基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116126511A(43)申请公布日2023.05.16(21)申请号202210736414.5(22)申请日2022.06.27(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人杨峰时龙王喆李骏梅镇田巳睿(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师薛云燕(51)Int.Cl.G06F9/50(2006.01)G06N5/04(2023.01)G06Q30/0601(2023.01)G06Q40/12(2023.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法(57)摘要本发明公开了一种基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，具体为：将轻量级节点与边缘节点之间的博弈建模成两阶段的主从博弈模型，实现轻量级节点的计算与存储任务的卸载和边缘节点资源的分配；在轻量级节点之间达到纳什均衡状态，在多个轻量级节点与边缘节点之间达到主从博弈均衡状态。在第一阶段边缘节点作为领导者，分别为每个轻量级节点提供一个统一的单位算力与存储空间的报价；在第二阶段每个轻量级节点作为追随者，基于边缘节点给定的报价和其他节点的策略，决定轻量级节点自己的算力购买量和区块大小。本发明实现了轻量级节点的计算与存储任务的卸载和边缘节点资源的分配，能够以较低的复杂度迭代到主从博弈均衡点。CN116126511ACN116126511A权利要求书1/2页1.一种基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，其特征在于，具体如下：将轻量级节点与边缘节点之间的博弈建模成一个两阶段的主从博弈模型，实现轻量级节点的计算与存储任务的卸载和边缘节点资源的分配；在轻量级节点之间达到纳什均衡状态，在多个轻量级节点与边缘节点之间达到主从博弈均衡状态。2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，其特征在于，所述两阶段的主从博弈模型，两阶段具体如下：在第一阶段，边缘节点作为领导者，分别为每个轻量级节点提供一个统一的单位算力与存储空间的报价；在第二阶段，每个轻量级节点作为追随者，基于边缘节点给定的报价和其他节点的策略，来决定轻量级节点自己的算力购买量和区块大小。3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，其特征在于，所述主从博弈模型中，轻量级节点的策略包括算力购买量和预出块大小，边缘节点的策略包括单位算力与存储空间的报价；在每轮共识开始前，每个轻量级节点打包交易形成一个区块，该轻量级节点成功出块则购买相应大小的存储空间。4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，其特征在于，所述主从博弈模型中，轻量级节点的优化问题如下：s.t.hi≥0,bi≥0其中，表示轻量级节点i需要根据边缘节点给出的报价来决定自己的策略，以此来最大化自己的收益；ui表示轻量级节点i的收益；si表示轻量级节点i的策略，包括算力购买量和预出块大小；p为当前边缘节点的报价策略；s‑i表示其他轻量级节点的策略；hi与bi分别表示轻量级节点i的算力购买量与预出块大小；表示轻量级节点i通过调整自己的策略来最大化自己的收益；边缘节点通过改变自己的报价策略来最大化自己的收益，边缘节点的优化问题如下：s.t.cx≤pu≤pu,max,cs≤ps≤ps,max其中，maxp∏(p,s)表示边缘节点根据各个轻量级节点的策略来调整自己的报价，包括单位算力与存储空间的报价；∏表示边缘节点的收益，而s表示所有轻量级节点的算力购买量和预出块大小；表示边缘节点通过调整报价策略来最大化收益；cx和cs分别表示边缘节点提供算力服务与存储服务的单位成本；pu和ps分别表示边缘节点单位算力与存储空间的报价；pu,max和ps,max分别表示边缘节点单位算力与存储空间报价的上限。5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的区块链网络中计算与存储资源分配方法，其特征在于，具体步骤如下：2CN116126511A权利要求书2/2页步骤1、建立基于边缘计算的区块链网络，该网络包括I个轻量级节点和一个边缘节点；边缘节点通过为轻量级节点提供共识所需要的计算和存储服务获得服务报酬，而轻量级节点则通过边缘节点提供的服务竞争出块权；步骤2、边缘节点分别向每个轻量级节点提供一个统一的服务报价，包括单位时间内单位算力服务的报价和单位存储服务的报价；步骤3、根据收到的服务报价和其他节点的策略，网络中的各个轻量级节点决定自己需要的算力购买量和预出块大小；步骤4、本轮共识开始，边缘节点在本轮共识期间持续提供计算与存储服务的支持，而各个轻量级节点根据各自的算力购买量和预出块大小执行共识操作；步骤5、本轮共识结束，最终共识成功