羅建康　張巍

摘要：車(chē)載網(wǎng)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，但由于流動(dòng)性高的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化非常快，所以傳統(tǒng)的C/S體系結(jié)構(gòu)難以滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)的需求。文章提出了一種新的移動(dòng)P2P架構(gòu)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。該種架構(gòu)能夠滿(mǎn)足移動(dòng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化的特性，能夠使同一路測(cè)單元下的各車(chē)輛節(jié)點(diǎn)共享資源，減少了服務(wù)器端的帶寬壓力。關(guān)鍵詞：車(chē)聯(lián)網(wǎng)；MP2P；資源共享

引言

文章中車(chē)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)分為三個(gè)部分，車(chē)載移動(dòng)終端設(shè)備即車(chē)載單元處于車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)中的第三層，網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)站的路側(cè)單元作為第二層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中控制的網(wǎng)絡(luò)中心作為最上面一層。車(chē)輛節(jié)點(diǎn)將自身攜帶的資源及采集到的資源傳送到AP站點(diǎn)，AP站點(diǎn)再根據(jù)不同的信息種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)處理。這些信息可能的流向是：一是路側(cè)單元將這些信息傳回網(wǎng)絡(luò)中心，網(wǎng)絡(luò)中心對(duì)這些信息進(jìn)行處理利用；二是路側(cè)單元之間的信息傳遞，使得相近的路測(cè)單元進(jìn)行信息共享；三是路側(cè)單元將信息處理過(guò)后再次傳回車(chē)載單元，對(duì)車(chē)載單元進(jìn)行控制或者使得車(chē)載單元對(duì)這些信息進(jìn)行利用。

在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)中，如果采用傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)會(huì)使得服務(wù)器端的帶寬壓力非常大，并且在連接過(guò)程中的連接不間斷問(wèn)題也很難保證。所以，我們根據(jù)車(chē)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的性質(zhì)，以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的需求，提出了一種基于移動(dòng)P2P技術(shù)的合作下載方法用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)中，使得車(chē)載單元在：高速移動(dòng)的環(huán)境下獲得良好的用戶(hù)體驗(yàn)。

1 車(chē)聯(lián)網(wǎng)傳統(tǒng)資源獲取方法

車(chē)聯(lián)網(wǎng)中傳統(tǒng)的資源獲取方法是采用C/S架構(gòu)，即客戶(hù)端/服務(wù)器架構(gòu)，OBU作為客戶(hù)端，RSU作為服務(wù)器，OBU統(tǒng)一將資源上傳到RSU，由RSU統(tǒng)—對(duì)這些資源進(jìn)行管理控制以及提供下載。這種架構(gòu)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是RSU統(tǒng)—對(duì)這些資源進(jìn)行管理，不易造成資源遺漏。二是保密性好，由服務(wù)器統(tǒng)一管理各個(gè)OBU，只要服務(wù)器的保密性高，就不易造成各個(gè)OBU信息的泄漏。C/S架構(gòu)在車(chē)輛網(wǎng)中的部署示意，如圖1所示。

采用C/S架構(gòu)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以保證RSU覆蓋下的所有OBU都可以得到及時(shí)響應(yīng)，但是也有一個(gè)缺點(diǎn)，就是當(dāng)RSU覆蓋下的OBU數(shù)量過(guò)多時(shí)會(huì)導(dǎo)致RSU負(fù)荷過(guò)大。其次，如果同一RSU蓋下的多個(gè)OBU在不同時(shí)間段向RSU請(qǐng)求同一資源時(shí)，會(huì)使得RSU做重復(fù)動(dòng)作，造成資源浪費(fèi)。最后，由于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的特性，使得在高速移動(dòng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定造成網(wǎng)絡(luò)中斷，影響用戶(hù)體驗(yàn)。

2.1 移動(dòng)P2P技術(shù)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)的P2P模型采用半分布式結(jié)構(gòu)，分為三層，如圖2所示，第一層是用戶(hù)終端，攜帶著用戶(hù)信息以及用戶(hù)資源；第2層為超級(jí)節(jié)點(diǎn)（Server）和索引節(jié)點(diǎn)（Tracker），Server負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶(hù)終端上傳的資源并對(duì)這些資源進(jìn)行管理分配，Tracker存儲(chǔ)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的文件列表，用戶(hù)終端每次獲取資源都要通過(guò)Tracker查詢(xún)哪些用戶(hù)終端擁有該資源，之后由Server統(tǒng)一調(diào)度，控制這些用戶(hù)終端向該用戶(hù)終端發(fā)送資源；最頂層則是中心云，中心云是總后臺(tái)，連接著多個(gè)AP，管理著連接在這些A吐的Server。

MP2P具有以下特征：

（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化：傳統(tǒng)P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般比較穩(wěn)定，不易發(fā)生變化，而MP2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，不穩(wěn)定，這些特點(diǎn)使得移動(dòng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)連接易中斷。

（2）節(jié)點(diǎn)本身資源有限：由于節(jié)點(diǎn)本身的移動(dòng)性，使得節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，存儲(chǔ)能力和電源供應(yīng)能力都受到限制，這使得其在連接AP站點(diǎn)以及和AP站點(diǎn)及其他節(jié)點(diǎn)共享資源時(shí)必須考慮自身資源限制，使其能力發(fā)揮受到一定限制。

（3）網(wǎng)絡(luò)層分配地址不統(tǒng)一：傳統(tǒng)P2P網(wǎng)絡(luò)在接入路由器時(shí)就分配了IP地址，并且不會(huì)再改變，而移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)由于其移動(dòng)特性，節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中IP地址會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。

