被动攻击和他们感兴趣的身份提交任务的发起者和车辆信息和事务。他们可能被削弱,与一些车辆或任务发起者勾结导致隐私泄露。(2)任务发起人可能发布一个传感任务没有奖励担保和过早中止任务,和它也可能试图获得车辆的私人信息通过访问块链。(3)车辆也好奇其他车辆的身份和投标。一个不诚实的车辆可能会忘记它的声誉和试图让其他车辆的私人信息。不规矩的车辆与其他车辆可能窃取感官数据或勾结得到额外的奖励。(iv)外部对手可以窃听传输消息违反车辆的隐私。它可能扮演一个合法车辆执行人群传感任务,甚至哄骗一个任务发起人支付一个奖励。

2.4。设计目标

我们的目标是设计一个保护隐私与增强激励机制公平的车辆人群传感。具体地说,拟议中的SPPIM将达到以下要求:(我)用户身份验证。没有对手可以模拟一个合法化的工具。任何参与者,包括任务的发起者和车辆,应以匿名方式认证。(2)身份隐私。任务的发起者和车辆的隐私可以得到保护。任何人包括雾服务器无法识别车辆的真实身份当任务发起者发布一个任务或车辆执行传感任务。(3)投标的隐私。所有车辆无法知道别人之前自己提交的投标报价。这可以帮助防止车辆的勾结。(iv)金融公平。车辆得到报酬取决于他们的出价,过去,和当前性能,即。,声誉和数据质量。与此同时,车辆或助教可能试图偏离合同或提前中止,这将影响到SPPIM。流产党将经济上的处罚。(v)抗共谋攻击。如果助教或雾服务器被破坏或与一些车辆或任务发起者,勾结SPPIM仍然可以很好地工作。

3所示。预赛

我们利用以下密码我们SPPIM积木和技术来构建。

3.1。加密的构建块

双线性配对(12]。让 , ,和是三个循环组相同的秩序 。一个函数 是一个双线性映射如果以下属性:(我)双线性: ,对所有 , ,和 (2)非退化: ,在哪里发电机的和 ,分别(3)可计算性:存在一个可以计算算法 有效地为所有 和

零知识证明(13]。零知识证明是一个两党(即。,a prover and a verifier) protocol which allows a prover to convince the verifier that something is true without revealing any information. Specifically, a prover convinces a verifier of knowledge of values 满足谓词用 可以作为有效的方法设计一个安全的公钥密码系统。在本文中,我们使用零知识证明生成匿名车辆和完成匿名身份验证凭据。

3.2。反向拍卖

拍卖通常作为一个有效的方法来分配商品或服务给出价最高的投标人(14]。拍卖成为逆向拍卖当交换角色的买家和卖家。反向拍卖模型首次应用参与式感知系统中的李和宏(15),已被广泛用作激励机制设计模型在移动人群传感(16- - - - - -18]。同样,反向拍卖是一个很好的解决方案的货币激励车辆人群传感、鼓励汽车销售数据。

在本文中,我们使用反向拍卖与预算约束(9我们的动机场景)模型。车辆作为选择卖家/买家和收集数据。和TA充当买家购买汽车提供的数据与预算有限。

3.3。区块链和聪明的合同

区块链(19)是一个分布式和公共总帐维护一个日益增长的数字交易的列表,可以被任何用户验证和审计。由于区块链提供了一个安全的方法,在线交易中匿名参与者,它本质上是与我们的要求一致,即。,没有一个受信任的第三方。最近,聪明的合同(20.)采用允许用户定义和执行合同车链。智能合同是一种计算机代码运行的区块链包含一组规则,聪明的合同双方当事人同意相互作用。如果预定义的规则是,协议的指令自动执行。交易规则在我们SPPIM可以与智能执行合同,避免共谋攻击(21助教和雾服务器之间,然后车辆权益保障。

