技术分享丨基于区块链技术的服务框架在智能网联汽车领域的应用

1. 智能汽车面临的隐私保护问题

随着汽车产业的转型和升级，智能化、网联化、共享化成为汽车发展的必然趋势，“软件定义汽车”的智能汽车时代已经来临，智能汽车因其智能化特性以及丰富的应用为出行者带来了极大的便利，同时也带来了智能汽车所特有的问题。

为了提供安全、便利的出行体验，智能汽车会收集行车信息、地理位置信息、车主生物识别信息等，这些信息无论是以点的形式看，还是关联起来看，都有可能造成隐私泄露。不收集这些信息就无法提供便利的智能化服务，收集又会带来隐私保护问题，这就是摆在智能汽车面前的问题。

智能汽车车控操作系统是智能汽车的核心，任何的上层应用都必须在操作系统的支持下才能运行。

智能汽车车载计算基础平台的典型架构由下至上分为四层：硬件平台、系统软件、功能软件、应用软件。

其中，硬件平台包括各种异构硬件：传感器、执行器、车辆平台、AI芯片、HSM、可信计算环境等；系统软件包括操作系统内核、中间件以及相关的内核服务；功能软件层是提供智能驾驶服务的核心功能，包括数据流、AI算法库、数据服务、车云计算等基础服务；应用软件是基于操作系统提供的SOA或SDK接口进行不同的应用开发，典型的应用软件例如L0-L4 ADAS、车云计算、第三方应用等。

数据由硬件产生，接入车控操作系统，并由其接收、处理、分发，上层不同等级的自动驾驶都依赖这些在操作系统内流转的数据。因此智能汽车车控操作系统除需要承载数据接入、数据高效流转、数据全生命周期管理等重要功能，还需要在数据流转过程中对数据进行防护、管控，从而为上层应用提供可靠的数据保障。

3. 区块链简介及体系架构

区块链技术是一种全新的分布式基础架构与计算方式，具有可信任、可追溯、安全共享、时效性高、隐私保护等优势，区块链技术凭借其优势在金融、政务处理、供应链、数据安全等多个领域落地，现在，其应用已经延展到了智能汽车领域，在相关政府部门的支持下，由政务部门、监管部门、交易机构以及若干车企所组成的车联网联盟链已经开始构建，旨在支持监管数据、路侧信息、动态数据、交易数据等多种数据的存证、共享等场景，助力智能网联汽车领域的数字化发展。

区块链的架构大致分为五层：数据层、网络层、共识层、合约层以及应用层。如下图所示：

数据层主要针对数据的描述，包括数据结构、数据模型、区块的存储结构等。

网络层主要定义链上数据的传输方式，现在区块链上数据的传输主要是建立在可靠通信方式上的P2P技术。

共识层主要承载共识机制，共识机制实现上就是一种算法，现在比较流行的有：工作量证明、拜占庭容错机制、权益证明等。

合约层主要运行智能合约程序/脚本，这个是对具体业务定制的。

应用层主要承载客户具体业务逻辑。

智能汽车会产生大量数据，被定义为“四个轮子上的数据中心”，区块链技术专为服务数据而生，两者的交集是“数据”，将两者结合，会为产业发展碰撞出不一样的火花。

区块链在智能汽车领域中的应用的思路之一是将区块链技术部署成一种服务框架，来为智能汽车产生的数据提供数据服务，从而将区块链的天然优势-引入到智能汽车领域。

基于区块链技术的服务框架既可以应用在云端，也可以应用在智能汽车车端。

现有的产品基本都是服务框架在云端的应用，在这种应用中，智能汽车等同于数据生产者，数据发送到云端后由云端完全接管数据，并对数据进行操作。

基于区块链技术的服务框架也可以应用在智能汽车车端，与车控操作系统耦合在一起，成为车控操作系统的一部分。

基于区块链技术的服务框架甚至可以跨车云应用，智能网联汽车和边缘云共同组成异构区块链。

基于区块链技术的服务框架在云端的应用已经比较普遍地实施到了现有的区块链产品中，比如上文中提到的车联网联盟链，由政府部门、监管部门、交易部门、车厂等节点组成，实现对车辆关键数据的共识、互认、共享、隐私保护。

这种应用模式已经被广泛地实施到了现有的区块链产品中，在智能网联汽车领域的应用也只是数据源不同，并没有本质区别，因为市面上已经有很多成熟的产品可供分析，感兴趣的可以参考现有产品的资料，本文不做展开讨论。

