[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

说明书

本发明公开了一种基于智能合约的工业边缘计算卸载系统及方法。本发明系统包括物联网设备单元、MEC服务器单元，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，及与区块链交互；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服务器节点可以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服务器节点除了具备普通节点的基础功能外，还负责对区块链网络中智能合约的管理。本发明通过智能合约和区块链技术，保证边缘计算任务卸载过程的可追溯性与可见性；通过基于博弈论的卸载结果验证方法，保证计算结果的准确性与可靠性。

技术领域

本发明属于工业边缘计算和区块链技术领域，具体涉及一种基于智能合约的工业边缘计算系统及方法。

背景技术

随着行业数字化转型需求与日俱增，工业生产设备产生的数据量以指数形式迅速增长。工业边缘计算通过与工业设备及工业应用的紧密结合，将工业领域的各生产环节整合起来，将传感器和控制设备产生的数据在本地进行处理和存储，降低由集中式计算带来的响应延迟，满足工业智能应用对计算能力和实时响应的要求。工业边缘计算通过在工业现场层与云服务层之间部署边缘网关、边缘控制器或边缘云，采用计算卸载、异构计算等技术，在工业视觉、AR远程协助和物流等工业典型应用场景下，实现对敏捷连接、实时优化、安全可靠等方面的性能需求。

同时，工业边缘节点数量的激增让当前封闭的工业网络将逐渐走向开放，致使边缘设备安全、边缘数据安全、边缘网络安全和边缘应用安全问题突显。在边缘计算任务卸载应用中，数据需要从资源受限的设备终端卸载到第三方工业边缘计算平台上进行数据分析和运算，并实时反馈运算结果到终端。由于计算卸载涉及到第三方平台，无法实现互信互利，要实现高可靠计算卸载存在很大挑战。

现有的边缘计算任务卸载方案主要关注卸载的通信性能与能耗问题，缺少对数据一致性和完整性、网络抗攻击能力和卸载交易可追溯等应用安全的考虑。此外，第三方边缘计算平台在利益的驱动下，很可能存在恶意管理员对卸载数据进行修改等不当操作，并返回虚假的卸载结果。因此，如何保证卸载结果的准确性是一个需要关注的问题。

发明内容

为保证卸载结果的准确性并对卸载交易给出正反馈，本发明提供了一种基于智能合约的工业边缘计算卸载系统及方法。本发明技术方案包括基于智能合约的任务卸载方法和基于博弈论的卸载任务计算结果验证方法。卸载策略部署在区块链上由智能合约执行以确保整个卸载过程与结果验证的可见性和可追溯性。

为了实现以上目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于智能合约的工业边缘计算卸载系统，包括物联网设备单元和MEC(MobileEdge Computing)服务器单元；

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，以及与区块链交互；

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服务器节点可以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服务器节点除了具备普通节点的基础功能之外，还负责对区块链网络中智能合约的管理。

本系统中的区块链网络采用联盟链形式，由多个可信的机构共同管理。任何MEC服务器的加入都要经过联盟的审核。所有服务器都作为区块链节点，共同维护区块链网络。

进一步的，物联网设备单元将物联网设备签署注册到区块链网络，并且注册认证信息存储于智能合约中。

进一步的，物联网设备单元中的主机转发从物理设备收集或用户上传的数据信息到区块链网络中的智能合约中。

进一步的，智能合约根据上传的任务信息，通过任务卸载策略，选择2台合适的MEC服务器进行任务卸载。