Blockchain-Enabled Trust Management for Secure Data Exchange in Internet of Vehicles

Loading...
Thumbnail Image

Date

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Unuversity Setif 1 Ferhat Abbas . Faculty of Sciences

Abstract

The Internet of Vehicles (IoV) enables continuous communication between vehicles and infrastructure, but its open and dynamic nature exposes it to severe security and trust challenges. Existing blockchain-based trust management solutions address these issues only partially, suffering from passive-only detection, static trust update mechanisms, absence of RSU monitoring, monolithic blockchain designs, and lack of fairness toward honest vehicles. This memoir proposes ADBT-IoV (Adaptive Dual-Blockchain Trust Framework for Secure Data Exchange in Internet of Vehicles), a unified trust management framework implemented as Solidity smart contracts on an Ethereum blockchain. ADBT-IoV integrates cryptographic vehicle authentication, cross-verification-based message confidence scoring, active probing for hidden malicious behaviour detection, an adaptive AIMD trust update with recidivism memory, RSU anomaly monitoring via the Trust Outlier Factor (TOF) with automatic handover, graduated vehicle management through grey and black lists with a rehabilitation mechanism, broadcast priority proportional to trust, and a Soft Actor-Critic (SAC) deep reinforcement learning agent for dynamic parameter optimization. Experimental evaluation on a Ganache local blockchain demonstrates that the SAC agent achieves 99.2% accuracy, 98.6% detection rate, and 0.6% false positive rate. Smart contract benchmarks show write latency averaging 61.13 ms and read throughput reaching 182.48 TPS, with CPU consumption below 0.01%, confirming real-time suitability for resource-constrained IoV environments. A comparative analysis shows that ADBT-IoV is the only solution simultaneously addressing all identified limitations of existing approaches

Description

يُتيح إنترنت المركبات التواصلَ المستمر بين المركبات والبنية التحتية، غير أنّ طابعه المفتوح والديناميكي يُعرّضه لتحديات أمنية جسيمة تتعلق بإدارة الثقة. تعالج الحلول القائمة على تقنية سلسلة الكتل هذه المشكلات بصورة جزئية فحسب، إذ تعاني من اقتصار الكشف على المراقبة السلبية، وآليات تحديث ثابتة للثقة، وغياب مراقبة وحدات الطرف، وتصاميم أحادية لسلسلة الكتل، وانعدام الإنصاف تجاه المركبات الأمينة. تقترح هذه المذكرة إطاراً موحداً لإدارة الثقة مُنفّذاً على شكل عقود ذكية فوق سلسلة كتل لامركزية. يدمج هذا الإطار المصادقةَ التشفيرية للمركبات، وحساب درجة ثقة الرسائل عبر التحقق المتقاطع، والكشف النشط عن السلوكيات الخبيثة المخفية باستخدام رسائل الاستجواب، وتحديثاً تكيّفياً للثقة مع ذاكرة للتكرار، ومراقبةَ وحدات الطرف عبر معامل الشذوذ مع تحويل تلقائي، وإدارةً متدرّجة للمركبات المشبوهة من خلال قائمة رمادية وقائمة سوداء مع آلية إعادة تأهيل، وأولويةَ بث متناسبة مع درجة الثقة، وعاملَ تعلم معزز عميق لتحسين المعاملات بصورة ديناميكية. يُثبت التقييم التجريبي على سلسلة الكتل المحلية أنّ عامل التعلم المعزز يحقق دقةً بلغت 99,2%، ومعدل كشف 98,6%، ومعدل إيجابيات كاذبة 0,6% فحسب. كما تُظهر معايير العقود الذكية متوسطَ زمن استجابة كتابة بلغ 61,13 ميلي ثانية وإنتاجية قراءة وصلت إلى 182,48 معاملة في الثانية، مع استهلاك للمعالج أقل من 0,01%، مما يؤكد ملاءمة النظام للاشتراطات الزمنية الفعلية في بيئات إنترنت المركبات المحدودة الموارد. ويتّضح من التحليل المقارن أنّ الإطار المقترح هو الحل الوحيد الذي يعالج في آنٍ واحد جميع القيود المُحدّدة في الحلول القائمة

Citation

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By