CN112311525B - 一种电网中分布式终端的资源匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电网中分布式终端的资源匹配方法，包括，步骤S1，分布式终端Di响应于计算资源需求信号，随机向临近的多个资源提供端Sj发送资源需求请求；步骤S2，所述资源提供端Sj接收资源需求请求后，根据加密密钥对生成加密信息，并将所述加密信息回传给分布式终端；步骤S3，所述分布式终端Di确定回传加密信息的资源提供端Sj数量，并计算回传加密信息的资源提供端Sj与所述分布式终端Di的距离指标，选择所述距离指标值最小的资源提供端Sj作为最优的资源提供端Sj与所述分布式终端Di进行资源匹配。本发明实现彼此最近的供需匹配，确保了匹配的稳定性；既确保了终端位置隐私，又降低了计算开销，同时适用于动态环境。

Description

一种电网中分布式终端的资源匹配方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种电网中分布式终端的资源匹配方法。
背景技术
目前配电系统布置了大量分布式智能终端，支持信息的本地处理，然后再开展本地边缘计算或者与远端云服务器进行数据交换。由于分布式智能终端的配置(CPU、内存资源)不同，并且执行的任务量不同，就会出现部分分布式智能终端负载过重，部分终端处于空闲。传统的处理方法为负载过重终端将任务上传给云服务，由云服务器集中处理或者分配给其他智能分布式终端或者边缘服务器，这种调度需要考虑分布式终端的空间分布、终端算力资源可用性及终端负荷需求。云端集中服务器获取计算资源供应者和需求者的位置、计算需求、最大供给量，形成最佳匹配方案，但是该方案也存在以下不足：计算资源供应者和需求者的位置信息可能泄露，并且需要大规模收集周期性计算需求信息，通过这些信息，容易分析出终端处理业务的规律性；考虑到计算任务的畅通性和效率，分布式终端倾向于选择彼此最近的空闲终端，而不会考虑全局的终端计算资源优化分配，因此现有方法中存在调配不合理，资源浪费的问题；云端集中调配算法成本很高，并且不能适应动态环境。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种电网中分布式终端的资源匹配，解决现有方法资源调配不合理，造成资源浪费和安全性低的技术问题。
本发明的一方面，提供一种电网中分布式终端的资源匹配方法，包括以下步骤：
步骤S1，分布式终端Di响应于计算资源需求信号，随机向临近的多个资源提供端Sj发送资源需求请求；
步骤S2，所述资源提供端Sj接收资源需求请求后，根据加密密钥对生成加密信息，并将所述加密信息回传给分布式终端；
步骤S3，所述分布式终端Di确定回传加密信息的资源提供端Sj数量，并计算回传加密信息的资源提供端Sj与所述分布式终端Di的距离指标，选择所述距离指标值最小的资源提供端Sj作为最优的资源提供端Sj与所述分布式终端Di进行资源匹配。
优选的，还包括：随机选择两个素数p和q；
设置加密秘钥参数n＝pq，g＝n+1；
根据以下公式计算解密秘钥参数：
λ＝(p-1)(q-1)
μ＝mod(mod(λ，n2)-1，n)；
将作为分布式终端Di的加密密钥对，以及将/>作为分布式终端Di的解密密钥对，分别向每个分布式终端Di或资源提供端Sj输出加密密钥对和解密密钥对。
优选的，所述步骤S2包括：
根据加密密钥对分别将待加密信息2xj，2yj，/>1进行加密，生成加密信息
优选的，所述步骤S2包括：根据以下公式对待加密信息进行加密，获得加密信息：
其中，r为随机生成的整数；a为代价信息参数；n为加密秘钥参数；g加密秘钥参数。
优选的，所述步骤S3包括：分布式终端Di接收到资源提供端Sj返回的加密信息后，随机生成两个浮点数R1和R2，进行同态加密计算资源提供端Sj的距离指标
优选的，包括：根据以下公式计算资源提供端Sj的距离指标
其中，2xj，2yj，/>1分别为待加密信息；i为分布式终端序列号；j为资源提供端序列号；R1为随机生成浮点数；R2为随机生成浮点数。
优选的，所述步骤S3还包括：在回传加密信息的资源提供端Sj中随机选择一个作为参考计算对象S*，并将加密信息发送给除参考计算对象S*之外的所有资源提供端Sj；
除参考计算对象S*之外的所有资源提供端Sj接收距离指标，根据所述参考计算对象S*的密钥进行解密计算并发送给分布式终端Di与所述参考计算对象S*；
选择与所述参考计算对象S*最近的资源提供端Sj最小值，进行信息解密，确定最近的资源提供端Sj。
优选的，根据以下公式对进行解密计算：
其中，i为分布式终端序列号；j为资源提供端序列号；R1为随机生成浮点数；R2为随机生成浮点数；为加密信息。
优选的，分布式终端Di只收到一个资源提供端Sj返回的加密信息，则损失分布式终端Di与返回加密信息的资源提供端Sj进行配对，并退出信息匹配。
