[發明專利]一種基于組合云拍賣機制和隱私保護的動態虛擬機分配方法

有效

• 申請號: 201910785871.1
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110460440B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳志立;陳昕;仲紅;田苗苗
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;G06F9/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于組合云拍賣機制和隱私保護的動態虛擬機分配方法，該方法應用于由n個競拍者，一個提供m種虛擬機實例的云拍賣商，一個代理服務提供方以及一個可信服務器組成的動態資源分配云拍賣場景中，并包括以下步驟：S1、初始化階段；S2、報價提交階段；S3、秘密分享計算階段。本發明能解決當前云中動態虛擬機實例分配沒有考慮到隱私保護的問題，從而能不泄露除了最后拍賣結果的相關信息，保護競拍者的報價相關信息，并提高云中動態虛擬機實例分配的安全性。

技術領域

本發明涉及網絡與信息安全技術領域，尤其涉及一種基于組合云拍賣機制和隱私保護的動態虛擬機分配方法。

背景技術

由于公平性和分配效率，拍賣是著名的基于市場的分配機制之一，云資源分配和定價吸引了不少關注。例如，Amazon EC2集成了一個名為Spot Instance的拍賣機制來分配虛擬機(VMs)，稱為實例。已有許多的工作研究了滿足各種經濟特性的增強型拍賣機制，但大部分的機制沒有考慮到隱私保護問題，云拍賣中報價信息的揭露會導致嚴重的信息泄露，主要有以下三個方面：

(1)對于拍賣商來說，它可以簡單地根據投標人的出價調整其定價策略，以獲得額外的利潤。

(2)對于報價者來說，由于云拍賣通常是周期性地執行的。通過了解他人的歷史出價(可能是從拍賣商那里泄露出來的)，報價者可以了解他人的支付意愿，選擇不真實的出價以獲得額外的利潤，從而篡改整個拍賣的真實性。

(3)對于一個不參加拍賣的攻擊者來說，一旦獲得報價信息，他可以提交不能贏得拍賣的報價，從而影響拍賣過程，但這會增加獲勝者支付的價格。

為了解決上述存在的問題，文獻《On Privacy-preserving Cloud Auction，2016》提出了一種隱私保護云拍賣的方案，可以實現除了拍賣結果不揭露關于報價的任何其他信息。但此篇文章是適用于靜態云資源分配的情況，并沒有對動態虛擬機實例分配進行隱私保護。

商業的云提供商(如Amazon EC2)使用的固定價格分配機制不能有效地分配VM實例，也不能為反映競拍者需求動態變化的資源定價。經濟學理論認為，當拍賣成本較低時，拍賣比固定價格機制更有效。由于分配請求的性質，基于組合拍賣的機制最適合云中的資源分配。但是，在使用組合拍賣機制為云中的VM供應和分配時，必須克服某些挑戰，例如組合拍賣中贏家的確定是一個NP-hard問題。因此需要使用近似算法在合理的時間內解決確定優勝者問題。而且，現有的基于組合拍賣的VM分配機制在做出供應決策時沒有考慮競拍者的需求，也就是說，它們假定VM實例是靜態供應的。也就是說，它們要求VM實例已經準備好，并且不會更改。如果機制不能準確預測競拍者需求，那么靜態供應會導致資源利用率不足，從而導致效率低下。

為了解決上述問題，文獻《A Combinatorial Auction-Based Mechanism forDynamic VM Provisioning and Allocation in Clouds，2013》提出了一種基于組合拍賣的云中動態虛擬機配置和分配機制。文中設計了一個基于組合拍賣的機制來解決虛擬機供應和分配問題，該機制為云提供商提供高效的資源分配和高利潤。所提議的機制稱為CA-PROVISION，它將可用的計算資源集視為可根據競拍者的請求配置成不同數量和類型的VM實例的“流動資源”。每個競拍者都需要特定的“一捆VM實例”并只對一個這樣的實例進行報價。該機制根據競拍者的定價來決定分配，直到分配完所有資源為止。它包含由資源的經營成本決定的保留價格。保留價格確保競拍者向云提供商支付最低金額，這樣云供應商就不會因為VM供應和分配而遭受任何損失。但CA-PROVISION機制并沒有考慮到隱私保護問題，這就會導致報價信息的泄露。

由此可見，在云中動態虛擬機實例分配中，應該考慮到信息的隱私保護。也就是說，除了拍賣結果外，其他關于報價的任何信息都不能泄露出去。

發明內容