4所示。该智能保护隐私激励机制

在本节中,我们首先描述概述SPPIM然后指定详细的机制和相应的智能合同。

4.1。提出了激励机制的概述

我们建议SPPIM由匿名身份验证机制,保护隐私的赢家选择算法,fairness-enhanced奖励支付方案。(我)匿名身份验证机制。雾服务器生成系统参数和设定的私钥和公钥。车辆的帮助下获取匿名证书雾服务器通过零知识证明的。快速相应合法车辆身份验证因素是存储在一个布隆过滤器(22),继续快速的区块链匿名身份验证。通过身份验证之后,车辆可以争夺一个传感任务。(2)保护隐私的赢家选择机制。当车辆争夺传感任务时,它首先匿名认证本身和投标。所有合法的车辆和TA进入逆向拍卖过程的传感任务。因为相同的位置异常交通条件不应该非常不同,车辆过度位置偏差将被过滤。赢家选择机制也利用他的承诺23维护投标的隐私。汽车第一次提交他们的智能上的密封投标合同的承诺,然后透露秘密的承诺到雾服务器,负责决定获胜者的赢家选择算法的任务根据投标,声誉,他们的准确位置。(3)Fairness-Enhanced奖励支付方案。提高公平的付款,付款资料应该生成根据当前和以前的车辆的性能。这可以激励汽车积极参加人群传感任务和提供高质量的数据。在时间敏感的VCS场景中,不合时宜的信息是无用的,所以车辆必须及时提交报告。因此,数据质量是由两个因素:量化的数据准确性和提交时间。生成的付款概要文件提交投标和量化数据质量的车辆。任务发起者TA支付并获得平衡,和车辆得到奖励根据付款通过智能合同概要文件以匿名方式。最后,雾服务器验证和事务写入。

4.2。详细的机制

4.2.1。准备匿名身份验证机制

拟议的匿名认证机制包括①系统设置;②匿名证书生成;和③匿名身份验证描述如下:①系统设置(离线):(我)雾服务器运行获得公共参数设置 。 是一个双线性映射组'订单 ,在哪里是安全参数。双线性映射满足吗 。 和发电机的 ,和 被定义为 。 是一个collision-resistant哈希函数。雾服务器选择 随机的私钥和公钥计算 。 也选择 来计算 , ,和 。 是一个验证的关键时期。初始化一个空集使用布隆过滤器。定期重置由雾服务器因为匿名证书只在一段时间内有效。(2)请注意,车辆不能申请一个以上的匿名证书在一小时内为了安全。我们用一个布尔值标签马克车辆的状态, 代表车辆申请了一个匿名证书。将被更新 偶尔,例如,一个小时后。②匿名证书生成:(我)假设所有车辆传感任务欢迎竞争。他们需要预订一个匿名证书当他们想要执行的任务。一旦车辆请求匿名证书,雾服务器将设置状态标签 。然后,车辆选择 随机,计算 ,并发送 到当地的雾服务器。(2)雾中检查是否确实存在的与否。如果是,车辆将引导回到上面的步骤。否则,雾服务器存储成 。在这里,我们调用随着快速验证因子。雾中服务器的身份验证车辆的零知识证明: (3)雾返回“失败”,如果证明是不成功的。否则,雾发送 车辆,在那里 和 。(iv)车辆检查是否方程 成立。它返回“失败”,如果方程不成立。否则,车辆的匿名证书 存储。③匿名身份验证:

如果车辆传感任务的竞争,它首先验证本身提供到雾服务器。雾运行快速验证算法获得 。如果 ,这意味着中不存在 ,车辆作为一个非法的参与者将被拒绝。否则,雾的车辆证明自己服务器的零知识证明:

如果证明成功,车辆将保持作为一个合法的候选人车辆招标(算法1)。

4.2.2。保护隐私的赢家选择机制

拟议中的赢家选择机制的目标是选择赢得的隐私保护。三个因素,投标提交的值,车辆的位置,和声誉,综合确定中标的车辆。采用反向拍卖与助教的预算约束机制模型。所有的车辆和人群的TA进入拍卖过程传感任务。每辆车作为投标人提交投标承诺。获胜的车辆由赢家选择算法如算法所示2。(我)选择一个随机的 ,计算的承诺 作为 (见功能节4.3。),然后发送到当地的雾服务器。(2)然后,车辆显示的值和(见功能和在部分C)开放的承诺 。每辆车将结果发送密文的加密 通过本地雾服务器的公钥 。(3)雾服务器验证的正确性开放承诺确保只有有效的承诺商店SPPIM合同。

注意的密文和存储在SPPIM合同而不是直接发送到雾服务器。

假设雾服务器接收投标 , 从合法的车辆 ,在哪里代表着承诺的投标提交的 , 是指当前的声誉 分别使用经度和纬度位置。首先计算中心位置 的位置和计算欧氏距离的 和 。然后,检查是否 成立。如果 ,数据的精度不符合标准的车辆将被拒绝。否则,奖励支付的车辆将计算根据提交的数据质量。

