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基于综合信任的边缘计算资源协同研究

更新时间：2019-12-27 09:34:39 大小：2M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：边缘计算资源协同研 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

边缘计算旨在共享利用边缘设备的计算、通信资源,满足人们对服务的实时响应、隐私与安全、计算自主性等需求,随物联网的发展将有广阔应用前景.调研了边缘计算的特征、基本概念和定义、最新研究进展以及边缘计算研究的挑战与发展趋势.基于边缘计算的核心挑战之一——隐私信任与安全保障问题,针对用户应用需求特征,充分考虑用户体验质量(QoE)来优化边缘计算系统.通过集成用户和资源的身份信任、行为信任、能力信任3个方面为综合信任度,利用信任评估保障对边缘计算资源管理与协同优化.针对终端的动态性、边缘设施能力受限、边缘与终端的邻近性、云中心功能强和距离远的特征,融合云计算、P2P计算、C/S与网格计算模式,构建多层自适应的统一计算模型,实现对应用场景动态匹配;研究以用户体验质量为目标的综合资源/用户信任评估体系与模型,实现资源QoS向QoE的指标映射,构建资源和用户的身份信任、行为信任评价机制,形成综合信任评估体系与模型;根据应用需求,研究面向计算能力、移动性与可用服务时间、剩余能量、带宽等多重约束的边缘计算的任务卸载、资源调度算法和优化方案,实现资源在终端、边缘、云中心3层级可信共享和优化利用,更好满足用户QoE需求.最后通过流计算任务分配的边缘计算场景验证了模型框架的有效性.


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基于综合信任的边缘计算资源协同研究.pdf 2M

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：
ＤＯＩ１０．７５４４ｉｓｓｎ１０００１２３９ ．２０１８ ．２０１７０８００  
－
计 算 机 研 究 与 发 展  
?
（）： ，  
５５３ ４４９４７７ ２０１８  
－
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍ ｕｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔ  
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基于综合信任的边缘计算资源协同研究  
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３
邓晓衡  
关培源  
万志文  
刘恩陆  
罗
杰
赵智慧  
刘亚军  
张洪刚  
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１
（
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中南大学信息科学与工程学院 长沙  
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４１００７５  
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２
３
（
）
中南大学软件学院 长沙  
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４１００７５  
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（
）
马萨诸塞大学波士顿分校工程系 波士顿  
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０２１２５３３９３  
－
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（
）
ｄｘｈ ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ  
＠
ＩｎｔｅｒａｔｅｄＴｒｕｓｔＢａｓｅｄＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｏｅｒａｔｉｏｎｉｎＥｄｅＣｏｍ ｕｔｉｎ  
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２
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ＧｕａｎＰｅｉｕａｎ ＷａｎＺｈｉｗｅｎ ＬｉｕＥｎｌｕ ＬｕｏＪｉｅ ＺｈａｏＺｈｉｈｕｉ ＬｉｕＹａｕｎ ａｎｄ  
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Ｄｅｎ Ｘｉａｏｈｅｎ  
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３
Ｚｈａｎ Ｈｏｎ ａｎ  
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１
２
３
（
，
，
）
Ｓｃｈｏｏｌｏ ＩｎｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔ Ｃｈａｎｓｈａ４１００７５  
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Ｓｃｈｏｏｌｏ Ｓｏｔｗａｒｅ ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔ Ｃｈａｎｓｈａ４１００７５  
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（
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Ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ Ｄｅ ａｒｔｍｅｎｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ ｏ ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓＢｏｓｔｏｎ Ｂｏｓｔｏｎ０２１２５３３９３  
－
）
