[發明專利]一種基于區塊鏈延遲感知移動邊緣計算卸載服務系統

有效

• 申請號: 202110152710.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN113010304B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王建榮;蘇宗源;徐天一;陶澤遠;邱鐵
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;H04L9/32;H04L9/40;H04L41/0668;H04L41/0823;H04L67/1004;H04L67/1097
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 霍慧慧

本發明涉及一種基于區塊鏈延遲感知移動邊緣計算卸載服務系統，通過區塊鏈中的智能合約執行計算卸載任務的分配并配合使用零知識證明對返回給客戶的計算卸載服務返回結果的分布式驗證，實現在不需要受信第三方參與的情況下確保計算卸載服務返回結果的可信；同時對聯合計算卸載可靠性和延遲敏感的移動邊緣計算卸載任務進行優化，降低客戶與提供計算卸載服務的邊緣服務器之間的延遲并提高信息傳輸的可靠性。

技術領域

本發明屬于分布式環境下移動邊緣計算卸載的技術領域，特別涉及一種基于區塊鏈延遲感知移動邊緣計算卸載服務系統。

背景技術

隨著智能移動設備(例如，智能手機、便攜式電腦等)的日益普及，多種新穎的移動應用程序被開發出來，例如自然語言處理，交互式游戲，面部識別，增強現實和醫療保健監控，這些移動應用程序通常消耗大量的計算資源和帶來極高的能耗，為了克服移動設備上的這些計算和功率限制，并同時實現較高的網絡效率，移動云計算被視為一種有前途的范例。但是，由于傳統的公共云通常位于遠離移動設備或用戶的地方，因此通過廣域網進行數據交換可能會導致相當長的等待時間。為了進一步克服該缺點，移動邊緣計算作為替代移動云計算的解決方案被提出。通過在靠近移動用戶的無處不在的無線接入網絡(例如3G、4G和5G宏蜂窩或小型蜂窩基站)的邊緣啟用云計算功能，移動邊緣計算可以隨時隨地提供普適，迅速和敏捷的計算服務。

由于無線電資源的固有局限性，比如若多個移動用戶之間的無線接入計算沒有得到很好的協調，則無線網絡容量可能會因大量的無線接入任務而迅速受壓，從而導致傳輸效率低下，這促進了移動邊緣計算的計算卸載方面的研究。計算卸載技術最初在移動云計算中提出，設備可以通過計算卸載，將計算卸載任務傳輸到遠端云服務器執行，從而達到緩解計算和存儲資源限制、延長設備電池壽命的目的。盡管如此，仍然存在一些與實際實施緊密相關且尚未得到很好解決的關鍵問題：不同的移動用戶可以運行具有不同延遲敏感度的計算密集型應用程序。因此，在計算卸載時，應采用適當的時延敏感調度機制來滿足移動終端用戶的各式各樣的服務質量要求。

計算卸載返回的數據結果的可靠性同樣成為一個關鍵問題。計算卸載服務返回的結果正確性的驗證變得越來越重要，客戶為了確保不受信任的服務器返回的結果的可靠性，將使用驗證證明對結果進行驗證，在這種情況下大多數驗證工作都是由客戶執行的，為了減輕客戶的交互次數和計算成本，有必要通過其他受信任的第三方來驗證結果。這雖然減輕了客戶的計算負擔，但這個過程中仍然需要受信任的第三方機構來提供結果的可靠性驗證，這就迫切需要在客戶與計算服務方之間實現分布式和可信的驗證。

區塊鏈作為一個分布式的點對點網絡平臺，具有去中心化、防篡改、全網共識、數據可追溯等特性。在以太坊出現以后，通過圖靈完備的智能合約可以在更多領域應用區塊鏈技術保證鏈上信息的可靠。智能合約是一種計算機協議，可促進驗證或加強合同的談判或履行。一份智能合約是一以數字形式表達的允諾，囊括合約參與方能夠在上面運行這些允諾的協議，它們提供了直接跟蹤和執行各方之間復雜協議的能力，而無需人工干預。

零知識證明是由Goldwasser等人在20世紀80年代提出的，指的是證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的。零知識證明主要分為兩類：交互式零知識證明和非交互式零知識證明。本發明涉及的是非交互式零知識證明，因為可驗證的計算方案使計算能力較弱的驗證程序可以將計算卸載給不受信任的證明者，證明者隨后執行計算并返回結果，包括證明結果正確的證明。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于區塊鏈延遲感知移動邊緣計算卸載服務系統，通過區塊鏈中的智能合約執行計算卸載任務的分配并配合使用零知識證明對返回給客戶的計算卸載服務返回結果的分布式驗證，實現在不需要受信第三方參與的情況下確保計算卸載服務返回結果的可信；同時對聯合計算卸載可靠性和延遲敏感的移動邊緣計算卸載任務進行優化，降低客戶與提供計算卸載服務的邊緣服務器之間的延遲并提高信息傳輸的可靠性。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：