赢家选择算法,算法中描述2,是由出价 ,的密文 ,助教的预算 ,和最高的投标价格作为输入。算法的输出是获胜者 。

4.2.3。Fairness-Enhanced奖励支付方案

我们提出一个fairness-enhanced奖励支付方案,概要文件生成付款根据数据质量和vehicletbl2alg3的声誉。①数据质量测量。测量数据质量提交的车辆,感知数据的数据结构被定义为 。感官获得车辆上传的数据存储形式如表2所示。(我) 是代表的任务数量来区分不同人群传感任务;(2) 是指交通状况异常的原因。例如,“000”意味着有一个事故地点 ;“001”意味着交通堵塞的位置 。(3) 是证据证明的车辆可以上传吗 。如何识别证据超出了本文的范围。(iv) 是提交的感官数据的当前时间。假设雾服务器接收感觉数据 从获得车辆相同的任务 ,在哪里 。质量是量化的数据提交时间和数据的准确性,这是由汉明距离决定的年代。鉴于计算汉明距离 对所有 测量异常交通条件的相似性。一个重量分配给测量数据所示算法的准确性3。一个重量分配给测量车辆的提交时间 。上传的时间越早,车辆将获得更大的重量。最后,数据的质量被量化 在哪里表示数据的准确性的重要性。②付款资料。付款资料是由车辆的数据质量。为车辆,提交投标的总和 ,满足 。最后,支付给出如下: 这种机制保证只要车辆提供了更高质量的数据,他们将得到更多的回报。

4.3。智能PPIM合同

在本节中,我们SPPIM实现通过智能合同。SPPIM合同创建后,车辆可以参与人群传感任务。提交的合同接受消息从助教和车辆并自动执行该算法。图4说明SPPIM合同的过程中,涉及所有交互的助教,车辆,和聪明的合同。(我)助教和雾的车辆首次登记服务器。注册后,车辆通过零知识证明匿名的凭证。助教可以启动一群传感任务。(2)部署一个新的SPPIM合同区块链。助教发起一个人群传感任务。(3)车辆存取区块链为新任务和验证自己通过提供匿名凭证和零知识证明。(iv)车辆通过身份验证步骤后,他们提交密封投标。(v)聪明的合同的有效性验证密封投标,然后执行赢家赢得车辆选择算法来确定。(vi)获胜的车辆人群向雾传感数据提交服务器。(七)聪明的合同确定的付款资料执行奖励支付算法。(八)聪明的合同返回助教的平衡,和车辆根据付款资料获取奖励。

图5提供的功能SPPIM合同详细概述。

的函数定义了所有关于注册的参数。雾服务器调用函数来获得公共参数并生成匿名凭证一起车辆。后 ,快速维护合法车辆的身份验证因素布鲁姆过滤器 。

的函数是用来部署一个新的SPPIM合同区块链。如果助教想开始一项任务,它调用函数的参数等 , , , , , 它定义的时间间隔六个阶段:任务的预算吗 ,最高的投标价格 ,合法车辆设置 ,报价列表 ,获得车辆的列表 ,和奖励支付概要文件 。TA需要支付至少 合同以防止恶意任务启动程序初始化假任务然后收回非法。最高的投标价格是用来防止恶意提交车辆过度投标价格。合同是部署之后,它可以访问合法车辆。

的函数对所有车辆进行身份验证,这竞争的任务,通过快速认证算法和零知识证明。一旦车辆通过身份验证,它可以提交报价。

的函数海豹投标来保护他们免受被观察到其他车辆招标时间间隔结束前。他承诺方案用于提交报价。每辆车提交投标承诺的位置和车辆的声誉。

的函数是由车辆揭示他们的投标。之后,合同可以执行赢家选择算法。的输入函数是投标的密码加密的公钥雾服务器 。为了避免否定攻击,密文存储在SPPIM合同而不是直接发送到雾服务器。

