基于区块链的边缘计算资源分配机制研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liangzi_li1
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目前的云服务都是通过建立庞大的数据中心来提供,这不仅可能造成了很大的资源浪费和生态环境的破坏,也存在诸多如单点崩溃和信任危机等隐患。另一方面,随着物联网技术的发展,出现了越来越的智能和移动设备。这些设备在运行延迟敏感类型应用程序时往往更倾向于将数据放在更接近数据源的网络边缘进行处理,以提高处理效率、缩短响应时间。同时,这些设备本身也拥有一定数量的计算资源,而这些资源很多时候处于空闲状态,有着明显的资源利用率不足问题。论文主要研究面向边缘计算的资源分配机制,将广泛处于网络边缘的闲散计算资源整合起来,构成一种去中心化的计算资源可信分配平台。然而,这些边缘计算资源的高度分散和异构特性,使得实现这样一种计算平台变得十分困难。因此,论文考虑使用去中心化的区块链技术,对网络边缘计算资源进行信任管理,以实现去中心化可信的资源分配。对此,主要从三个方面展开研究:1)针对去中心化的资源提供及资源请求发布的问题,采用区块链技术中常用的对等网络和自认证加密技术,实现边缘节点之间的去中心化可信资源提供和资源请求的发布,且创新性地设计了资源提供和资源请求的去中心化可信标识及其验证方法。(2)针对去中心化资源分配方案制定的问题,利用区块链的公共账本特性,创新性地将资源提供和资源请求的发布作为本方案中的信任操作,共同维护历史资源请求记录以及资源可用状态,实现了资源分配控制权的下放。同时,采用了委托权益证明作为适用于本方案的共识机制,并且创新性地将“权益”重新定义为适用于本方案的“网络贡献”的概念。(3)在设计基于区块链的资源分配方案的基础上,研究了参与方如何根据记录的链上数据实现可信的资源使用的问题。参考比特币交易设计,创新性地结合哈希算法和数字签名的方法,实现了基于区块链的资源使用合法性的验证。论文进一步设计和实现了基于现有以太坊区块链平台的仿真实验方案,利用以太坊所支持的智能合约,将上述的资源提供和资源请求信息的发布功能的业务逻辑以代码形式写入合约。通过以太坊交易触发合约执行,可以实现数据的自动记录。在搭建的以太坊私链上进行了仿真实验,测试结果表明了所提出方案的正确性和可行性。
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