[发明专利]一种基于区块链的异构边缘资源共享方法

说明书

本发明提供一种基于区块链的异构边缘资源共享方法，首先设计基于区块链的异构边缘资源三层系统架构并对MEC服务器的功能模块进行了划分；然后基于上述架构设计了资源设备注册流程，为设备提供分布式的注册服务并且可以满足设备的快速认证；同时对资源设备查询与选择决策进行分析，同时设计资源设备选择策略，并支持用户自主定义策略；最后设计了正常和监督两种基于区块链的计费模式,可以减少交易过程中的不可信行为。

技术领域

本发明属于互联网技术领域，尤其涉及一种基于区块链的异构边缘资源共享方法。

背景技术

随着移动互联网用户和物联网设备的数量呈现爆炸式增长,以集中式计算和存储为主要特征的云计算很难满足新型应用和服务的低时延、高复杂度、高可靠性的需求。多接入边缘计算(MEC)技术通过将高复杂度、高能耗计算任务卸载到靠近用户的移动网络边缘，可以提供分布式计算功能和本地化云服务,迅速成为5G的一项关键技术。但是随着一些边缘设备的计算存储能力不断发展与设备到设备(D2D)通信技术的应用，边缘服务资源呈现异构化、分布式的特征，MEC对于异构边缘设备资源的统一管理和利用上有着明显的不足，同时MEC还面临着移动性管理问题、计费问题和缺乏定价与激励机制等诸多挑战。区块链作为比特币(Bitcoin)的底层技术，通过集成P2P协议、非对称加密、共识机制、块链结构等多种技术,实现了允许在没有任何银行或任何中介的情况下完成付款。区块链可用于各种金融服务，此外还可以应用于其他领域,包括智能合约，公共服务，物联网，信誉系统和安全服务。因此将区块链技术应用于异构边缘设备资源的协作共享，通过区块链将边缘设备的身份、设备和交易信息进行分布式存储记录对于解决上述问题有很大的意义。

在智能终端资源共享方面，已有一种MEC环境下基于D2D通信的蜂窝系统数据卸载方法。在该方法下，移动用户首先判断其卸载区域内是否存在D2D节点，如果确定其卸载区域内存在D2D节点时,该移动用户选择接入D2D模式,并将自身的计算任务卸载至距离最近的D2D节点或向其请求内容文件，这个距离最近的D2D节点接收该移动用户发送的内容请求或计算任务并执行,将相应的执行结果或内容文件通过共享信道发送至该移动用户；如果确定其区域内不存在D2D节点时,该移动用户选择将自身的计算任务卸载至距离最近的MEC服务器节点或向其请求内容文件，这个所述距离最近的MEC服务器接收该移动用户的内容请求或计算任务并执行,并将相应的计算结果发送至该移动用户。

上述已有通过D2D进行资源共享的方法在以下几方面还存在问题：

(1)设备的移动性管理：由于MEC服务器来自于不同的运营商，当设备发生移动时，不同运营商的MEC服务器之间并不能进行信息的共享，所以设备还需要向附近MEC进行注册于认证，对服务体验造成很大影响。

(2)资源设备可信查询:在移动用户选择卸载对象时需要一个安全可信的设备信息提供方提供可选设备信息，进行安全可信的资源请求。

(3)没有考虑激励与收费问题，由于进行计算需要消耗能量和进行通信产生会产生费用的问题，现实中作为资源提供设备需要为其资源设置价格来获得收益，这样才能激励更多的资源提供设备来共享资源。

发明内容

本发明针对上述问题设计一种基于区块链的异构边缘资源共享方法。其主要特征如下：

(1)提出了一种边缘异构资源共享架构，将MEC服务器和边缘用户设备的资源综合考虑，除D2D通信设备外，蜂窝通信设备、有线或Wi-Fi通信设备都被考虑其中，可以作为计算或缓存资源的提供者。并且MEC服务器之间若出现资源不足的情况也可以向附近MEC服务器或边缘设备请求资源。

(2)对MEC服务器进行了功能模块的划分，利用MEC服务器组成区块链网络提供的分布式、不可篡改和可追溯的用户身份与设备信息管理服务，即使当用户设备发生位置上的变化，并不需要再次向MEC服务器进行注册，可以快速进行设备的认证.并且可以为资源需求设备提供一个可信的设备信息列表供设备选择。