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Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｓａｎｅｗｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｒａｄｉ ｍ ｉｓｄｅｓｉｎｅｄｔｏｓｈａｒｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｅｄｅ  
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ｄｅｖｉｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＣＰＵ ｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｂｉｌｉｔ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｓｔｏｒａｅｃａａｃｉｔ ａｎｄｓｏ ｏｎ ｔｏ ｍｅｅｔｔｈｅ  
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ｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｒｅｓｏｎｓｅ ｒｉｖａｃ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔ ｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｕｔｏｎｏｍ ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ  
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，
ｄｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｓ ＩｏＴ ａｎｄｍｏｂｉｌｅＩｎｔｅｒｎｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏ ｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ｉｓｏｆ ｒｅａｔ  
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ｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｂｅｉｎ ｗｉｄｅｌ ｕｓｅｄ．Ｔｈｉｓ ａｅｒｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｅａｔｕｒｅｓ ｃｏｎｃｅｔｓａｎｄｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ ｔｈｅ  
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ｌａｔｅｓｔｓｔａｔｅｏｆａｒｔ ａｎｄｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｅａｎｄｔｒｅｎｄｓｏｆｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｅ ｃｈａｌｌｅｎｅｏｆ  
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ｕａｒａｎｔｅｅｏｆｕｓｅｒｓ ｕａｌｉｔ ｏｆｅｘｅｒｉｅｎｃｅ ＱｏＥ  
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），  
，
ｒｉｖａｃ ａｎｄｓｅｃｕｒｉｔ ｉｎｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ｗｅｆｏｃｕｓｏｎ  
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ｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｕｓｅｒｓａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅ ｕａｌｉｔ ｏｆｅｘｅｒｉｅｎｃｅｏｆｕｓｅｒｓｔｏｏｔｉｍｉｚｅｔｈｅｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ  
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，
，
ｓｓｔｅｍ．Ｗｅｉｎｔｅｒａｔｅｔｈｒｅｅａｓｅｃｔｓｏｆｔｒｕｓｔ ｒｏｅｒｔｉｅｓ ｗｈｉｃｈａｒｅｉｄｅｎｔｉｔ ｔｒｕｓｔ ｂｅｈａｖｉｏｒｔｒｕｓｔａｎｄ  
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，
ａｂｉｌｉｔ ｔｒｕｓｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｕｓｅｒｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓ ｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅ ｓｈａｒｉｎ ａｎｄ  
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ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ．Ｔｈｉｓ ａｅｒａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｓｖａｒｉｏｕｓｃｏｍ ｕｔｉｎ ｍｏｄｅｓ  
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，
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，
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，
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，
ｓｕｃｈａｓｃｌｏｕｄｃｏｍ ｕｔｉｎ Ｐ２Ｐｃｏｍ ｕｔｉｎ ＣＳａｎｄ ｒｉｄｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓａｍｕｌｔｉｌａｅｒ ｓｅｌｆ  