的函数的密文解密投标提交的车辆。

的函数命令展示来确定投标毕竟投标获胜的车辆。需要作为输入投标,声誉,车辆的位置 ,和最高应价 。函数的结果是获胜的工具集 。

的函数计算每辆车的奖励支付根据数据质量,报价,他们的声誉,这样潜在的车辆可以奖励支付。

的函数返回助教和支付激励车辆的平衡付款资料后确定。

5。隐私和安全分析

本节证明我们提出SPPIM实现用户身份验证,身份隐私,隐私,金融公平,和抵抗共谋攻击。

5.1。用户身份验证

SPPIM,所有车辆需要验证自己之前执行任何任务。我们使用匿名的凭据进行身份验证车辆。车辆的身份的unforgeability启用安全的匿名凭证生成。敌人可以验证自己锻造验证证书,然后展示给雾服务器,由于匿名证书生成通过零知识证明,其中安全保证了CL签名方案(24]。所以,该方案满足用户身份验证的财产,只要凭证不是可锻造的。

此外,一个恶意的车辆可能创建多个在线身份操纵机制。为了防止这种攻击,每辆车应该也必须只有一个有效的匿名证书当执行一个人群传感任务。因此,SPPIM,我们要求车辆在一小时内只能申请一个匿名的凭据。当车辆请求一个匿名的凭据,雾服务器将设置状态标签是1。如果车辆在一小时内请求另一个匿名的凭据,雾可以检查车辆的记录状态标签拒绝其请求。

5.2。身份隐私

我们确保我们的身份隐私SPPIM证明车辆的使用假名和不可链接性。

首先,每辆车都有不同的匿名的凭证 在我们SPPIM对应于不同的任务。匿名证书可以作为有效的验证了智能合同匿名证书。因此,汽车的使用假名取决于零知识证明的安全(24),其中安全证明是相对简单的。

至于不可链接性、雾服务器不能连接车辆的身份和车辆的匿名在车辆注册登记证书,和雾不能链接汽车的不同的匿名的凭证。这个属性还取决于零知识证明协议。当车辆申请一个匿名的凭据,雾服务器不知道的值 。与此同时,匿名的凭据 仍然可以认为是一个有效的BBS签名(25]。

5.3。投标的隐私

我们SPPIM保护隐私性通过使用Chaum-Pedersen非交互的ZKP [23]。车辆发出的承诺而不是实际的报价。当承诺需要打开时,每辆车的密文发送 使用公钥雾服务器的功能 。上的密文存储SPPIM合同而不是直接发送到雾服务器。我们也要求雾服务器应该验证的正确性承诺一旦提交。这个需求可以防止恶意雾服务器否认正确的开放承诺。给定一个semihonest雾服务器,所有提交投标与其他车辆保持隐私。这样可以确保隐私。

5.4。金融公平

一方面,在提交投标的阶段,一旦报价区间(在关闭在图4),车辆不能改变他们的承诺。这个属性可以帮助保证金融公平从防止一些车辆的作弊,违反了公平。

另一方面,付款资料是由数据质量,取决于数据准确性和提交时间详细的表达式 在算法3。在我们的奖励支付算法,数据准确性的重量计算根据提交的数据测量的准确性的汉明距离和车辆的声誉。提交时的重量给出根据每辆车的相应速度。车辆具有良好的性能可以得到更高的回报,他们的声誉排名也可以增加。它是公平的,它也可以刺激诚实的车辆及时提交高质量的数据。

此外,车辆或助教可能试图偏离SPPIM和早期影响SPPIM中止执行。流产的任务启动程序将被经济处罚丧失其预算资金沉积在分类帐,而流产车辆通过降低声誉评级将受到惩罚。

5.5。抗共谋攻击

SPPIM,我们考虑之间的共谋在车辆和雾服务器和车辆。在我们的赢家选择算法中,出价最高的价格是有限的,以防止恶意车辆的勾结竞标一个大型投标价格。假设有一些车辆勾结提交报价很高,得到高回报的目的。在这种情况下,投标的总和必须大于预算的助教,是不允许我们budget-limited反向拍卖模型。所以,出价最高的固定价格可以成功地防止这种攻击。

如果雾服务器被破坏甚至勾结一些助教或车辆,SPPIM可以运行良好。因为车辆生成凭证本身的一部分,私人信息 由车辆也是保密的。雾服务器不能透露任何其他身份信息车辆车辆勾结。一旦部署智能合同,它不能被改变。提出的规则SPPIM通过智能忠实地执行合同,可以避免雾服务器之间的勾结和雾之间的汽车和服务器和助教。

