[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

说明书

本发明公开了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，充分考虑边缘云环境特征，剔除传统区块链中一些不适合云边聚合计算环境的部分，实现区块链的轻量化。考虑到边缘节点自身资源的有限性，设计出了一种存储策略，既减少节点的存储成本，也实现了节点间资源的快速访问。为了减少区块的存储占用，本发明中引入了元数据项，仅包含数据的基本信息和存储位置，极大节省了存储资源。考虑到云边聚合计算环境资源有限的情况，对传统的工作量证明机制进行改进，引入权益证明机制，既保留挖掘区块的竞争性，又减少能源的消耗。

技术领域

本发明涉及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，属于信息集成和软件工程应用技术领域。

背景技术

区块链由区块按链式结构组成，类似一种分布式的数据库，以某种共识算法保障节点间数据的一致性，并以加密算法保证数据的安全性，同时通过时间戳和Hash值形成首尾相连的链式结构，创造了一套公开、透明、可验证、不可篡改、可追溯的技术体系，具有公开透明、可验证，不可篡改、可追溯等技术特征，可以抵抗恶意节点的篡改。

在云边聚合计算(Cloud-Edge Computing，CEC)环境中，把云中心服务器和边缘服务器、网络终端蕴含的各层次计算、存储资源均有机聚合在一起，充分发挥云中心、网络边缘和用户终端各自的地理、性能、成本优势，将任务分解、封装后，有序地部署到不同节点上完成，按需求解各类复杂的用户应用，从“资源集中共享模式”走向“分布式互助共享模式”，实现最大范围的业务协作与资源分享，真正达成高效率、低成本、资源利用最大化等计算目标。

与边缘节点相比，集中建设、管理的云中心服务器集群相对较为安全可信的；而海量的终端服务器、边缘服务器分属于不同的机构、用户，异构节点的自治行为显然是不可靠的，而目前面向云计算设计的容器平台的安全可信性难以满足云边聚合计算系统的要求。

由于云边聚合计算系统中每个边缘节点的存储空间有限，当边缘节点工作负载超过其处理能力时，系统需要扩展其能力以解决过载问题，此时同时要兼顾不同边缘服务器的能力异构，且各边缘提供商部署的服务器资源量各不相同，服务器上不仅需要部署相关的应用服务，还需要缓存一些用户经常访问的数据。资源的有限性导致边缘节点难以满足区块链对存储资源的高要求。区块链以其“去中心化”的特点，允许区块链中的每个节点都有验证区块的权利，从而弥补云边聚合计算系统的不足，保证边缘服务器的安全可靠。云边聚合环境满足区块链部署的分布式要求，将区块链部署在边缘节点上，尽管边缘节点资源有限，但依靠云边聚合环境中各层次存储资源有机聚合的特点，可以满足区块链对存储资源的高要求。但仍然存在以下不足：

1)云边聚合环境下的存储资源可以有机聚合，形成丰富的资源量，但区块链会占用大量存储空间；

2)区块链中常用的工作量证明机制会消耗大量算力，浪费能源，对整个云边聚合环境会造成大量能源的浪费；

3)区块链的部署面向边缘节点，需要考虑边缘节点，边缘节点的位置分散的特点；

4)云边聚合计算环境适用于许多应用场景，边缘节点作为最接近终端的一层，直接与数据交互，一些数据资源也需要缓存在本地，因此需要将数据存储考虑进去。

5)边缘服务器可供公开访问的特性导致服务器上存储的数据面临恶意访问的威胁，需要采取手段保证数据的安全。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供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。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种面向云边聚合计算环境的高效区块链系统，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。