融合邊緣計算與區塊鏈的工業互聯網資源優化配置研究 ①

楊 樂 李 萌 葉欣宇 孫恩昌 張延華

(*北京工業大學信息學部 北京 100124) (**先進信息網絡北京實驗室 北京 100124)

0 引 言

當前，工業互聯網的快速發展吸引了工業界和學術界的廣泛關注[1]。工業互聯網技術的應用可實現機器與機器[2]、人與機器的高效便捷的交互。多種類型的工業互聯網設備，又名機器類型通信設備(machine-type communication devices, MTCDs)，被廣泛應用于多種工業領域中，包括環境監測、制造業、視頻監控以及智能網絡等。預計到2021年，將有近250億數量的工業互聯網設備接入網絡，用于收集和傳輸工業數據[3]。

在工業場景下[4]，工業數據的安全性和可靠性至關重要。然而，由于MTCD分布極其廣泛以及交互數據種類多樣，數據的隱私性和安全性往往難以保證。另一方面，工業互聯網中能量資源和計算資源短缺明顯，因大多數MTCD在脫離人工控制狀態下進行工作，且為了延長設備工作壽命，此類設備僅裝配有限的電池供給和輕量的計算資源。因此，一些復雜繁重的計算任務難以在這些設備內獨立完成。

針對存在于工業互聯網系統中的數據安全性問題，新興的區塊鏈技術被廣泛應用于工業領域[5]。區塊鏈最早是一種服務于比特幣的底層技術，用于記錄存儲比特幣的各類交易。相比于傳統的由第三方控制的中心化賬本，區塊鏈實質上是一種擁有點對點網絡結構的分布式賬本，可有效保障數據的安全性和可靠性。然而，無論是以比特幣、以太坊為首的公鏈結構，還是應用拜占庭容錯共識機制的私鏈結構，都需要大量的計算資源用于挖礦和共識?！?br>