6。绩效评估

我们进行广泛的实验评估的性能与多个车辆和任务发起者提出SPPIM助教,包括身份验证的计算和存储成本,车辆和助教的效用,和每个函数的天然气成本SPPIM合同。

6.1。验证性能

生成一个匿名凭据的过程是聪明的合同。我们做一个模拟相关收购匿名的凭证。我们使用JAVA双线性加密库来实现的加密算法仿真。总数量的车辆要求匿名的凭证是设置为 ,和验证车辆的数量是设置为 。在每组实验中与不同数量的车辆,我们平均100次回合的结果。

车辆要求匿名证书时,执行时间约38女士和女士45车辆和雾。图6(一)表明,随着请求车辆数量的增加,每个车辆和雾服务器所花费的时间几乎保持一样。当车辆争夺一个任务时,匿名身份验证的执行时间是18和25在车辆端女士和女士雾。图6 (b)表明身份验证的总时间是213毫秒,451毫秒,659毫秒,1091毫秒,2162毫秒 在雾中。

图7(一)表明我们的SPPIM需要最多112字节带宽/身份验证。只有快速认证的因素和证书 合同需要传输到智能雾服务器上部署。作为50验证车辆数量的增加,带宽需求小于6 kb,是可行的。

至于仓储成本,雾服务器需要维护合法车辆的快速认证因素列表及其在雾端私钥。由于合法车辆的数量很大,我们使用布隆过滤器帮助降低存储开销,这取决于布隆过滤器的大小。车辆只存储匿名证书 。图7 (b)显示存储成本是很小的车辆和雾服务器端。

6.2。SPPIM性能

奖励支付算法的算法3,我们得到的效用是的效用是

拟议中的SPPIM是有效的,因为它会给你带来利润任务发起者和诚实的车辆。在我们的实验中,我们的研究有几个因素,影响车辆和助教的效用,包括奖励车辆的数量,预算的助教,和数据质量。获得车辆的数量范围从10到50,和提交的数据是不同的在两个方面:数据准确性和提交时间。如数据所示8(一)和8(b),车辆几乎是独立的实用程序获得车辆的数量 ,和车辆可以得到更高的效用当助教的预算变得更大。因为最高应价增加的预算增加,车辆可以出价更高的价格更大。该实用程序增加大约线性总投标价格的车辆。

图8(c)表明,车辆增加的效用的声誉车辆增加对数据精度满足要求的前提下,给一个固定的预算 。如果提交的时间车辆的短(例如,在图8(c)),它可以获得更多的奖励。

助教的效用是几乎不会受到预算的助教和奖励车辆的数量,如图8(d)。奖励车辆的近似数量可以由表达式 。一次是固定的,助教的效用是由付款的汽车,平均每个付款大约是 。

6.3。SPPIM合同成本

我们在固体0.4.18实现SPPIM合同(26)和测试Ethereum网络。我们在惠普馆笔记本上运行实验,2.3 GHz的英特尔i5 - 6300总部CPU和8 GB RAM。具体而言,我们创建一个本地私人Ethereum区块链来测试SPPIM 1.7.3[使用Geth客户端版本27]。实现的加密算法SPPIM合同,我们使用Ethereum改善提案,eip - 196 (28),实现椭圆曲线点加法和标量乘法操作有效的算法。Barreto-Naehrig 在(29日采用在eip - 196。

表3显示了不同的气体消耗成本函数在私人Ethereum SPPIM测试网络哪里有20辆汽车争夺一个任务,和奖励车辆的数量是10。表3给出了气体成本被每个函数和美元的货币价值转换。截至2020年10月19日,醚汇率是1醚= 375.27美元(30.)和天然气价格大约是20×20 Gwei =醚。我们发现运行SPPIM合同的财务成本Ethereum网络是在合理的范围内。的功能,部署SPPIM合同区块链, ,验证零知识证明,成本超过其他功能。然而,函数只执行一次创建和部署SPPIM Ethereum网络合同,所以这是一个一次性的维护成本和不需要更多的成本。

的成本可以被看作是隐私保护的价格,从而增加线性验证车辆的数量吗 ,如图9。注意,“重”的执行功能Ethereum由于屏蔽气体限制是不可能的。在图9,气体成本超过8米当验证车辆的数量大于40。当屏蔽气体限制8米,最大的价值应小于40。

