CN112235345B - 一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统 - Google Patents

一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统，该方法包括：基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。本发明实施例通过构建内容交付市场的联盟区块链模型，利用智能合约技术，实现对内容交付网络的内容预取和交付过程的自组织，并实现对内容交付网络主体的可信审计。

Description

一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统。
背景技术
由于移动视频流量的爆炸式增长，全球移动数据流量增长了18倍。现阶段大多数移动通信都是异步的，内容发送请求都是重复的，最近几年主动缓存技术得到了广泛关注。
通常，主动缓存由两个阶段组成，第一个阶段是预取阶段，在此阶段，诸如Wi-Fi接入点(APs)和小蜂窝基站(SCBSs)等边缘服务器，甚至支持设备到设备(D2D)的节点，在任何移动用户发布内容请求之前，从内容服务器(CSs)预下载/复制内容；第二阶段是传递阶段，内容通过回程或D2D链接从缓存节点传递给移动用户。在内容分发网络(CDN)中，主动缓存能够缓解回程拥塞，降低内容提供商的成本和提高移动用户的体验质量(QoE)，在减轻繁重通信量的同时确保在高波动性情况下的交付。
然而，由于存储资源、计算能力和边缘到端容量有限，AP/SCBS只能缓存来自内容提供者(Content Providers，简称CPs)的内容的子集。因此，如何正确地选择主动缓存的内容，成为边缘节点(Cache Helpers，简称CHs)的一个重要挑战。传统CDN系统需要代理服务器来进行事务审计和流量估算，但网络中没有可信的实体审计内容交付，并强制向正确的一方(例如，CPs和CHs)支付适当的费用。
因此，现在亟需一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种内容分发网络主动式缓存交付方法，包括：
基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；
基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
进一步地，所述方法还包括：
自动生成网络内容需求和供应的公开记录。
进一步地，所述方法还包括：
根据交付内容的大小，确定向服务器发送的代币奖励，以激励主动缓存生态。
进一步地，所述基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型，包括：
将内容提供服务器、帮助缓存内容的服务器以及用户端设为区块链网络中的节点，以构建所述联盟区块链模型，其中，每个节点包含有非对称加密的一对公钥和私钥；
对所述联盟区块链模型进行描述。
进一步地，所述基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织，包括：
所述内容提供服务器通过部署智能合约发出缓存订单；
所述帮助缓存内容的服务器接受所述智能合约，为所述内容提供服务器的内容提供缓存,并发送抵押到所述智能合约；
当一个事件响应被触发，所述缓存内容的服务器通知所述内容提供服务器做出关于帮助缓存内容的服务器的响应；
若一个内容提供服务器注册帮助缓存内容的服务器的数量上限为多个时，所述内容提供服务器通过调用所述智能合约的注册功能，确认选择的所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器将内容的副本传输给所述帮助缓存内容的服务器进行缓存；
所述帮助缓存内容的服务器向所述内容提供服务器提供交互式的可回收证明，证明缓存的内容已经成功加入内容交付市场；
所述内容提供服务器在确认收到可回收证明后，向所述帮助缓存内容的服务器退还抵押押金；
在每次交付时间结束后，现存的合约被所述内容提供服务器销毁，下一时间段将部署相同形式的新合约。
进一步地，当用户发起内容请求后，所述内容提供服务器的系统响应用户请求，将所述帮助缓存服务器缓存的内容交付给用户的合约，所述方法还包括：
所述内容提供服务器通过所述智能合约公布可供交付的内容；
用户向所述内容提供服务器发起内容请求；
所述内容提供服务器监听到所述内容请求后，在线的所述帮助缓存内容的服务器响应交付函数，并向所述智能合约发送押金，保障可以执行内容交付；
所述内容提供服务器将交付内容的任务分配给相应的所述帮助缓存内容的服务器，并通过所述智能合约为配送任务注册每个所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器对所述帮助缓存内容的服务器执行交付的奖励，并被所述智能合约暂存，直到所述帮助缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明，所述可回收证明为用户提供的从所述内容提供服务器处成功获取内容的证明。
