[发明专利]一种基于智能合约的工业边缘计算卸载系统及方法

权利要求书

1.一种工业边缘计算卸载方法，该方法基于一种基于智能合约的工业边缘计算卸载系统，所述的系统包括物联网设备单元、MEC服务器单元：所述的物联网设备单元，由多个物联网设备组成，用于获取用户和无线传感器收集的任务数据并将数据信息转发至MEC服务器单元以及与区块链进行交互；所述的MEC服务器单元，包含多个普通MEC服务器和一个可信MEC服务器；普通MEC服务器节点与可信MEC服务器节点都能够对物联网设备单元上传的任务信息和数据进行计算处理；可信MEC服务器节点还负责对区块链网络中智能合约的管理；其特征是：所述的方法按如下步骤进行：

S1.物联网设备单元通过作为区块链节点的物联网设备上传卸载任务信息到区块链的智能合约中；

S2.智能合约根据要卸载的任务信息和条件选择卸载策略，找到2台普通MEC服务器分别作为任务卸载服务器，结果验证服务器；

S3.通过智能合约中基于博弈论的卸载结果验证方法，对服务器传回的计算结果进行交叉验证；当计算结果不一致时，由可信MEC服务器对卸载任务进行重新计算；

S4.将卸载过程以及计算结果验证记录在区块链中，并将任务卸载的结果传回物联网设备单元；

步骤S3中：用户记为Client，卸载MEC服务器记为S₁，验证MEC服务器记为S₂，智能合约具体如下：

智能合约发起方为可信MEC服务器，卸载MEC服务器S₁和验证MEC服务器S₂签署注册该合约，S₁,S₂需要在该验证合约中发送任务卸载结果；当S₁,S₂结果不一致时，调用区块链中的可信MEC服务器对卸载结果进行验证；当任务完成时用户需支付MEC服务器的支出为F_service，MEC服务器需要的计算成本为Cost，获取任务的押金为Deposit，可信MEC服务器验证费用为F_verify；

在正常合理情况下，应有以下约束条件：

1).F_serviceCost，即MEC服务器获得收益大于其计算成本；

2).F_verify2F_service，即可信MEC服务器计算任务花费应大于用户支付给2台普通MEC服务器所需金额，否则不需要使用MEC服务器，客户只需通过可信MEC服务器进行计算；

3).DepositF_verify+Cost，为了满足理想的纳什均衡，设定此限制条件；

基于上述条件，设被选中的MEC服务器为S₁，验证服务器S₂共谋的概率为γ，γ∈[0,1]；

若S₁回传正确结果，其收益期望E_r为：

E_r＝(F_service-Cost)×(1-γ)+(F_service-Cost+Deposit-F_verify)×γ

若S₁尝试共谋，其收益期望E_w为：

E_w＝(-Deposit)×(1-γ)+F_serviceγ

为证明E_rE_w恒成立，根据E_r，E_w的定义，构造不等式：

考虑到存在约束DepositF_verify+Cost，有：

又因γ∈[0,1]，有：

根据E_r、E_w的定义，上式等价于：

E_rE_w

所以，E_rE_w成立；

上传正确结果的服务器的收益期望一定大于尝试共谋的期望，从而促使了服务器返回正确结果；

博弈通过博弈的正则形式，以收益矩阵的形式来表示博弈方的可能行为，以此求取纳什均衡解；结果验证博弈具体情况如下：

基于完全信息静态博弈，将结果验证博弈定义为一个二人博弈，表示为一个三元组(S,∑,П)，具体含义如下：

1).S＝{S₁,S₂}是参与博弈的服务器集合；

2).∑＝∑₁×∑₂是一组策略组合的集合，其中Σ_i是服务器S_i的行为集合；因此，一组策略组合就是一个向量σ＝(σ₁,σ₂)，σ_i∈∑_i，其中σ_i是∑的特定动作，i＝1,2；

3).П＝{π₁,π₂}是一组收益函数，其中π_i:Σ→R是确定特定策略下服务器S_i的收益函数，i＝1,2；R是相应的收益；

在这个博弈中参与的服务器只有两个动作，代表服务器经过计算返回正确结果代表返回了共谋的结果其中Result_i是S_i返回的结果；

根据结果验证合约的验证结果，得到以下收益函数：

1.当时，

2.当时，反之亦然；

3.当时，

基于纳什均衡点定义和收益函数，得到纳什均衡点