基于物联网技术的共享停车区块链模型构建

2022-08-26黄华芳

现代信息科技 2022年11期

黄华芳

（合肥师范学院，安徽合肥 230601）

0 引言

针对停车高峰期车位难求的问题，结合物联网的智慧互联功能，实现对车位信息资源的共享和车辆存储数据的简化管理。在物联网背景之下产生的区块链技术，因其具有去中心化、可溯源的优点而被广泛地应用于商业化建设之中。

目前，传统的共享停车区的创建还停留在初级准备阶段，基于单链结构的算法很难在现有网络的基础上做到多样化数据的并行处理。而基于区块链技术设计的模型能够实时监测节点，及时更新数据信息，迅速找到最佳停车区的配比环境。因此，本文主要研究基于物联网技术的共享停车区块链模型构建，从而解决传统的共享停车区模型对数据分享的控制时间较长、效率较低的问题。

1 基于物联网技术的共享停车区块链模型构建

结合物联网技术针对共享停车区之间的数据互通构建一个三层区块链模型。这三层分别为事务层、中间层和联网层。第一层是事务层，主要用来注册用户的个人信息，与区块链网络进行不同应用通道之间的通信，实现网络与服务中心之间的消息处理。第二层是中间层，用于收集事务层收集的信息，可供进行子网账号注册、数据秘钥传输和授权。最底层是模型的联网层，通过区块链与停车的数据信息进行双链沟通，使得模型数据的通信更直接、更有效。

1.1 构建事务层

针对物联网平台上共享停车分布式数据的运行情况，采用网络上有关停车的信息节点建造事务层。事务层发送数据的操作程序如图1所示。

图1 事务层操作程序

当用户登录的停车界面上出现数据请求命令和转发命令时，读取用户车辆位置信息，向目标位置网络发送反馈信息。在读取信息的同时执行数据上链处理，并对客户端发来的反馈信息进行优化。通过Web网络发送请求，与客户端数据进行交汇。在成功提取目标数据后加入加密上链，将用户已配备的车辆信息反馈给服务中心和发出请求的子网用户。

请求子网登录后采用网络直通车的信息协议发送请求。根据目标子网信息和数据编号对本次停车区域进行指令操作，将信息指令传输到服务中心。成功接收到停车信息后，再将其传入到目标子网中，实现对整个事务层数据信息的初步处理。

1.2 构建中间层

汇集事务层传输的用户停车信息，在请求子网后，将系统要求的数据信息传输到服务中心。两个或两个以上的子网通道加入数据分享程序后，注册相关的车辆停靠信息，实现数据分享服务。完成数据分享后，点开Web页面注册账号，接入用户注册的具体信息。用户注册的信息以网络生成的公私秘钥形式存入网站数据。只有输入正确的登录账号和密码才能进入服务器。进入服务器后，将子网用户的请求发送至服务中心，服务中心接收到信息后转发子网用户请求。在准备好进行目标数据连接后，服务中心处理子网请求反馈。测试环境准备要求如表1所示。

表1 环境准备

完成上述测试环境的准备后，对区块链进行功能测试。以管理员身份打开用户从浏览器传输的服务中心的网址，监测平台是否录入信息。显示未登录则转回登录页面再次输入个人信息和公司秘钥。

进行区块链注册时输入用户的姓名、手机号、密码、身份证信息，输入所有信息后，确认所输入的密码是否正确。通过短信验证具体的子网登录信息，检验完成后将用户登录的信息发送到服务中心。服务中心后台根据子网生成的信息进行公钥配对，并将此秘钥与信息一并存入数据注册平台。

输入完登录信息后进行Web客户端协议消息测试。在子网页面中输入请求名称并进行数据编号，并将此信息发送至服务中心。服务中心接收到请求后转发给目标子网读取数据。服务中心订阅成功后返回上一级操作。

利用本地主机启动的信息节点集群，通过上链传输的方式搭建不同的物联网fabric网络应用通道。通过链路网站的节点读取数据并校验密钥原文。识别后将秘钥数据发送到子网通道和子网联网中心，实现对整个中间层结构的搭建。

1.3 构建联网层

不同的车辆信息通过物联网存入不同的车联网层。对车联网交易中不同类别的模块进行区域处理，如表2所示。

表2 数据交易与区块链分类表

表中的交易类型记录为Transaction，t为交易区块链的交易数。本框架所采用数据组织的基本形式记作Blockp，所有区域的交易均可表示为：

结合表1与式（1）提出双链设计模式，具体表现为将BC1中的区块链数值与BC3中的区块链数值相结合，形成新的BC3模块。这个过程同样可以应用于BC2和BC4的操作中。数据交易的节点设计也需要结合式（1）进行，在服务区查询完经处理的数据信息后进行区块链的数据配对。完成对区块链的数据配对后进入联网层的节点注册操作，以车辆行驶到停车场的数据为例，具体的操作步骤为：

接收到车辆请求后输入最新的私钥签名，取得签名后自动获取车辆证书以及所在区域的配对值，通过交易量与区块链数据进行索引，完成对重复车辆信息识别的管理。基于路测节点位置提取数据信息，通过无线网络将响应体发送到车辆。响应结束后将请求附送的车辆信息重新加入到初次通信中，向车辆停车区域的物业管理或者云服务的机构代理发起申请通信，实现对停车数据的区块链配对操作。

通过审核身份信息的协商密钥进行联网层的数据处理，联网协商成功后连接云服务器进行信息交易，达到物联网规定的交易数量后创建区块链节点。申请节点注册成功后更新本地车辆所属交易区块链所在位置，传输到网站的服务中心。

基于此，完成区块链模型的所有操作。

2 实验

在实验中将物联网技术引入区块链模型，并与传统的单链式区块链模型进行对比，哪种模型对车位数据操作的控制时长越短，说明哪种模型的性能越好。

2.1 实验准备

本次实验针对智能停车点，选择了用户常用的android智能硬件平台和嵌入式LINUX平台数据作为交汇基础。

嵌入式LINUX选择可剪裁的软硬件，负责对数据处理进程、内存硬盘驱动进行网络管理。在嵌入式LINUX中加入编辑器和过滤程序，实现强大的多线程网络运输功能，以处理文件系统的权限归属问题。Android平台选用谷歌模拟器进行处理，具体的内核采用ARM1676JZF-S三星SC6410X处理器。在对停车点图像的处理上，选用标记为openGL的2D图形加速器进行编码和解码。加入主USB2.0的接口和HOST接口进行解码处理。停车区无线网络选用DM9000以太网进行数据传输，停车点的移动设备选用64 G和128 G的mobile FLASH进行图像处理。

用户手机端安装android平台的应用程序，实现用户ID和区块链的下载。手机端选用Java语言，具体的控制中心选用C语言。将融合区块链技术与具体的物联网进行详细的比对，利用手机端通信。接收端的线程选择共识机制对智能硬件的认证信息进行比较验证。在认证起点的数据基础上加入密码共识和ID绑定，最后输入智能模型。智能模型以子网的交互记录为基础，通过运行不同区域的区块链数据进行信息验证。智能模型下的区块链数据库连接第三方不需要互信认证，更能做到认证起点安全性的部署。为了验证车辆在停车区的停留情况，增设10个路测节点，共分4组进行试验。车辆的节点总数为7个，分3组进行系统检测。请求的次数设为2 003次，区块总数为1 333个。在试验的具体操作中确保单个区块交易数量为16个，对于通信的链路进行随机分配，使每个链路的节点为5～10个。基于此，统计停车的数据信息。