进一步地，在所述缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明后，所述方法还包括：
更新交付合约，并删除未完成的事务。
第二方面，本发明实施例提供了一种内容分发网络主动式缓存交付系统，包括：
模型改进模块，用于基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；
交付模块，用于基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的一种内容分发网络主动式缓存交付方法及系统，通过构建内容交付市场的联盟区块链模型，利用智能合约技术，实现对内容交付网络的内容预取和交付过程的自组织，并实现对内容交付网络主体的可信审计。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于智能合约的缓存内容交付流程图；
图3为本发明实施例提供的与传统内容交付网络性能对比图；
图4为本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。在区块链系统中，每过一段时间，各参与主体产生的交易数据会被打包成一个数据区块，数据区块按照时间顺序依次排列，形成数据区块的链条，各参与主体拥有同样的数据链条，且无法单方面篡改，任何信息的修改只有经过约定比例的主体同意方可进行，并且只能添加新的信息，无法删除或修改旧的信息，从而实现多主体间的信息共享和一致决策，确保各主体身份和主体间交易信息的不可篡改、公开透明。因此，本发明实施例可以通过使用智能合约支持的区块链，构建一个自主的内容缓存市场。在点对点(P2P)网络中，区块链充当没有任何中央中介的公共不可变分类账，区块链用户之间的事务记录由共识节点共同批准，并以数字形式存储在其本地区块链副本中，系统使用智能合约技术实现对内容交付网络内容预取和交付过程的自组织，而且，区块链还可以提供有关网络内容需求和供应的公开记录。
图1为本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种内容分发网络主动式缓存交付方法流程示意图，包括：
步骤101，基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；
步骤102，基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
在本发明实施例中，设计基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型。进一步地，设计基于智能合约的缓存内容交付流程，实现对内容交付网络的内容预取和交付过程的自组织。
本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付方法，通过构建内容交付市场的联盟区块链模型，利用智能合约技术实现对内容交付网络的内容预取和交付过程的自组织，并实现对内容交付网络主体的可信审计。
在上述实施例的基础上，所述方法还包括：
自动生成网络内容需求和供应的公开记录。
在上述实施例的基础上，所述方法还包括：
根据交付内容的大小，确定向服务器发送的代币奖励，以激励主动缓存生态。
在本发明实施例中，为了确保主动缓存生态的可持续性，本发明实施例提出基于权益证明(Proof of Stake，简称PoS)共识过程的激励机制，根据交付内容的大小对帮助缓存内容的服务器发放代币(tokens)奖励，根据CH缓存被成功访问的次数发放代币(tokens)。假设在每一个时段内，有L个USER有获取内容的需求，并且对于提供无差别服务的CP来说进行无差别的选择。由此可以得到在每一个时段内对CPn中的内容k的需求期望为：
L(n,k)＝LN-1pk；
其中，N表示N个内容提供者，pk表示给定时间段内内容被访问的概率，对于CHs中已经缓存了CPn的内容k的子集Mn,k来说，每个CHm的交付任务期望Lm(n,k)为：
Figure BDA0002672429800000061
由上式可得每个CHm成功交付后得到的预期奖励
Figure BDA0002672429800000062
为：
Figure BDA0002672429800000071
其中，on,k表示内容提供者n的内容k被成功交付后给予帮助缓存者(CH)的奖励因子，该奖励因子根据被交付内容的不同也会不同。此外，在本发明实施例中，如果CHm当选为领导者节点，则还会得到一个额外的固定奖励，假设同一时间段内的奖励总额为λ，则当选领导者节点后得到的额外奖励
Figure BDA0002672429800000072
为：
Figure BDA0002672429800000073
