[发明专利]一种群智感知应用中基于区块链的安全激励方法和系统

说明书

本发明涉及一种群智感知应用中基于区块链的安全激励方法和系统。该方法中用户端和服务器作为区块链的交易双方进行交易，包括以下步骤：1)服务器向用户端发布感知任务；2)用户端执行并完成感知任务后，将感知数据上传至服务器；3)区块链中的矿工验证感知数据的质量，并将其发送至服务器；4)服务器根据感知数据的质量向用户端支付报酬。进一步地，矿工得到感知数据的质量后利用互信息的原理量化感知数据的质量的有效贡献，并发送至服务器，然后服务器根据有效贡献给予用户端相应的报酬。本发明采用区块链安全的分布式架构实现了群智感知应用中的安全激励，能够有效防止感知平台发起的共谋攻击，克服了可信第三方面临的安全隐患。

技术领域

本发明属于群智感知隐私保护技术领域，具体为针对群智感知用户隐私信息保护和感知数据验证，提出了一种基于群智感知的区块链隐私保护激励方法和系统。

背景技术

群智感知是指大规模的用户通过其携带具备感知、计算能力的移动终端采集并共享感知数据，对数据进行测量、分析、估计等处理后提取与公共利益相关现象或信息的技术，群智感知的网络模型如图1所示。群智感知是物联网与众包思想的结合，随着“互联网+”的发展，智能手机、Pad、手环等智能终端的普及，群智感知在环境污染质量监测、环境噪音地图、实时交通状况、城市网络覆盖地图、路边停车位实时监测、室内定位等方面已经得到了广泛的应用。

群智感知任务的执行依赖于大量用户的参与，需要消耗用户的精力以及其智能终端设备的电量、存储与计算资源，并且存在泄露用户隐私的风险。用户应被给予相应的报酬以激励其参与感知任务，但用户都是自私的，可能会发起欺骗或合谋攻击来获取更多的奖励。因此，设计一种安全可信的激励机制就显得尤为重要。

群智感知应用中的激励机制主要有信誉机制、互惠机制和基于电子货币的机制。信誉机制评价用户的信誉值，高信誉用户可获得更好的服务。Xie等人(Xie H,Lui J C S,Towsley D. Incentive and reputation mechanisms for online crowdsourcingsystems[C]//Quality of Service (IWQoS),2015IEEE 23rd International Symposiumon.IEEE,2015:207-212.)采用信誉机制隔离感知系统中低水平工作者以激励高水平工作者参与感知任务，从而获得高质量的任务解决方案。Alswailim等人(MohannadA.Alswailim,Hossam S.Hassanein,Mohammad Zulkernine.A Reputation System toEvaluate Participants for Participatory Sensing[C]//Global CommunicationsConference(Globcom),2016IEEE 59rd International Symposium on.IEEE,2016.)提出一种参与者信誉值估计方法，使用RSEP算法估算出最高信誉值的参与者并给予激励，以此来提高感知应用的质量，解决了不同参与者上传的感知数据参差不平的问题。但信誉机制的激励方式并不具体而易受Sybil攻击和洗白(Whitewashing)攻击。

互惠机制根据用户贡献度匹配等价的服务。Gong等人(Gong X,Chen X,Zhang J,et al. Exploiting social trust assisted reciprocity(STAR)toward utility-optimal socially-aware crowdsensing[J].IEEE Transactions on Signal andInformation Processing over Networks,2015, 1(3):195-208.)研究了在给定了社会信任结构的基础上，构建基于社会信任的互惠(STAR)激励机制，并对该激励机制用户的响应效率进行了深入的研究。研究表明此机制能够在构筑的社会图和用户请求图的循环流中达到效用最大化。但互惠机制需要建立长期的通信或互惠关系，对于个性化的需求适用性较差。