[發明專利]一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化方法

有效

• 申請號: 202010796536.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111866181B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 黃曉舸;劉鑫;王永生;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/12;H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化方法，屬于移動通信技術領域。該方法中有兩種卸載模式：卸載到霧服務器FS，卸載到D2D設備群組，以實現計算密集型任務處理時延和能耗的優化。通過激勵措施，如資源硬幣獎勵，激勵FS和D2D設備群組為SMEs提供任務卸載服務。提出一種基于SMEs投票的股權委托證明機制DPoS，該機制中區塊鏈通過SME對FS進行股權投票，選出一個FS驗證集。管理器FS負責將交易事務打包生成新的區塊，經過驗證器FS的驗證和審計后新的區塊被放添加到區塊鏈中。本方法能在保證SMEs數據安全的前提下，通過聯合優化系統任務執行成本和區塊鏈系統共識成本，實現資源分配的有效性。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，涉及一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化方法。

背景技術

物聯網市場正經歷著前所未有的快速發展時期。Gartner預測，到2020年，物聯網終端的數量將達到208億，復合增長率為34％。根據美國發布的關于2016-2045年新興技術趨勢的報告，到2045年，將有超過1000億個設備連接到Internet。盡管物聯網有許多應用場景，但其安全性和隱私性問題尚未得到適當解決。物聯網將滲透到人們的生活的方方面面，并進入各行各業，從而產生多種應用場景，例如智慧城市，智慧家庭，可穿戴設備和汽車互聯網。互聯網已經轉向基于云的結構，云計算為終端用戶提供了外包計算和存儲功能。然而，隨著近年來流量的激增，將超大容量的數據傳輸到云服務器中，不僅給通信帶寬帶來了沉重的負擔，還造成了難以忍受的傳輸延遲，降低了終端用戶對服務質量的滿意度，大量的物聯網終端帶來了網絡容量和集中平臺性能的巨大挑戰。然而，誘人的數字隱藏在巨大的挑戰和危機中，與此同時，更多的需求集中在具有訪問信息安全風險的大型互聯網終端設備上，例如終端到偽造，節點控制，數據操縱和DDoS攻擊。據統計，2017年上半年，互聯網設備上的網絡攻擊數量增加了280％。到2021年，企業在信息安全方面的支出將從今天的835億美元增加到1199億美元。由于物聯網終端設備的計算能力和存儲容量不足，傳統的網絡安全保護技術無法滿足物聯網的安全要求，因此，迫切需要新的物聯網安全保護技術來應對日益嚴峻的物聯網安全和隱私問題。區塊鏈的獨特技術特征可以有效解決物聯網發展面臨的安全和隱私問題，并為物聯網提供信任，透明，分布式存儲等支持，從而構建高效，可信，安全的分布式物聯網網絡并提供有效保證物聯網用戶的安全和隱私。

綜上所述，本發明設計了一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化模型。在該模型下，SMEs可以將計算密集型任務卸載到其他具有閑置資源的節點。具有閑置資源的節點可以是附近的FSs或D2D設備群組。此外，本方案根據卸載模型的應用場景提出了相應的優化算法，旨在保障系統安全性與用戶數據隱私性的前提下，通過對任務執行成本和區塊鏈系統共識成本的聯合優化，實現系統性能的提升。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于區塊鏈的霧網絡中任務卸載優化方法，包括以下幾個步驟：

S1：基于區塊鏈技術的兩種卸載模式；

S2：D2D設備群組決策方案；

S3：基于SMEs投票的DPoS共識機制；

S4：基于區塊鏈的霧網絡性能優化算法；

在步驟S1中，本方案提出的模型包含三層：第一層為設備層(前端)，包括智能手機、智能穿戴設備、智能車輛等；第二層為霧服務層(近端)，包括FSs和各類AP；第三層為核心云服務層(遠端)，在遠端提供強大的中心云計算服務。

前端的SMEs為用戶提供了更好的交互性和響應能力。但是，由于SME計算能力和容量有限，必須將計算密集型任務卸載到附近能提供計算資源的FSs和閑置的D2D設備。根據信噪比閾值，待卸載SMEs附近閑置的D2D設備組成D2D設備群組，SMEs可以選擇卸載到附近的FSs或D2D設備群組。