其中，oi,j表示内容提供者i的内容j被成功交付后给予帮助缓存者(CH)的奖励因子；Ll(i,j)表示第i个CH的任务期望，即CPi的内容j被分配给CHi的交付任务期望。综上考虑，对于主动式交付行为am＝(n,k)，帮助缓存服务器交付行为成功得到的总奖励为
Figure BDA0002672429800000074
在上述实施例的基础上，所述基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型，包括：
将内容提供服务器、帮助缓存内容的服务器以及用户端设为区块链网络中的节点，以构建所述联盟区块链模型，其中，每个节点包含有非对称加密的一对公钥和私钥；
对所述联盟区块链模型进行描述。
在本发明实施例中，首先，区块链的内容分发网络缓存交付模型为：
存在一个无线网络，有N个内容提供者N＝{1,...,n,...,N}，提供内容(静态短视频)K＝{1,...,k,...K}给移动用户；存在M个帮助缓存的边缘节点，记为M{1,...,m,...,M}。同时，在本发明实施例，有如下假设：1、用户无差别选取CPs的服务；2、用户支付费用后，可以接入CPs提供的所有内容；3、在一段时间内，用户对需求内容的访问频率没有大的变化。
进一步地，在本发明实施例中，在根据受欢迎程度对K中内容进行降序排列后，通过Zipf分布描述在给定时间段内内容被访问的概率：
Figure BDA0002672429800000081
其中，系数β反映了分布的倾斜程度。
在区块链的内容分发网络缓存交付模型的基础上，本发明实施例通过构建P2P的联盟区块链，建立分布式的内容交付市场模型，内容提供服务器(CPs)，帮助缓存内容的服务器(CHs)，用户端(USER)均为区块链网络中的节点，每个节点包含有非对称加密的一对密钥：公钥(pki)，私钥(ski)。定义H(.)为哈希函数，节点i将事务地址(H(pki)，公钥哈希)作为它在区块链上的唯一标识。在此基础上，在内容交付市场下的联盟区块链模型可进行如下描述：
事务描述：从节点i到节点j的事务定义为：
txi，j＝<H(pki)，H(pkj)，di，j，σi>；
其中，di，j是缓存内容的描述信息，σi是描述信息的数字签名，σi＝Sign(ski，di，j)。节点通过把事务通过P2P协议广播到整个区块链网络来生成一个新的事务，为了保证事务日志的可靠性和严格有序性，区块链将事务打包在一个包含唯一事务的区块中。
进一步地，对区块描述，一个标准区块结构可描述为：
Bt＝<t，TXt，(pkm，σm)，H(Bt)，H(Bt-1)>；
其中，t是事务发生的时间戳；TXt＝{tx1，...，txl}描述一定时间内发生的一组事务；(pkm，σm)包含发布区块节点m的私钥和数字签名σm＝Sign(skm，TXt)；H(Bt)是当前区块的头部信息描述，可表示为以下形式：
H(Bt)＝H(t||TXt||(pkm，σm)||H(Bt-1))；
进一步地，对区块链描述，区块链C(t)＝{B0，...，Bt}，是一个严格按照时间递增顺序索引序列快的链表。在这种链式结构下，如果节点希望在区块链本地副本的区块中修改任何事务，就必须继续修改所有的后续区块。因此，如果网络采用一种可靠的共识机制协调区块链本地副本的状态，区块链可以充当内容交付市场中事务的防篡改公共数据库。同时CH也可以通过增量，查询区块链关于USER发送的新事务，从而计算用户对于内容k∈K的请求频率。CHs可以通过计算得到的请求频率，估计内容的受欢迎程度，从而能够根据市场的需求状态自主的选择要缓存的内容。
在本发明实施例中，CHs和CPs均充当全节点(full nodes)，参与PoS共识过程，用户本地设备充当轻节点(lightweight nodes)不参与共识，只发出内容交付请求。在每个时隙中进行一个不可妥协的随机领导人选举过程，为区块生成一个唯一的一致节点。为了确保主动缓存生态的可持续性，本发明实施例提出基于PoS共识过程的激励机制，根据交付内容的大小对帮助缓存内容的服务器发放代币(tokens)奖励，本发明实施例对代币分发机制做了如下设置：1、在B0时，每个CP被分配足够数量的tokens；2、新的tokens仅通过生成每个新区块时的固定数量的奖励被提供；3、CPs为CHs和USER提供了tokens与法定货币之间的固定汇率；4、暂不考虑交易费用。
进一步地，假设在时间段st内，所有共识节点(M+N)持有的权益(stakes)是静态可测的，记为U(st)＝[u1(st),...,uM+N(st)],选举过程由一个D分布和确定性函数F(.)组成，随机种子为ρ←D，F(U,ρ,st)过程中确定唯一的领导者节点：1≤m≤M+N的生成概率为：
Figure BDA0002672429800000091
在本发明实施例中，PoS共识过程可通过FtS(Follow-the-Satoshi)算法，通过索引共识节点控制的一组tokens的子集(stakeholders)、跟踪随机tokens索引拥有者的地址来实现。在该算法中，Token选择的随机性被随机种子函数ρ←D所保障，同时通过节点在上一个时间段内获得的奖励来衡量每个节点的stakes。
