移动边缘计算的区块链技术新体系:共识机制和可扩展性方案

 

 

我们回首了传统区块链和新型漫衍式账本手艺中最主要的共识协议,以及区块链和边缘盘算集成带来的差别应用和用例。特别地,我们形貌了底层的一致性协议若何影响差别DLT系统在边缘盘算方面的应用,重点是当前在可伸缩性和性能方面的研究趋势。我们在四个主要用例中列出了以太坊、超账本和物联网的主要优点和瑕玷:

(i)边缘资源和服务的协调,

(ii)边缘服务市场的实现,

(iii)增强单个边缘服务的平安、隐私或身份治理,

(四)为工业物联网数据治理提供框架。

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移动边缘计算的区块链技术新体系:共识机制和可扩展性方案

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摘要

移动边缘盘算(MEC)和下一代移动网络被设置为损坏智能和自治系统互连的方式。这将对许多领域产生影响,从物联网到智能移动机器人。在固有的漫衍式体系结构中集成这样多种MEC服务需要一个结实的系统来治理硬件资源、平衡网络负载和珍爱漫衍式应用程序。区块链手艺已经成为治理MEC服务的一种解决方案,具有一致的协媾和数据完整性检查,从而实现透明和高效的漫衍式决议。除了透明度之外,从平安角度来看,利益也是显而易见的。然而,区块链手艺在可扩展性方面面临着伟大的挑战。在本章中,我们将回首在成熟的和下一代区块链体系结构中的现有共识协媾和可伸缩性手艺。由此,我们评估了最适合治理MEC服务的解决方案,并讨论了可用替换方案的优点和瑕玷。

1简介

物联网(IoT)的局限在已往的十年里不断扩大,笼罩了一个笼罩多个领域的更大的生态系统。一些最突出的研究偏向是智能都会[1,2]、车辆手艺[3,4]或智能医疗系统[5,6,7]。在所有这些领域中,一个配合的因素是物联网系统正朝着更漫衍式的体系结构生长[8]。这种转变
更传统的以云为中央的架构已经在边缘盘算范式中结晶出来[9,10,11]。与此同时,新手艺的设计从一最先就越来越考虑到涣散性。其中,区块链手艺学将成为近期手艺款式溃逃背后的要害驱动力之一[12,13]。去中央化手艺也是互联网3.0和工业4.0革命背后的基石。

区块链手艺已经成为涣散和漫衍式物联网系统背后的驱动力,提供平安性[15]、信托度[16,17]、数据治理[18]、点对点买卖[19]和容错中间件[20]。区块链平台可分为两种主要类型,这取决于它们若何治理对其适用性有直接影响的用户凭证:(i)无允许的或公共的,以及(ii)允许的、私有的或同盟的区块链。它们的区别在于,公共区块链基于具有等效状态的匿名节点,而同盟或私有区块链引入差别类型的节点和权限,其中一些节点和权限需要身份验证才气执行某些操作。虽然对无权限区块链的信托是共享和分发的,但在有权限区块链中,有一系列验证节点示意受信托的权限[21]。

阻止物联网系统更普遍接纳区块链的一个主要问题是可伸缩性,这是比特币体系结构的一个固有问题,许多研究人员一直在解决这个问题[22,23]。虽然智能合约在物联网和一样平常漫衍式系统中具有伟大潜力,但其可扩展性和性能与区块链系统的总体性能密切相关[24]。尽管如此,近年来的多项希望已经证实,新手艺可以为下一代区块链系统带来显著更高的可扩展性和性能。其中,Elastico在一个无允许的区块链中首次实现了分片协议[25]。分片是一种手艺,能够将区块链中的节点漫衍到子链中,以执行并行验证,从而增添吞吐量并削减延迟。最新的可伸缩区块链是OmniLedger[26],它比Elastico报告了更好的可伸缩性,并答应在网络中形成足够多的节点时,VISA级别的延迟和吞吐量。

由于区块链系统的漫衍式性子和漫衍式账本手艺(DLT)的普遍性,集成它们的物联网系统必须已经有了自己的漫衍式架构。因此,在大多数情况下,区块链在边缘层举行整合是很自然的,这代表了典型物联网系统中漫衍最广、互联最慎密的一层。虽然可以以为传感器和执行器更为涣散,但它们纷歧定能够举行节点间通讯。通过这一章,我们使用术语区块链和漫衍分类账相等。然而,漫衍式账本手艺(DLT)通常被用来包罗更多的一样平常系统,这些系统自己并不实现区块链,而是依赖于其他类型的网络或数据治理体系结构。IOTA就是一个例子,它行使非循环有向图来示意更一样平常的数据结构。本文的其余部分将深入探讨移动边缘盘算的本质及其与区块链/漫衍式账本手艺的集成。

 

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