[发明专利]一种基于区块链技术的雾网络卸载决策和资源分配方法

权利要求书

1.一种基于区块链技术的雾网络卸载决策和资源分配方法，其特征在于：该方法根据所提网络场景的特性，联合优化fog系统和区块链系统下的网络总任务处理时延，并进行最优卸载决策和网络资源的最优分配，该方法包括以下步骤：

S1：网络中的设备发送卸载请求，所有的交易都上传至区块链系统中；

S2：基于信誉度进行选举投票，主节点处理交易记录，并作出卸载决策；

S3：主节点收集打包交易，形成新的未授权区块，并进行共识操作；

S4：共识验证通过后，未授权的新区块信息根据“最长链原则”接入区块链系统；

综合考虑fog系统和区块链系统，以最小化网络任务处理总时延为目标，建模优化函数为：

s.t.C1：

C2：

C3：

C4：

C5：

C6：

C7：

C8：

C9：

其中，α_k,m表示设备k-fogm分配指标参数，若α_k,m＝1，表明设备k选择fogm卸载任务；β_n,m表示RBn-fogm分配指标参数，若β_n,m＝1，表明用户通过RBn向fogm卸载任务，反之亦然；f_k,m表示fogm为设备k提供的CPU频率，单位为cycle/s；γ_l表示主节点分配参数，若当前主节点为l，γ_l＝1，否则γ_l＝0；f_b,l表示区块链系统主节点l的CPU频率，单位为cycle/s；网络设备集合，fog集合和资源块RB集合分别表示为K＝{1,2,...,K}，Μ＝{1,2,...,M}和Ν＝{1,2,...,N}；k表示设备k；n表示资源块n；m表示设备fogm；D_n表示任务大小，单位为bit，C_n表示计算频率，单位为cycle/bit；L表示区块链节点的个数；l表示主节点l；C_b表示主节点处任务处理密度，单位为cycle/bit；I_b表示主节点l的输入数据大小，其包括交易记录大小和加密数据大小；S_b表示区块大小；表示区块验证时延；p_k,n,m表示设备k通过RB n传输数据至fogm的传输功率；

201、当网络中有设备产生卸载任务，向附近网络fog节点发送卸载请求；

202、设备发送卸载请求时，发送任务相关内容至附近fog节点，其中包括{D_n,C_n}，D_n表示任务大小，单位为bit，C_n表示计算频率，以供后一步优先卸载决策；

203、网络中每个设备发送卸载请求，即产生一次交易记录，所有的交易信息被上传至区块链系统中，并保存在虚拟的挂起池中，选举出的主节点对产生的交易拥有处理权；

204、网络中所有fog节点进行投票选举，按照信誉度高低，选出一部分主节点和验证节点，主节点个数为奇数个；在处理挂起池中的交易记录时，每个执行周期内只有一个主节点拥有权限，其余主节点参与验证过程，对主节点进行监督，防止出现恶意节点“勾结选票”；

205、在每个主节点的执行周期内，可按照偏好选择优先处理的交易记录，并做出卸载决策，选出最优fog节点卸载设备发送的任务请求；

206、在区块链中，数据的操作和传输通过系统中设定的自动化程序由智能合约处理完成，当交易双方对合约内容，包括fog节点提供的计算资源，参与卸载得报酬等达成共识，智能合约执行，设备传输任务内容，fog执行卸载任务；

207、主节点将交易信息打包形成为授权的新区块，新的区块通过广播至附近的其他验证节点，包括未工作的主节点，并通过私钥签名；收到新区块的验证节点，首先通过主节点私钥对应的公钥解密访问数据信息，对区块内的交易记录重新进行hash操作，得到hash值与主节点进行对比，若验证通过，添加签名信息后返回结果给主节点；若内容有被篡改，根据hash操作的不可逆性，此时该区块被验证为不可信的区块，取消主节点的处理权限，并且此次交易被取消；主节点在接受到三分之二以上验证节的验证信息后，新的区块才能被接入到区块链系统中；

208、根据“最长链原则”，在所有主节点执行周期后，连接到最长链进入区块链系统中。