中科物緣第一作者區塊鏈論文被頂級SCI刊物錄用

2021-01-12 我就是大魔王18

近日，中科物緣焦臻楨博士為第一作者撰寫的學術論文《A Blockchain based Computing Architecture for Mobile Ad-Hoc Cloud》被頂級SCI刊物IEEE Network錄用。

該篇論文國內外首次闡述並論證了基於區塊鏈構建物聯網節點自組織雲的關鍵理論及技術。

自組織雲是多個物聯網設備在本地自發組成計算資源池並進行計算協作和資源分享的一種計算範式。在弱網絡覆蓋或應用有超低時延需求等場景中，物聯網節點往往無法依賴遠端雲服務提供及時的計算支持，此時，它們可利用本地組成自組織雲的方式，藉助身邊其它設備的閒置資源協助自身更高效地完成計算任務。

例如，在無人駕駛場景中，實時的無人駕駛決策需要有強大的計算能力、海量的車間實時共享數據支持。然而單一無人車的計算能力有限，而雲端或邊緣端的遠程支持又可能遭遇網絡抖動、網絡覆蓋不均、網絡時延過高等問題，都給無人駕駛帶來了風險。又如，由多架無人機形成的無人機集群在任務執行區域內可能缺乏足夠帶寬的網絡支持（比如敵佔區、荒野、海上等），當需要執行人臉捕捉或態勢識別等計算量較高的任務時，單無人機的計算能力可能難以高效支撐，而此時雲端又不可用。在以上兩個場景中，無人車、無人機均可以利用自組織雲技術，就近與周圍的設備形成協作資源池，最大化利用本地計算資源進行協作。即使在網絡可用時，利用好本地化協作也能夠降低雲到端的響應延遲，降低主幹網絡和邊緣伺服器的壓力，提升本地計算響應的速度和效率。

自組織雲技術還可應用於油田、電網等偏遠地區的監測覆蓋場景，在這類場景中大量部署的監測設備一般是工作在弱網絡覆蓋下的邊緣計算設備，對本地產生的海量數據進行處理後上傳。然而，由於監測狀態的多變性，這些設備可能遭遇突發的數據量暴漲，瞬時超越自身的處理能力，這會帶來多樣的風險。此時，如能採用自組織雲資源池技術，就能動態提升本地處理能力，無須在日常情況下對設備和網絡進行增容。

然而，現有自組織雲技術存在不可忽視的安全及隱私風險，限制了其廣泛應用。例如，在無人車場景中，身旁的車輛往往屬於不同的人，現有技術無法確保它們完成安全可信且隱私的計算資源分享。

利用區塊鏈技術解決物聯網安全及數據隱私問題雖日益多見，但現有區塊鏈技術僅可在Internet環境下構建安全計算環境，現有共識機制無法支持其在比Internet具有更強動態性的自組織網絡條件下實現安全高效共識。

針對這一問題，論文提出基於區塊鏈構建安全高效自組織雲的計算框架。本文國內外首次對區塊鏈在高動態自組網下的低效性問題進行了分析及量化，對區塊鏈在自組網條件下的構建機理進行了分析，並提出以節點移動特性為依據的節點動態感知型共識機制。最後實驗驗證了該共識機制能夠在保證安全性的前提下顯著提升區塊鏈在自組網條件下的TPS及打包效率。

IEEE Network為SCI一區刊物，影響因子7.503，在計算機領域中位居前列。該篇文章合作單位為中國科學院計算技術研究所數字經濟產業研究院區塊鏈中心、中國科學院大學等。

該篇文章被計算機領域頂級刊物錄用，證明了中科物緣在區塊鏈領域的原創理論與技術受到了學術界的高度認可，也體現了中科物緣在區塊鏈領域尤其是區塊鏈與物聯網融合技術領域的領先性。

圖片來源於網絡

以下為原文摘要：

Abstract: Mobile ad-hoc cloud can exploit the computing resources (e.g., smartphones, vehicles, and unmanned systems) scattered in mobile environment to form a self-organized ad-hoc local resource pool for providing opportunistic computing services. However, the highly dynamic and distributed characteristics of mobile ad-hoc network environment bring great challenges in privacy and security in such opportunistic resource sharing. In this article, we first discuss the attractive features of blockchain for providing such resource sharing services in mobile ad-hoc network environment in a secure and trustful way and then discuss the problems caused when using existing consensus protocols in such environment. We accordingly devise a blockchain based trustful mobile ad-hoc cloud architecture, AdChain cloud. We describe the functions at different layers in this architecture, including network layer, blockchain layer, and smart contract layer. To adapt to the high dynamics of mobile ad-hoc network environment, we design a stability-aware consensus protocol at the blockchain layer. Simulation results show that our solution can achieve improved performance as compared with existing work.

中科物緣是中科院計算所孵化並參股的高科技企業，擁有自主智慧財產權、安全可控的原創區塊鏈底層技術，解決了海量數據高效全量上鏈存儲等關鍵技術難題，相關技術已應用於供應鏈金融、政務等多個領域。

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