将基于区块链技术的服务框架应用到车端需要对其做一些定制，这是由车端计算环境的特殊性和局限性所决定的，比如算力和资源有限、基本属于可信的计算环境等，车载区块链技术的服务框架需要做简化，使其以轻量级的形态运行，在不影响汽车安全行驶的基础上，为车端应用提供安全、可靠的区块链基础服务。

这里给出一个基于区块链技术的服务框架在车端应用的简要模型：

基于区块链技术的服务框架在车端的应用需要包含区块链的关键元素，但是需要充分考虑到车内计算资源，对其做裁剪和定制。

4.3 车云混合应用

基于区块链技术的服务框架可以以车云混合形态运行，这里的云指边缘云，在这种混合应用中，“基础服务层”由异构区块链组成，智能网联汽车中的若干服务节点可以和云端节点（或现有区块链）组成异构区块链：

这种车云异构区块链可以是“车-云”单一链结构，也可以是“车-云-车”或“车-车-云”等较复杂的链结构，车辆可以根据其配置、所处环境决定以怎样的方式加入车云链。

车云链作为异构链，需在充分考虑到各节点实际能力的基础上，对共识机制以及智能合约做定制，以能保证车云异构链的平稳运行。

区块链技术在智能汽车领域中的应用服务于其产生的数据。这里给出几个可能的应用案例做参考：

云端应用

区块链在云端的应用案例是现阶段最主流的做法，它是把智能汽车当成一个单纯的数据生产者，智能汽车并非区块链中的节点，不参与区块链中的任何操作。典型的应用案例是汽车供应链系统，利用区块链技术管理智能汽车零部件的全生命周期管理。

车端应用

车端轻量级区块链的应用主要服务于车内数据。典型的应用案例是智能汽车数据记录仪。智能汽车的事故成因复杂，需要丰富的数据记录来客观还原事故发生时的环境，进行责任认定，为法律裁定提供依据。

智能车控操作系统区块链基础服务在智能汽车数据记录仪有两种用法：

• 重要行驶数据上链

这种应用方式是对汽车传统黑匣子的功能扩展和补充，数据记录仪应用会把车辆重要的行驶数据上链，以便在车辆发生事故或者故障的时候审计、取证，和传统的黑匣子相比，数据记录仪应用记录的数据种类更多样化、易扩展、可配置，且能防篡改，更加可信。

• 汽车黑匣子数字指纹上链

这种应用方式是对汽车黑匣子的数据做哈希计算，形成数字指纹，对数字指纹上链，主要提供了对汽车黑匣子数据的校验，可以验证黑匣子的数据是否被篡改。

车云混合应用

车云混合应用的区块链是异构区块链、跨车云运行，典型的应用案例是智慧交通。

如何让拥堵路口的车辆更高效地通行，是智慧交通要解决的重要问题之一。因为单一车辆视野有限，无法从上帝视角获知信息，从而让所有车辆协同高效地通过拥堵路口。在这种情况下，“路侧设备+云”可以从上帝视角根据路况信息计算出高效的通行方案，并反馈到车端，使智能网联汽车在调度指令控制下高效地通过拥堵路口。

整个流程包含了大量的数据交换、数据流转，区块链技术在其中可以解决两个问题：

• 路况信息共识

在拥堵路口的每一辆被调度的车都应该对路况信息达成共识，这种共识信息可以以某种形式与自动驾驶算法结合起来，作为感知的另一种输入，令车辆控制更安全、稳定。

• 对环境信息和调度指令上链存证

在出现事故时，需要存证数据来判断是调度算法出现问题，还是特定车辆在执行时出现问题。

区块链在智能汽车领域中应用的挑战主要来自于车端区块链和车云异构链，但是面临挑战的点又各有不同。

区块链技术在智能汽车中应用（车端区块链）的挑战主要是车内计算环境所决定的，车内的算力和存储能力都有限，扩展成本高、且无法动态扩展。这些特点都决定了车内的计算环境不可运行全栈区块链，此外，因为车内计算环境相对比较安全，区块链中有些特性也可以弱化，正如上文中所提到的，相对于传统区块链，车端区块链需要做裁剪、定制。

车云异构区块链面临的挑战在于它的节点是实时变化的，车辆在行驶的过程中，周围的路侧设备随着车辆的行进实时变化着，周围的车辆也实时变化着，这些都是构成车云异构区块链的节点，这些节点动态加入、退出车云异构区块链的规则和其产生数据的处理需要做细粒度的梳理和制定。

国汽智控将会发布区块链技术在智能汽车领域中应用的解决方案，敬请期待。

作者Lydia，多年网络通信、网络安全研发经验，先后供职于华为、Juniper等世界领先的网络设备供应商，工作领域主要在嵌入式、高并发、通信、安全等领域。