[发明专利]一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化方法

说明书

本发明涉及一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化方法，属于移动通信技术领域。该方法中有两种卸载模式：卸载到雾服务器FS，卸载到D2D设备群组，以实现计算密集型任务处理时延和能耗的优化。通过激励措施，如资源硬币奖励，激励FS和D2D设备群组为SMEs提供任务卸载服务。提出一种基于SMEs投票的股权委托证明机制DPoS，该机制中区块链通过SME对FS进行股权投票，选出一个FS验证集。管理器FS负责将交易事务打包生成新的区块，经过验证器FS的验证和审计后新的区块被放添加到区块链中。本方法能在保证SMEs数据安全的前提下，通过联合优化系统任务执行成本和区块链系统共识成本，实现资源分配的有效性。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化方法。

背景技术

物联网市场正经历着前所未有的快速发展时期。Gartner预测，到2020年，物联网终端的数量将达到208亿，复合增长率为34％。根据美国发布的关于2016-2045年新兴技术趋势的报告，到2045年，将有超过1000亿个设备连接到Internet。尽管物联网有许多应用场景，但其安全性和隐私性问题尚未得到适当解决。物联网将渗透到人们的生活的方方面面，并进入各行各业，从而产生多种应用场景，例如智慧城市，智慧家庭，可穿戴设备和汽车互联网。互联网已经转向基于云的结构，云计算为终端用户提供了外包计算和存储功能。然而，随着近年来流量的激增，将超大容量的数据传输到云服务器中，不仅给通信带宽带来了沉重的负担，还造成了难以忍受的传输延迟，降低了终端用户对服务质量的满意度，大量的物联网终端带来了网络容量和集中平台性能的巨大挑战。然而，诱人的数字隐藏在巨大的挑战和危机中，与此同时，更多的需求集中在具有访问信息安全风险的大型互联网终端设备上，例如终端到伪造，节点控制，数据操纵和DDoS攻击。据统计，2017年上半年，互联网设备上的网络攻击数量增加了280％。到2021年，企业在信息安全方面的支出将从今天的835亿美元增加到1199亿美元。由于物联网终端设备的计算能力和存储容量不足，传统的网络安全保护技术无法满足物联网的安全要求，因此，迫切需要新的物联网安全保护技术来应对日益严峻的物联网安全和隐私问题。区块链的独特技术特征可以有效解决物联网发展面临的安全和隐私问题，并为物联网提供信任，透明，分布式存储等支持，从而构建高效，可信，安全的分布式物联网网络并提供有效保证物联网用户的安全和隐私。

综上所述，本发明设计了一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化模型。在该模型下，SMEs可以将计算密集型任务卸载到其他具有闲置资源的节点。具有闲置资源的节点可以是附近的FSs或D2D设备群组。此外，本方案根据卸载模型的应用场景提出了相应的优化算法，旨在保障系统安全性与用户数据隐私性的前提下，通过对任务执行成本和区块链系统共识成本的联合优化，实现系统性能的提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于区块链的雾网络中任务卸载优化方法，包括以下几个步骤：

S1：基于区块链技术的两种卸载模式；

S2：D2D设备群组决策方案；

S3：基于SMEs投票的DPoS共识机制；

S4：基于区块链的雾网络性能优化算法；

在步骤S1中，本方案提出的模型包含三层：第一层为设备层(前端)，包括智能手机、智能穿戴设备、智能车辆等；第二层为雾服务层(近端)，包括FSs和各类AP；第三层为核心云服务层(远端)，在远端提供强大的中心云计算服务。

前端的SMEs为用户提供了更好的交互性和响应能力。但是，由于SME计算能力和容量有限，必须将计算密集型任务卸载到附近能提供计算资源的FSs和闲置的D2D设备。根据信噪比阈值，待卸载SMEs附近闲置的D2D设备组成D2D设备群组，SMEs可以选择卸载到附近的FSs或D2D设备群组。