2.2 移動(dòng)P2P技術(shù)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的資源共享方法

資源發(fā)現(xiàn)策略是移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)中車(chē)輛節(jié)點(diǎn)獲取其他車(chē)輛節(jié)點(diǎn)及AP站點(diǎn)資源信息列表的方法，怎樣以一種快速有效的方式響應(yīng)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求并滿(mǎn)足其獲取其他資源信息請(qǐng)求關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高效性，P2P網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)資源共享而產(chǎn)生的，移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)由于其高速移動(dòng)性，滿(mǎn)足其資源共享策略顯得更為困難，怎樣以更低的成本，在更短的時(shí)間內(nèi)以一種更為有效的方法發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點(diǎn)并獲取其資源信息是這篇論文的研究?jī)?nèi)容。

移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)性使得其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)容易發(fā)生變化，形成了網(wǎng)絡(luò)一致性問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟恢滦詥?wèn)題會(huì)造成其連接節(jié)點(diǎn)的資源經(jīng)常發(fā)生變化，造成移動(dòng)擾動(dòng)性，而且引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡托?。因此，如何提高整個(gè)移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)的覆蓋層和網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)的一致『生是移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)研究的主要內(nèi)容之一。

數(shù)據(jù)分發(fā)是某個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)通過(guò)某種機(jī)制方法將其他節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)通過(guò)某種高效的方式分發(fā)給所有請(qǐng)求該資源的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接不可靠，資源有限及節(jié)點(diǎn)設(shè)備受限的情況下，如何以一種高效的數(shù)據(jù)分發(fā)策略直接關(guān)系到整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣，數(shù)據(jù)分發(fā)基本上有下面四個(gè)過(guò)程組成：數(shù)據(jù)處理、路由選擇、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收，每個(gè)過(guò)程本身的優(yōu)劣程度直接影響到整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略的優(yōu)劣。所以，如何結(jié)合車(chē)聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種適用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的高效的數(shù)據(jù)分發(fā)策略是車(chē)聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容。

整個(gè)框架分為云端，server，tracker和移動(dòng)終端四個(gè)部分，Tracker用于存儲(chǔ)Server和各個(gè)移動(dòng)終端的資源列表，所有移動(dòng)終端一旦進(jìn)入AP的覆蓋范圍時(shí)，都會(huì)將自己的資源列表傳送給Tracker，當(dāng)移動(dòng)終端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器會(huì)從Tracker的資源列表中查找，如果查找成功，則將相關(guān)的資源列表返回給移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，如果查找失敗，Server則會(huì)從云端拉取資源。

由于RSU的計(jì)算能力、帶寬、內(nèi)存容量有限，本論文中利用Rsu向中心云開(kāi)虛擬機(jī)為車(chē)載單元服務(wù)的方法，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址及所持有的資源索引都存于中心云的資源列表中，同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有一張路由表，查詢(xún)只能指向那些路由表中的對(duì)等體（即RSu覆蓋范圍內(nèi)的所有普通節(jié)點(diǎn)）。如圖3所示，當(dāng)A車(chē)進(jìn)入RSU1的覆蓋區(qū)域內(nèi)時(shí)，RSU1將A車(chē)的網(wǎng)絡(luò)地址及所持有的資源索引通過(guò)RSU1發(fā)送至中心云，當(dāng)然，B、C車(chē)進(jìn)入RSU1時(shí)這個(gè)步驟已經(jīng)完成，同時(shí)，覆蓋區(qū)域的所有車(chē)更新路由表，當(dāng)RSU1發(fā)布一段正是A車(chē)所需要的視頻信息時(shí)，A車(chē)向RSU1發(fā)出下載申請(qǐng)，于是RSU1向云中開(kāi)了一個(gè)虛擬機(jī)a為A車(chē)服務(wù)（只有當(dāng)發(fā)出下載申請(qǐng)時(shí)才開(kāi)虛擬機(jī)，RSU可以在云中開(kāi)多個(gè)虛擬機(jī)，這就涉及到虛擬機(jī)通信與同步的概念及相關(guān)技術(shù)，虛擬機(jī)a從資源列表中監(jiān)測(cè)到B車(chē)與C車(chē)剛好有視頻的片段1、片段2，于是將此資源列表信息通過(guò)RSU傳達(dá)給A車(chē)，為以后A、B、C車(chē)離開(kāi)RSU1的覆蓋范圍組成自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享作鋪墊；當(dāng)A車(chē)進(jìn)入到RSU2的覆蓋范圍，需要繼續(xù)下載時(shí)，不再需要在RSU2中開(kāi)虛擬機(jī)，直接改變虛擬機(jī)a的AP即可達(dá)到目的。

3 結(jié)語(yǔ)

信息安全問(wèn)題是車(chē)聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)研究中應(yīng)該關(guān)注的重要內(nèi)容。目前，對(duì)移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)信息安全的研究主要在以下幾個(gè)方面：信任管理、攻擊檢測(cè)、訪問(wèn)控制；對(duì)隱私問(wèn)題的匿名通信和對(duì)等信譽(yù)方面也會(huì)加以研究。移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下能否發(fā)揮更大的作用主要集中在節(jié)點(diǎn)信譽(yù)方面。集中式的節(jié)點(diǎn)信譽(yù)管理有著自身缺點(diǎn)，既復(fù)雜又不一定可靠，對(duì)等信譽(yù)由于其便于管理，不屬于集中式管理，是未來(lái)節(jié)點(diǎn)信譽(yù)管理的理想選擇。