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，
ａｄａｔｉｖｅ ｕｎｉｆｏｒｍｃｏｍ ｕｔｉｎ ｍｏｄｅｌｔｏｄｎａｍｉｃａｌｌ ｍａｔｃｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａ ｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓ．Ｔｈｉｓｍｏｄｅｌ  
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： ）  
ｈａｓｆｏｕｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ １ ｒｅｖｅａｌｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｒａｍｅｔｅｒｓｍａ ｉｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕａｌｉｔ ｏｆｓｅｒｖｉｃｅ  
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（
）
ＱｏＳ ａｎｄ ｕａｌｉｔ ｏｆｅｘｅｒｉｅｎｃｅ ２ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｄｅｎｔｉｔ ｔｒｕｓｔ ｂｅｈａｖｉｏｒｔｒｕｓｔｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｕｓｅｒｓ  
ꢀ
； ）  
，
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ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ３ ｆｏｒｍａｎｉｎｔｅｒａｔｅｄｔｒｕｓｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄ ｍｏｄｅｌ ４ ｄｅｓｉｎａ  
ꢀ
； ）  
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，
，
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎ ａｌｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒｓｔｒｅａｍ ｒｏｃｅｓｓｉｎ ｓｃｅｎａｒｉｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎ ｔｈｅｃｏｍ ｕｔｉｎ ａｂｉｌｉｔ  
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ｓｔｏｒａｅｃａａｃｉｔ ａｎｄ ｄｎａｍｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌｃａａｃｉｔ ｄｅｅｎｄｓｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔ ｔｏｉｍ ｒｏｖｅｔｈｅ ｕａｌｉｔ ｏｆ  
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，
，
，
ｅｘｅｒｉｅｎｃｅｏｆｕｓｅｒｓ．Ｔｈｒｏｕｈｔｈｉｓｍｏｄｅｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅｅｎｄ ｏｉｎｔ ｅｄｅｎｅｔｗｏｒｋ  
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，
ｃｌｏｕｄｃｅｎｔｅｒｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｓａｒｅｅｘｅｃｔｅｄｔｏｂｅｔｒｕｓｔｅｄｓｈａｒｉｎ ａｎｄｏｔｉｍｉｚｅｄｕｓｉｎ ａｎｄｔｈｅｕｓｅｒｓ＇ＱｏＥ  
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，
ｎｅｅｄｓａｒｅｗｅｌｌｓａｔｉｓｆｉｅｄ．Ａｔｌａｓｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｖａｌｉｄｉｔ ｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．  
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；
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；
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；
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；
ｍｏｂｉｌｅ ｅｄｅ ｃｏｍ ｕｔｉｎ  
ｇ
Ｋｅ ｗｏｒｄｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｍ ｕｔｉｎ ｅｄｅ ｃｏｍ ｕｔｉｎ ｆｏ ｃｏｍ ｕｔｉｎ  
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；
Ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｓ ｉｎｔｅｒａｔｅｄｔｒｕｓｔ  
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ｇ
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ꢀ
：
；
：
修回日期  
２０１７ １２ １１  
收稿日期  
－ －  
２０１７ １０ ２３  
－
－
ꢀ
：
基金项目 国家自然科学基金项目  
（
，
６１７７２５５３ ６１３７９０５８  
）
ꢀ
（ ， ）  
Ｔｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｓｕ ｏｒｔｅｄｂ ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ ６１７７２５５３ ６１３７９０５８ ．  
