BFRN-IoV：基于区块链和雾计算技术的数字孪生车辆互联网路由导航系统

《IEEE Open Journal of Vehicular Technology》：BFRN-IoV: Blockchain and Fog-Enabled Route Navigation for Digital Twin-Based Internet of Vehicles

　　

摘要：

随着车联网（IoV）的快速发展，需要安全、可扩展且低延迟的路由导航机制，以适应高度动态的车辆环境。诸如车辆数字孪生（VDTs）等新兴技术通过实现物理车辆的实时虚拟表示，进一步增强了IoV生态系统，促进了预测分析、智能决策和基于上下文的路由选择。然而，传统的基于VANET的方法存在中心化信任依赖、高计算开销以及对实时交通条件适应能力有限的问题。本文提出了BFRN-IoV，这是一个基于区块链和雾计算技术的路由导航框架，它结合了轻量级的ECC-HMAC双向认证、RSU辅助的雾计算路由以及通过地理位置提供商（GLP）进行的全局路由验证，并利用VDTs提升情境感知和动态路由优化能力。该框架通过使用ECDH派生的会话密钥、基于HKDF的密钥扩展和HMAC验证来确保关键的安全属性（包括保密性、完整性、匿名性、不可链接性和不可否认性），同时通过基于伪名的身份管理来保护隐私。一个受权限控制的区块链提供了不可篡改且可审计的路由交互记录，而不会暴露车辆身份。使用SUMO进行的仿真测试以及通过Web3实现的方案表明，与现有方法相比，该框架在路由准确性方面有显著提升，并且通信和计算开销也有所降低。使用Scyther工具进行的正式验证证实了其对重放攻击、冒充攻击和中间人攻击的鲁棒性。所提出的框架为实时车联网路由导航提供了一个统一、安全且高效的解决方案，而VDTs的集成进一步增强了下一代智能交通系统的功能。