[发明专利]一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统及处理方法

权利要求书

1.一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，其特征在于：包括：数据接入层、存储层、共识层和应用层；

所述数据接入层：用于终端与多个边缘节点建立数据传输关系；

所述存储层：用于将终端产生的数据处理为元数据项，并采用存储成本最优的策略选择边缘节点对元数据项进行存储；

所述共识层：用于根据数据打包权的规则确定边缘节点，有数据打包权的边缘节点对相应的元数据项打包进区块，并将区块放入区块链中；

所述应用层：用于为其它服务提供传输数据的接口；

所述元数据项：用于描述数据属性的信息，每个属性都有其对应的值，元数据项包含终端设备上传的数据的基本信息，每个元数据项包含：数据类型、产生时间、产生地点、生产者、存储节点、验证时间；

满足数据打包权的规则的边缘节点被选中对相应的元数据项打包进区块，并将区块放入区块链中，所述数据打包权的规则如下：

f_i≤E_i

其中，f_i为靶值，E_i表示节点i的边沿值；

f_i＝Hash[Account_i+nonce_i]modM

其中，Account_i表示节点i的账户地址，nonce_i表示节点i计算的随机数，M表示最大可取值，mod表示取余运算，Hash[*]表示求取hash值；

E_i＝C_iQ_it

其中，C_i表示节点i的账户中拥有的边缘云币，边缘云币通过挖掘新区块或交易边缘云币获得；t表示这个区块距离上一个区块所经过的时间，Q_i是节点i中存储的数据量；

Q_i的计算公式如下：

Q_i＝ST(i)/D_unit

其中，ST(i)是节点i已经使用的存储量，D_unit的大小取25MB。

2.根据权利要求1所述的一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，其特征在于：满足存储成本最优的策略的边缘节点被选择对元数据项进行存储，存储成本最优的策略的计算公式如下：

x_ijk,y_ik∈{0,1}

其中，V表示边缘节点集合，s_i表示边缘节点i的存储成本，a_ij表示节点j访问节点i的数据访问成本，x_ijk表示访问变量，如果x_ijk＝1，则节点j将访问存储在节点i的数据k；y_ik表示存储分配变量，y_ik＝1意味着数据块k将存储在节点i中；A是存储成本SC的权重。

3.根据权利要求2所述的一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，其特征在于：s_i的计算公式如下：

其中，ST_to(i)是节点i的总存储量，ST(i)是节点i已经使用的存储量，D_k是第k个数据量大小。

4.根据权利要求2所述的一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，其特征在于：a_ij的计算公式如下：

其中，d(i,j)为节点间数据的传输时延，hop(i,j)为路由的传播时延。

5.根据权利要求1所述的一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，其特征在于：所述区块的结构包括：区块头、区块体；区块头包含了前一个区块的hash、时间戳、区块的索引号、默克尔根、难度目标，所述难度目标是用于工作量证明机制的数学难度；区块体包含了区块打包的所有交易信息，所有交易信息采用元数据项进行存储。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的高效区块链系统的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：终端接入边缘网络后，将采集的数据发送到边缘节点，边缘节点将数据处理成元数据项，并发送至边缘服务器集群的边缘编排器；

步骤2：边缘编排器按照存储成本最优的策略选择边缘节点，被选择边缘节点包括：选择剩余的资源量更多的边缘节点，选择发送时延和传播时延更小的边缘节点；

步骤3：边缘编排器将选择的边缘节点的IP地址信息记录在元数据项的存储节点属性中，并将数据以及相应的元数据项广播全网，各边缘节点根据元数据项中记录的边缘节点对应的IP信息，选择将数据保存下来；

步骤4：当边缘节点满足f_i≤E_i时，边缘节点对相应的元数据项打包进区块，并将区块放入区块链中，f_i为靶值，E_i表示节点i的边沿值。