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，
（）  
２０１８ ５５３  
ꢀ
计算机研究与发展  
４５０  
、 ， 、  
边缘计算旨在共享利用边缘设备的计算 通信资源 满足人们对服务的实时响应 隐私与安全  
、
摘
要
ꢀ
ꢀ
， 、 、  
计算自主性等需求 随物联网的发展将有广阔应用前景 调研了边缘计算的特征 基本概念和定义 最新  
．
———  
研究进展以及边缘计算研究的挑战与发展趋势 基于边缘计算的核心挑战之一  
隐私信任与安全保  
）
来优化边缘计算系统 通过集成用户和  
ＱｏＥ  
．
， ，  
障问题 针对用户应用需求特征 充分考虑用户体验质量  
（
．
、 、 ，  
资源的身份信任 行为信任 能力信任 个方面为综合信任度 利用信任评估保障对边缘计算资源管理  
３
、 、 、  
与协同优化 针对终端的动态性 边缘设施能力受限 边缘与终端的邻近性 云中心功能强和距离远的特  
．
，
征 融合云计算  
、
Ｐ２Ｐ  
、 ， ，  
与网格计算模式 构建多层自适应的统一计算模型 实现对应用场景动  
ＣＳ  
?
计算  
； ，  
态匹配 研究以用户体验质量为目标的综合资源 用户信任评估体系与模型 实现资源  
?
向
ＱｏＳ ＱｏＥ  
的指  
， 、 ， ；  
标映射 构建资源和用户的身份信任 行为信任评价机制 形成综合信任评估体系与模型 根据应用需  
， 、 、 、 、  
求 研究面向计算能力 移动性与可用服务时间 剩余能量 带宽等多重约束的边缘计算的任务卸载 资  
， 、 、 ，  
源调度算法和优化方案 实现资源在终端 边缘 云中 心 层级可 信共享 和 优化 利用 更 好 满足用户  
３
需求 最后通过流计算任务分配的边缘计算场景验证了模型框架的有效性  
． ．  
ＱｏＥ  
； ； ； ； ；  
分布式计算 边缘计算 雾计算 移动边缘计算 物联网 综合信任  
关键词  
ꢀ
中图法分类号  
ＴＰ３９３  
ꢀ
、 、  
时性需求 大数据量交互与处理 本地化位置相关计  
（
）
ｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ  
ｇꢀ ｇ  
，
算的需求 边缘计算  
．
应运而生 代  
计算模式的演进与资源协同  
１
ꢀ
ｐ
，
表了云计算之后回归的新的计算范例 其中计算和  
、
计算的硬件形态 计算体的连接形式与应用的  
， 、  
存储资源放置在互联网的边缘 靠近移动设备 传感  
，
需求发展相互影响 使得计算范式经历了从大型机  
，
器和最终用户 边缘计算不是要替代云计算 而是与  
．
；
终端的集中计算模式 到服务器  
， ，  
云计算有机融合 进 行 权衡 使 用 户 获 得 最 好的体  
计算机网  
＋ＰＣ＋  
＋
， 、  
络的自主网络计算模式 其表现为集群计算 网格计  
（
验 边 缘 计 算 又 被 称 为 或 者 表 现 为 雾 计 算  
ｆｏ  
ｇ
．
， ；  
算 期间还有对等计算等形式 进一步的发展使计算  
）、  
移动边缘计算  
（
）
ｍｏｂｉｌｅｅｄｅｃｏｍ ｕｔｉｎ  
ꢀ ｇꢀ  
ｇ
ｃｏｍ ｕｔｉｎ  
ｐ
ｇ
ｐ
［
］
５７  
－
， 、  
再次回归集中 形成云平台 数据中心 终端的中心  
＋
“
研究者 使 用 诸 如 朵 云  
．
”、“ ”  
微 数 据 中 心 和  
等
［
］
［
］
８１０  
，
代表着  
１２  
－
－
，
计算模式 表现为云计算与数据中心服务  
云计  
“ ”  
雾 的术语来指代小的边缘定位节点  
．
、
算通过将 资源或信息服务的基础设施中心 平  
ＩＣＴ  
、
和云计算 大数据中心概念体系中相对应的另一面  
．
，
，
从计算模式的演进 我们可以发现其中有一个  
台和应用服务器等虚拟化直接提供基础设施服务  
、 、 、  
如各种服务器 数据库 存储设备 并行分布式计算  
、
基本的因素就是模式演化都是为了更加充分 有效  
； ， 、  
系统等 或者形成平台 如运营 支撑和开发平台等  
；
， 、 、  
地协同各种资源 包括计算 存储 通信资源等 物联  
．
， 、  
或者构建服务应用 如提供的软件 数据和信息等各  
、 ，  
网 移动互联网的不断发展 意味着网络的边缘有海  
，
量的数据产生和巨大边缘就近计算的需求 产生大  
种应用 云计算的核心思想是通过将超大容量的资  
．
， ，  
源集中统一管理 根据用户的需求与请求 动态地分  
量的边缘流量可能对核心网络带宽产生挑战 卡内  
．
， ，  
配 由于集中的管理模式有良好商业模式 包括亚马  
基梅隆大 学计算机 系  
教 授 指 出 从  
Ｓａｔａｎａｒａａｎａｎ  
ｙ
ｙ
、
、
微软等  
Ｇｏｏｌｅ  
、
互联网和通信等行业大企业  
ＩＴ  
，
，
逊
发展的成功程度来看 云计算正在让位于边缘计算  
未来边缘计算应用以及终端用户的体验都将不断提  
ｇ
， ，  
纷纷进入云计算领域 云计算也因此蓬勃发展 应用  
［ ］  
１１  
［
］
３４  
－
，
边缘计算将有着广泛 的 应 用 前景 业 内甚至  
，
云计算高度发展 完全集中  
升
和服务于各行各业  
．
．
、
将边缘计算和云计算看作未来 种并存 对等的计  
２
，
化 也带来不可避免的局限性 比如电子商务平台  
．
、
、 、  
评级服务 搜索引擎 在线社交网络和位置服务等集  
算模式 学术界的研究者们已经针对这种计算模式  
．
、 、  
的体系结构 关键理论与科学问题 技术挑战等问题  
；
中式服务释放个人和社交数据而导致隐私泄露 从用  
，
进行探索 并形成许多初创成果 为推动边缘计算的  
．
，
户到云完全授权的应用程序和系统控制 要求客户  
［
］
１２１３  
，
－
，
端到云的单方面信任 阻碍了用户之间建立更细粒  
深入研究  
美国自然科学基金会于  
年首次  
２０１６  
； ，  
度的信任 同时 还失去和浪费了现代个人设备的计  
以边缘 计 算 为 主 题 设 立 研 究 计 划 资 助 科 学 家 研  
［
］
１４  
；
、 ； ，  
算 通信和存储能力 最后 云计算亦无法满足强实  
，
究
ＦｕｔｕｒｅＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＣｏｍ ｕｔｅｒＳｓｔｅｍｓＩＥＥＥ  
ꢀｙ  
ꢀ
ꢀ
ｐ

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