在上述实施例的基础上，所述基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织，包括：
所述内容提供服务器通过部署智能合约发出缓存订单；
所述帮助缓存内容的服务器接受所述智能合约，为所述内容提供服务器的内容提供缓存,并发送抵押到所述智能合约；
当一个事件响应被触发，所述缓存内容的服务器通知所述内容提供服务器做出关于帮助缓存内容的服务器的响应；
若一个内容提供服务器注册帮助缓存内容的服务器的数量上限为多个时，所述内容提供服务器通过调用所述智能合约的注册功能，确认选择的所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器将内容的副本传输给所述帮助缓存内容的服务器进行缓存；
所述帮助缓存内容的服务器向所述内容提供服务器提供交互式的可回收证明，证明缓存的内容已经成功加入内容交付市场；
所述内容提供服务器在确认收到可回收证明后，向所述帮助缓存内容的服务器退还抵押押金；
在每次交付时间结束后，现存的合约被所述内容提供服务器销毁，下一时间段将部署相同形式的新合约。
图2为本发明实施例提供的基于智能合约的缓存内容交付流程图，如图2所示，在本发明实施例中，基于区块链的内容交付网络中，帮助缓存服务器(CHs)主动缓存内容提供服务器(CPs)存储内容的预存储过程包括如下步骤：
步骤S1，CPn通过部署智能合约，发出对内容k∈K的缓存订单，合约规定了将来缓存内容被成功交付后的价格on,k；
步骤S2，CHm接受合约，为CP的内容k提供缓存，并发送抵押到智能合约；
步骤S3，一个事件响应被触发，通知CP需做出关于CH的响应；
步骤S4，假设一个CP能够注册多个CHs来帮助内容交付，CP通过调用智能合约的注册功能来确认选择CHm；
步骤S5，CPn将内容k的一个副本传输给CHm做缓存；
步骤S6，为了获得退款，CH向CP提供一份交互式的可回收证明(Proof ofRetrievability，简称PoR)，证明缓存的内容k已经成功加入内容交付市场；
步骤S7，CP在确认收到PoR后，向CH退还抵押押金；
步骤S8，在每段时间结束后，现存的合约被CP销毁，避免还有未处理完的事务，下一时间段将部署相同形式的新合约。
在上述实施例的基础上，当用户发起内容请求后，所述内容提供服务器的系统响应用户请求，将所述帮助缓存服务器缓存的内容交付给用户的合约，所述方法还包括：
所述内容提供服务器通过所述智能合约公布可供交付的内容；
用户向所述内容提供服务器发起内容请求；
所述内容提供服务器监听到所述内容请求后，在线的所述帮助缓存内容的服务器响应交付函数，并向所述智能合约发送押金，保障可以执行内容交付；
所述内容提供服务器将交付内容的任务分配给相应的所述帮助缓存内容的服务器，并通过所述智能合约为配送任务注册每个所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器对所述帮助缓存内容的服务器执行交付的奖励，并被所述智能合约暂存，直到所述帮助缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明，所述可回收证明为用户提供的从所述内容提供服务器处成功获取内容的证明。
在上述实施例的基础上，在所述缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明后，所述方法还包括：
更新交付合约，并删除未完成的事务。
在本发明实施例中，当用户(USERS)发起内容请求后，系统响应用户请求，将帮助缓存服务器(CHs)缓存的内容交付给用户的合约流程包括如下步骤：
步骤S21，CP通过智能合约公布可供交付的内容k∈K；
步骤S22，USER向CP发起内容请求；
步骤S23，CP监听到USER的请求后，在线的CH会响应交付函数并向智能合约发送deposit，保障可以执行内容交付；
步骤S24，CP将交付内容的任务分配给相应的CHs，并通过智能合约为配送任务注册每个CH；
步骤S25，CP对CH执行交付的奖励on,k，被智能合约暂存，直到CH向CP发送用户提供的从CPn处成功获取内容k的PoR，奖励才会发送到CH；
步骤S26，为了避免出现CHs和USER在没有实际交付内容情况下，通过联合欺骗骗取交付奖励的情况，CP要求USER需要在一定时间间隔内，提供PoR，否则CP将会收取CH的押金deposit作为惩罚。这种设计确保了如果本地没有内容副本，因为网络时延的存在，USER不能及时从CH处获取到PoR；
步骤S27，最后，在该时间段结束后，更新交付合约，删除未完成的事务。