图10显示了助教的天然气成本和车辆验证车辆的数量和奖励车辆各不相同。助教的成本线性增长如图10(一),而汽车的成本保持不变,如图10(b)。

图11表明,助教的天然气成本取决于奖励车辆的数量 。给一个固定的 ,天然气的成本每个函数线性增长除了函数。

7所示。相关工作

在本节中,一些相关的作品分为三个类别:(1)车辆人群感应激励机制;(2)blockchain-based车载网络中工作;和(3)隐私保护的激励机制车辆人群传感。

7.1。激励机制对车辆人群传感

车辆人群传感的激励机制主要包括货币激励和非货币激励,刺激汽车通过某些形式的补偿,如声誉(31日),学分(32),和虚拟金币(7]。相应地,货币激励机制促使车辆通过财政激励参加任务,具有较强的激励效果和易于实现与其他激励措施。最近,阴et al。33)被认为是紧急任务的调度问题在互联网的车辆,提出了招标机制,鼓励汽车执行任务。获胜者车辆完成任务后可以获得金钱奖励。李等人。7)提出了一个激励宣布网络,用户管理自己的声誉点是获得或花作为激励手段。郭et al。8)提出了一个动态的激励机制为移动人群感应,他们指出,遥感数据的质量是现有的当今激励研究常被忽视。Zhang et al。9)提出了一个基于拍卖的众包系统的激励机制,两种分配算法在保证真实性和预算的可行性。一般来说,货币激励常常增加用户参与热情,提高高质量的数据收集的习惯(34]。然而,大多数货币激励机制提出集中,这将导致隐私泄露和单点故障问题。

7.2。一些基于区块链在车载网络工作

如今,已经有几位工作5,7,35,36)相关区块链技术在车载网络。Dorri et al。35)提出了智能车辆blockchain-based保护隐私的交流计划。Sharma et al。36给一个blockchain-based智能城市交通管理系统。李等人。7)提出了一个激励宣布网络基于区块链为智能车辆。李等人。5在车载网络)建造一个匿名广告方案。车辆可以发送交易区块链来获得一个预定义的奖励,不考虑广告传播的数据质量问题。

7.3。隐私保护在风险投资激励机制

为了保护车辆的隐私,在风险投资提出了一些保护隐私的激励机制。赖et al。32]对称加密来保护个人资料的优点和指定验证者签名保存事务在公路VANETs隐私。王等人。37给一个节点合作基于k-anonymity隐私保护方法技术。十个或更多的节点形成一个k-anonymous组并提交signcrypted组数据。矿工的合法性验证组数据的群盲签名算法可以抵抗对用户的隐私泄漏。同样,王et al。10)利用微分隐私混淆投标在移动人群传感技术。李等人。7)提出了一个保护隐私VANETs激励机制。车辆保护他们的隐私通过收购其他车辆的构造一个门限环签名加密的签名。然而,有一个受信任的第三方谁需要生成键和可以跟踪车辆的隐私,这是不同于我们的SPPIM设计。赖et al。4)利用blockchain-based支付系统来保证支付的公平性。部分盲签名应用实现假名管理,其目的是保护用户的隐私。然而,假名由第三方权威分配,避免在我们的设计。赖昌星等人提出的改进方案,在MATLAB模拟,没有履行区块链,而我们SPPIM区块链是通过智能的合同。

不同于现有的工作,我们提出一种混合溶液SPPIM解决隐私保护和公平问题在风险投资激励机制。我们SPPIM不仅利用智能合约取代集中式平台还解决了保护隐私的问题车辆和公平的激励机制问题。

8。结论

在本文中,我们提出一个有效的智能保护隐私激励机制通过智能合同区块链,从而确保车辆的隐私保护和公平和数据质量保证任务的发起者。我们SPPIM保存车辆的隐私利用0知识proof-based匿名证书不受信任的第三方。同时,fairness-enhanced奖励支付是由承诺投标,声誉和提交数据获得车辆的质量。我们验证的性能和可行性提出通过实现在Ethereum SPPIM testnet。在未来的工作中,我们将设计优化算法来丰富我们当前的设计,它可以减少合同的执行成本。

数据可用性

数据和VS代码用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这部分工作是支持由中国国家自然科学基金会拨款61802217,山东省自然科学基金部分格兰特ZR2020MF061之下。