[发明专利]变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法

权利要求书

1.一种变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，所述方法将由变电站形成的分布式系统作为区块链网络，变电站作为区块链网络中的节点，区块链基于拜占庭容错协议达成数据的一致性，所述方法包括：

S1.初始化变电站分布式系统的状态空间、动作空间、各个变电站之间的通信信道状态、各个变电站所配备的服务器的计算资源状态、双重深度Q网络的参数；

S2.将系统所处的当前状态s输入到双重深度Q网络的主网络中，依据当前状态s所采取的资源分配决策输出动作及每个动作对应的Q值，选取最大Q值对应的动作作为当前状态s的动作；

S3.考虑变电站所配备的服务器的计算资源及各个变电站之间的通信信道状态的变化，根据拜占庭容错协议的请求、预准备、准备、提交和响应流程，设计数据达成一致性过程中所消耗的通信时延参数，获得即刻奖励和系统所处的下一状态s′，并存储到经验池中；

S4.判断经验池存储的经验数量是否达到阈值E，若是，执行步骤S5；否则，返回执行步骤S2；

S5.以长期奖励函数最大化即系统的吞吐量函数达到最大化为深度强化学习目标，以设计的数据达成一致性过程中所消耗的通信时延参数为约束条件，基于竞争架构的双重深度Q网络算法，进行深度强化学习；

S6.判断算法是否收敛，若是，系统的吞吐量及通信时延均达到最优，资源分配终止；否则，返回步骤S5。

2.根据权利要求1所述的变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，步骤S1所述的各个变电站所配备的服务器的计算资源初始化为服务器标称性能的50％；双重深度Q网络的参数包括权重和偏移，权重按照正态分布初始化，偏移按照0.1的大小初始化。

3.根据权利要求2所述的变电站分布式无线网中数据安全和资源分配联合优化方法，其特征在于，步骤S3所述的通信时延参数包括传输时延参数和计算时延参数；

1)拜占庭容错协议的请求流程的传输时延参数的表达式为：

其中，表示一个交易的平均大小，U表示基站的总集合；U_m表示总集合U中的第m个基站，B_p表示主节点；表示为从基站U_m到主节点B_p的传输速率；

在拜占庭容错协议的请求流程中，主节点B_p验证数量的交易签名和MACs，S_B表示区块容量，执行数量交易的智能合约，产生计算消耗，主节点B_p在请求流程计算时延的表达式为：

其中，表示主节点在请求流程的计算消耗，表达式为β、θ、α为参数；

2)预准备流程：请求流程之后，生成新区块，主节点B_p将多播签名区块和预准备信息发送至所有的从节点验证，预准备信息包括主节点ID、主节点签名和新区块的哈希计算结果，拜占庭容错协议的预准备流程的传输时延参数表达式为：

其中，B表示节点集合；B_n表示第n个从节点；R_Bp,B_n表示主节点B_p向从节点发送预准备信息验证的传输速率；

在预准备流程中，主节点B_p需生成一个签名和N-1个MACs，主节点在预准备流程的计算消耗为：从节点在预准备流程的计算消耗为：其中B_n≠B_p，拜占庭容错协议的预准备流程的计算时延参数表达式为：

3)准备流程：预准备流程验证新区块之后，每一个从节点B_n发送准备信息至其余从节点B_n′，B_n≠B_n′,也发送准备信息至主节点B_p，准备信息包括从节点ID和从节点签名，在准备流程，传输时延由发送准备信息引起，在准备流程中的传输时延参数的表达式为：

其中，表示每一个从节点B_n发送准备信息至其余从节点B_n′的传输速率；

主节点B_p验证来自其余从节点B_n′的2f个签名和MACs，主节点B_p在准备流程的计算消耗为每个从节点B_n为准备信息生成一个签名和N-1个MACs，2f个签名和MACs被验证，从节点B_n在准备流程的计算消耗为B_n≠B_p；

准备流程的计算时延参数表达式为：

4)提交流程：每个从节点B_n接收到来自其余从节点B_n′的2f匹配的准备信息包含预准备信息之后，发送提交信息给其余从节点B_n′，也发送提交信息给主节点B_p，提交信息包括从节点的ID及从节点签名；提交流程传递提交信息的传输时延参数的表达式为：

每个从节点B_n为提交信息生成一个签名和N-1个MACs，在接收到提交信息后，每个从节点B_n验证2f个签名和MACs，每个从节点B_n的提交流程的计算消耗为：

提交流程的计算时延参数表达式为：

5)响应流程：提交信息被从节点B_n接收后，新的区块变成合法区块并被加入到区块链中，同时包括有其余从节点B_n′的签名、ID及卸载任务的计算结果的响应消息将被传输，响应流程的传输时延的表达式为：

从节点生成个签名和个MACs，从节点在响应流程中计算消耗表示为主节点验证2f个签名和MACs，主节点在响应流程中计算消耗表示为响应流程的计算时延的表达式为：