移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)性強(qiáng)和帶寬密集型業(yè)務(wù),但其底層的異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致多種安全及隱私問題。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、防篡改和匿名性等特性為移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)提供了新的可信計(jì)算范式,使其在分布式環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無可信第三方的交易認(rèn)證與信息記錄,可保障數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲(chǔ)及計(jì)算過程中的安全性。針對(duì)邊緣計(jì)算中的安全隱私保護(hù)、資源管理等關(guān)鍵問題,闡述面向移動(dòng)邊緣計(jì)算的區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)、身份認(rèn)證、訪問控制、計(jì)算遷移和網(wǎng)絡(luò)管理方面的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀,歸納總結(jié)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、智慧城市、智慧醫(yī)療等移動(dòng)邊緣計(jì)算場景下應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的具體方式及性能優(yōu)勢,并對(duì)其未來研究及應(yīng)用前景進(jìn)行展望。 

【文章來源】：計(jì)算機(jī)工程. 2020,46(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

如圖1所示,區(qū)塊鏈通常包含以下信息:1)區(qū)塊鏈版本;2)前一個(gè)區(qū)塊的哈希值;3)時(shí)間戳(Timestamp);4)隨機(jī)數(shù)(Nonce);5)交易數(shù)量(TX);6)默克爾樹根(Merkle Root)。其中,區(qū)塊鏈版本的主要用途為驗(yàn)證該區(qū)塊鏈所遵循的規(guī)則版本,時(shí)間戳表示當(dāng)前區(qū)塊產(chǎn)生的時(shí)刻,隨機(jī)數(shù)是用于決定工作量證明中挖礦難度的參數(shù),礦工對(duì)當(dāng)前隨機(jī)數(shù)進(jìn)行遞增并計(jì)算區(qū)塊頭的哈希值,直到該哈希值滿足系統(tǒng)設(shè)定的條件,則將該Nonce值打包在區(qū)塊中,其他節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)該值驗(yàn)證是否滿足條件。在該區(qū)塊鏈中,每個(gè)區(qū)塊所包含的交易記錄被組織成一個(gè)由哈希值組成的Merkle樹,其中,交易數(shù)據(jù)塊的哈希值表示葉節(jié)點(diǎn),子節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽的加密哈希值表示非葉節(jié)點(diǎn)[9]。Merkle樹根節(jié)點(diǎn)值為其子節(jié)點(diǎn)哈希值再次經(jīng)過哈希運(yùn)算得到的值,具體如圖2所示。由此可見,攻擊者對(duì)交易的任何偽造都將導(dǎo)致在上層中產(chǎn)生新的哈希值,從而改變根哈希,因此任何偽造都很容易被發(fā)現(xiàn)。區(qū)塊的哈希值可用于標(biāo)識(shí)每個(gè)塊,如果一個(gè)攻擊者試圖篡改一個(gè)區(qū)塊中的數(shù)據(jù),則其需要篡改該區(qū)塊之后所有區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。

圖3為ETSI MEC ISG發(fā)布的MEC框架。MEC平臺(tái)可以為移動(dòng)應(yīng)用程序提供云存儲(chǔ)、緩存、計(jì)算、近距離資源供應(yīng)、上下文環(huán)境和位置感知等功能。針對(duì)MEC需求、框架和參考架構(gòu),MEC ISG設(shè)計(jì)的MEC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[21]。MEC框架從宏觀層級(jí)角度描述了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包括所涉及的實(shí)體和職能,將其劃分為移動(dòng)邊緣系統(tǒng)層、移動(dòng)邊緣主機(jī)層和網(wǎng)絡(luò)層。最上層的移動(dòng)邊緣系統(tǒng)層掌控全局,管理移動(dòng)邊緣主機(jī)層和網(wǎng)絡(luò)層,為用戶終端和第三方接入提供便利。移動(dòng)邊緣主機(jī)層是MEC框架的基礎(chǔ)部分,主要由移動(dòng)邊緣主機(jī)和移動(dòng)邊緣主機(jī)層管理組成。移動(dòng)邊緣主機(jī)提供移動(dòng)邊緣平臺(tái)和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施,使得移動(dòng)邊緣應(yīng)用的執(zhí)行更加便利。網(wǎng)絡(luò)層主要表示MEC系統(tǒng)與3GPP網(wǎng)絡(luò)、本地網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的接入情況。邊緣計(jì)算是云計(jì)算的延伸,計(jì)算服務(wù)運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)的邊緣,更接近終端用戶。根據(jù)思科公司的解決方案,霧計(jì)算將資源和服務(wù)從核心網(wǎng)衍生到了邊緣網(wǎng)絡(luò),是云計(jì)算的典型擴(kuò)展。微云計(jì)算、移動(dòng)邊緣計(jì)算和霧計(jì)算概念相似,本質(zhì)上是一致的[22]。微云計(jì)算和移動(dòng)邊緣計(jì)算更側(cè)重使用本地可用資源,可靈活地向移動(dòng)用戶提供服務(wù)[23]。霧計(jì)算、微云計(jì)算和移動(dòng)邊緣計(jì)算具有相同的特征,即靠近終端用戶、密集分布、低延遲、高移動(dòng)性、位置感知等。因此,本文將霧計(jì)算、微云計(jì)算和移動(dòng)邊緣計(jì)算一并納入MEC范疇進(jìn)行討論。


本文編號(hào)：3294541