在本发明一实施例中，通过仿真验证，图3为本发明实施例提供的与传统内容交付网络性能对比图，如图3所示，通过matlab对本发明实施例提出的方法进行仿真，其中，图3中的(a)为缓存命中率比较，(b)为内容交付数量比较，(c)为帮助缓存服务器平均收益比较。本发明实施例在缓存命中率、内容交付数量和帮助缓存服务器的平均收益三个方面与传统的内容交付网络进行了对比，通过实验对比可以发现，本发明实施例提出的基于区块链的内容交付网络主动式缓存方式比传统的内容交付网络具有更好的表现。
图4为本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付系统的结构示意图，如图4所示，本发明实施例提供一种内容分发网络主动式缓存交付系统，包括模型改进模块401和交付模块402，其中，模型改进模块401用于基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；交付模块402用于基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
本发明实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付系统，通过构建内容交付市场的联盟区块链模型，利用智能合约技术，实现对内容交付网络的内容预取和交付过程的自组织，并实现对内容交付网络主体的可信审计。
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图5，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行如下方法：基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的内容分发网络主动式缓存交付方法，例如包括：基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种内容分发网络主动式缓存交付方法，其特征在于，包括：
基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；
基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织；
所述基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型，包括：
将内容提供服务器、帮助缓存内容的服务器以及用户端设为区块链网络中的节点，以构建所述联盟区块链模型，其中，每个节点包含有非对称加密的一对公钥和私钥；
对所述联盟区块链模型进行描述，其中，区块链的内容分发网络缓存交付模型为：
存在一个无线网络，有N个内容提供者N＝{1,...,n,...,N}，提供内容K＝{1,...,k,...K}给移动用户；存在M个帮助缓存的边缘节点，记为M＝{1,...,m,...,M}；
在根据受欢迎程度对K中内容进行降序排列后，通过Zipf分布描述在给定时间段内内容被访问的概率：
Figure FDA0003832332140000011
其中，系数β反映了分布的倾斜程度；
内容交付市场下的联盟区块链模型为：
事务描述：从节点i到节点j的事务定义为:
txi,j＝<H(pki),H(pkj),di,j,σi>；
其中，di,j是缓存内容的描述信息，σi是描述信息的数字签名，σi＝Sign(ski,di,j)；节点通过把事务通过P2P协议广播到整个区块链网络来生成一个新的事务；区块链将事务打包在一个包含唯一事务的区块中；
区块描述，一个标准区块结构描述为：
Bt＝<t,TXt,(pkm,σm),H(Bt),H(Bt-1)>；
其中，t是事务发生的时间戳；TXt＝{tx1,...,txl}描述一定时间内发生的一组事务；(pkm,σm)包含发布区块节点m的私钥和数字签名σm＝Sign(skm,TXt)；H(Bt)是当前区块的头部信息描述，表示为：
H(Bt)＝H(t||TXt||(pkm,σm)||H(Bt-1))；
所述基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织，包括：
所述内容提供服务器通过部署智能合约发出缓存订单；
所述帮助缓存内容的服务器接受所述智能合约，为所述内容提供服务器的内容提供缓存,并发送抵押到所述智能合约；
当一个事件响应被触发，所述缓存内容的服务器通知所述内容提供服务器做出关于帮助缓存内容的服务器的响应；
若一个内容提供服务器注册帮助缓存内容的服务器的数量上限为多个时，所述内容提供服务器通过调用所述智能合约的注册功能，确认选择的所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器将内容的副本传输给所述帮助缓存内容的服务器进行缓存；
所述帮助缓存内容的服务器向所述内容提供服务器提供交互式的可回收证明，证明缓存的内容已经成功加入内容交付市场；
所述内容提供服务器在确认收到可回收证明后，向所述帮助缓存内容的服务器退还抵押押金；
在每次交付时间结束后，现存的合约被所述内容提供服务器销毁，下一时间段将部署相同形式的新合约。
