狄文橋

（國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作廣東中心通信發(fā)明審查部，廣州 510530）

0 引言

物聯網設備，智能手機甚至車輛之類的創(chuàng)新性邊緣設備改變了我們連接到物理世界的方式。隨著這些邊緣設備變得越來越普及和強大，它們正在創(chuàng)建大量數據。隨著在邊緣生成的數據量的增加，在對等邊緣設備之間共享數據允許在本地處理數據，而無需云或其他集中式授權。而區(qū)塊鏈技術是一種適用的安全分類帳，用于在這種分布式環(huán)境中共享傳遞數據信息。但邊緣設備對資源（尤其是存儲和電池）有一定的限制，典型的區(qū)塊鏈系統(tǒng)的復雜性和數據重復性使得不可能將其直接部署到邊緣環(huán)境中。因此，我們面臨著克服邊緣設備上分配存儲資源的困難。

1 系統(tǒng)模型

本小節(jié)在基于邊緣計算的網絡基礎之上，將邊緣設備節(jié)點賦予區(qū)塊鏈屬性，從而形成移動區(qū)塊鏈系統(tǒng)模型，如圖1所示，該系統(tǒng)結構主要由三層組成，即云服務層，邊緣計算層和區(qū)塊鏈層。

區(qū)塊鏈層包括移動設備、車載移動網絡（VANET）設備或IoT設備，邊緣計算層為區(qū)塊鏈層提供計算資源，云服務層為邊緣計算層提供云服務。區(qū)塊鏈層可確保通過區(qū)塊鏈傳輸過程中數據的安全性，邊緣計算層為區(qū)塊鏈層提供計算資源和邊緣云服務，云服務層結合了傳統(tǒng)云存儲和區(qū)塊鏈的使用，以確保數據的安全性。

2 資源分配

本小節(jié)主要討論邊緣計算環(huán)境中的資源分配問題，首先分析存儲分配問題，然后分析節(jié)點的數據和塊訪問問題。

2.1 公平有效的存儲

公平存儲，要求在對等邊緣環(huán)境中公平緩存數據，按照每個節(jié)點具有不同的容量，為不同容量的節(jié)點緩存相適應的數據，例如將較少的數據存儲到具有較少資源的節(jié)點上，如果節(jié)點上沒有剩余資源則將該節(jié)點中不再存儲任何數據。

高效訪問，邊緣設備的移動性和無線信號衰減可能會導致網絡中的數據丟失，從而使對存儲的預測不太準確，為解決這個問題可以根據網絡中邊緣設備的互聯情況，例如時延、節(jié)點間跳數等因素來分析網絡的可靠性，進而提供公平有效的數據存儲。

2.2 數據和塊存儲分配

當生成數據項時，數據項的生產者還生成相應的元數據項并進行廣播。接收元數據項的每個節(jié)點都會計算將存儲數據項的節(jié)點集。當節(jié)點挖掘下一個塊時，該節(jié)點會將所有接收到的元數據項以及存儲的節(jié)點信息打包到該塊中。然后，該塊將通過網絡廣播。網絡中的其他節(jié)點將收到塊數據并檢查此信息。如果選擇一個節(jié)點作為存儲節(jié)點，它將從生產者那里獲取數據并進行存儲。區(qū)塊鏈本身變成一個相對較大的數據結構，每個節(jié)點都可以存儲所有塊。塊還需要存儲在所有節(jié)點的一小部分中。每個新塊將被分配存儲在某些節(jié)點上。存儲節(jié)點信息在該塊中被編碼。然后，相應的節(jié)點收到此信息后，將該塊保留在其存儲中。塊的信息還包含前一個塊的存儲位置，以便要求苛刻的用戶可以從最新的塊開始獲取鏈。

2.3 最近的塊存儲分配

移動性是邊緣設備的關鍵特征之一。節(jié)點的移動性可能會導致連接不穩(wěn)定，從而導致數據丟失。因此，區(qū)塊鏈的最新區(qū)塊是潛在的節(jié)點暫時斷開最需要的。如果最近的塊在網絡中更普遍，則檢索它們將變得更加容易。與數據和塊存儲不同，節(jié)點需要緩存一定數量的最新塊，并使用FIFO替換這些塊。首先，所有節(jié)點至少存儲最后一塊以進行挖掘。找到下一個塊的節(jié)點還將計算需要存儲一個新塊的節(jié)點。通過解決相同的問題（即考慮網絡當前狀況的公平和有效的存儲問題）來選擇節(jié)點。然后，所選節(jié)點將獲得與存儲數據項或塊的節(jié)點相同的激勵。

2.4 數據項和塊訪問過程

對于需要某個數據項的節(jié)點，它首先檢查塊中的元數據項，然后從存儲該數據項的節(jié)點中獲取該數據項。請求節(jié)點將數據請求信息發(fā)送到一個緩存節(jié)點，然后此節(jié)點將數據發(fā)送回去。如果需要，節(jié)點可以使用公共密鑰和相應元數據項中的簽名來驗證數據。

3 結束語

本文主要分析了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中邊緣計算節(jié)點的資源分配，以克服邊緣設備上分配存儲資源的困難，以試圖探討區(qū)塊鏈技術與邊緣計算技術具有良好融合發(fā)展的技術優(yōu)勢。