2.根据权利要求1所述的内容分发网络主动式缓存交付方法，其特征在于，所述方法还包括：
自动生成网络内容需求和供应的公开记录。
3.根据权利要求2所述的内容分发网络主动式缓存交付方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据交付内容的大小，确定向服务器发送的代币奖励，以激励主动缓存生态。
4.根据权利要求3所述的内容分发网络主动式缓存交付方法，其特征在于，当用户发起内容请求后，所述内容提供服务器的系统响应用户请求，将所述帮助缓存服务器缓存的内容交付给用户的合约，所述方法还包括：
所述内容提供服务器通过所述智能合约公布可供交付的内容；
用户向所述内容提供服务器发起内容请求；
所述内容提供服务器监听到所述内容请求后，在线的所述帮助缓存内容的服务器响应交付函数，并向所述智能合约发送押金，保障可以执行内容交付；
所述内容提供服务器将交付内容的任务分配给相应的所述帮助缓存内容的服务器，并通过所述智能合约为配送任务注册每个所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器对所述帮助缓存内容的服务器执行交付的奖励，并被所述智能合约暂存，直到所述帮助缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明，所述可回收证明为用户提供的从所述内容提供服务器处成功获取内容的证明。
5.根据权利要求4所述的内容分发网络主动式缓存交付方法，其特征在于，在所述缓存内容的服务器向内容提供服务器发送可回收证明后，所述方法还包括：
更新交付合约，并删除未完成的事务。
6.一种内容分发网络主动式缓存交付系统，其特征在于，包括：
模型改进模块，用于基于区块链的内容分发网络缓存交付模型，构建用于内容交付市场的联盟区块链模型；
交付模块，用于基于所述联盟区块链模型与智能合约技术，将内容交付网络内容预取，并在交付过程中进行自组织；
所述模型改进模块具体用于：
将内容提供服务器、帮助缓存内容的服务器以及用户端设为区块链网络中的节点，以构建所述联盟区块链模型，其中，每个节点包含有非对称加密的一对公钥和私钥；
对所述联盟区块链模型进行描述，其中，区块链的内容分发网络缓存交付模型为：
存在一个无线网络，有N个内容提供者N＝{1,...,n,...,N}，提供内容K＝{1,...,k,...K}给移动用户；存在M个帮助缓存的边缘节点，记为M＝{1,...,m,...,M}；
在根据受欢迎程度对K中内容进行降序排列后，通过Zipf分布描述在给定时间段内内容被访问的概率：
Figure FDA0003832332140000041
其中，系数β反映了分布的倾斜程度；
内容交付市场下的联盟区块链模型为：
事务描述：从节点i到节点j的事务定义为:
txi,j＝<H(pki),H(pkj),di,j,σi>；
其中，di,j是缓存内容的描述信息，σi是描述信息的数字签名，σi＝Sign(ski,di,j)；节点通过把事务通过P2P协议广播到整个区块链网络来生成一个新的事务；区块链将事务打包在一个包含唯一事务的区块中；
区块描述，一个标准区块结构描述为：
Bt＝<t,TXt,(pkm,σm),H(Bt),H(Bt-1)>；
其中，t是事务发生的时间戳；TXt＝{tx1,...,txl}描述一定时间内发生的一组事务；(pkm,σm)包含发布区块节点m的私钥和数字签名σm＝Sign(skm,TXt)；H(Bt)是当前区块的头部信息描述，表示为：
H(Bt)＝H(t||TXt||(pkm,σm)||H(Bt-1))；
所述交付模块具体用于：
所述内容提供服务器通过部署智能合约发出缓存订单；
所述帮助缓存内容的服务器接受所述智能合约，为所述内容提供服务器的内容提供缓存,并发送抵押到所述智能合约；
当一个事件响应被触发，所述缓存内容的服务器通知所述内容提供服务器做出关于帮助缓存内容的服务器的响应；
若一个内容提供服务器注册帮助缓存内容的服务器的数量上限为多个时，所述内容提供服务器通过调用所述智能合约的注册功能，确认选择的所述帮助缓存内容的服务器；
所述内容提供服务器将内容的副本传输给所述帮助缓存内容的服务器进行缓存；
所述帮助缓存内容的服务器向所述内容提供服务器提供交互式的可回收证明，证明缓存的内容已经成功加入内容交付市场；
所述内容提供服务器在确认收到可回收证明后，向所述帮助缓存内容的服务器退还抵押押金；
在每次交付时间结束后，现存的合约被所述内容提供服务器销毁，下一时间段将部署相同形式的新合约。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述内容分发网络主动式缓存交付方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述内容分发网络主动式缓存交付方法的步骤。
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