优选的，还包括：检测是否存在分布式终端Di未进行资源匹配，若存在分布式终端Di未进行资源匹配，则随机向临近的多个资源提供端Sj发送资源需求请求，选择最优的资源提供端Sj与所述分布式终端Di进行资源匹配；拖不存在分布式终端Di未进行资源匹配，则资源匹配结束。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的电网中分布式终端的资源匹配方法，通过终端间端到端通信广播需求信息，不经过云端服务器，实现彼此最近的需求者-供应商匹配，确保了匹配的稳定性；采用同态加密算法传输位置信息，由参考对象进行最小距离筛选，既确保了终端位置隐私，又降低了计算开销，同时该算法适用于动态环境，每一轮进行在线匹配，终端加入或者退出都不会影响需求者-供应商匹配。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例电网中分布式终端的网络示意图。
图2为本发明实施例中一种电网中分布式终端的资源匹配方法的主流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，在配电网物联网环境中包含多个分布式终端(例如，3个)和多个(例如，3个)台边缘服务器(资源提供端)，当分布式终端计算资源不足时，可直接向周围广播需求信息，当其他分布式终端和边缘服务器(资源提供端)收到需求信号后，可根据计算资源需求、自身空闲计算资源和空间距离，决定是否提供计算资源，当确定匹配后，该计算资源需求-供应对则退出，不参与后续的计算资源匹配。
如图2所示，为本发明提供的一种电网中分布式终端的资源匹配方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，分布式终端Di响应于计算资源需求信号，随机向临近的多个资源提供端Sj发送资源需求请求；可以理解的，分布式终端Di需要计算资源时，它发送一个需求广播向附近的计算资源供应商。
步骤S2，所述资源提供端Sj接收资源需求请求后，根据加密密钥对生成加密信息，并将所述加密信息回传给分布式终端；可以理解的，各供应商(包括边缘服务器和分布式终端)收到需求后，根据公开加密密钥对生成加密信息，并返回给需求者。
具体实施例中，根据加密密钥对分别将待加密信息2xj，2yj，/>1进行加密，生成加密信息/>具体的，根据以下公式对待加密信息进行加密，获得加密信息：
其中，r为随机生成的整数；a为代价信息参数；n为加密秘钥参数；g加密秘钥参数。
步骤S3，所述分布式终端Di确定回传加密信息的资源提供端Sj数量，并计算回传加密信息的资源提供端Sj与所述分布式终端Di的距离指标，选择所述距离指标值最小的资源提供端Sj作为最优的资源提供端Sj与所述分布式终端Di进行资源匹配；可以理解的，采用同态加密算法传输位置信息，由参考对象进行最小距离筛选，既确保了终端位置隐私，又降低了计算开销。
具体实施例中，如果分布式终端Di只收到一个资源提供端Sj的返回加密信息，则进行配对，并退出信息匹配。如果收到多个资源提供端Sj的返回加密信息，分布式终端Di接收到资源提供端Sj返回的加密信息后，随机生成两个浮点数R1和R2，进行同态加密计算资源提供端Sj的距离指标在回传加密信息的资源提供端Sj中随机选择一个作为参考计算对象S*，并将加密信息/>发送给除参考计算对象S*之外的所有资源提供端Sj；除参考计算对象S*之外的所有资源提供端Sj接收距离指标，根据所述参考计算对象S*的密钥进行解密计算并发送给分布式终端Di与所述参考计算对象S*；选择与所述参考计算对象S*最近的资源提供端Sj最小值，进行信息解密，确定最近的资源提供端Sj；可以理解的，由于每个资源提供端距离指标采用不同钥匙计算，无法直接比较。为了能够进行比较并找到它们的最小值，即距离需求者最近的资源提供端，需求者在返回信息的资源提供端中随机选择一个提供端S*，并将/>发送给除S*的所有提供端。提供端S*由于在信息中没有/>可知自己为参考计算对象。
具体的，根据以下公式对进行解密计算：
其中，i为分布式终端序列号；j为资源提供端序列号；R1为随机生成浮点数；R2为随机生成浮点数；为加密信息。
本实施例中，还包括：检测是否存在分布式终端Di未进行资源匹配，若存在分布式终端Di未进行资源匹配，则随机向临近的多个资源提供端Sj发送资源需求请求，选择最优的资源提供端Sj与所述分布式终端Di进行资源匹配；拖不存在分布式终端Di未进行资源匹配，则资源匹配结束。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的电网中分布式终端的资源匹配方法，通过终端间端到端通信广播需求信息，不经过云端服务器，实现彼此最近的需求者-供应商匹配，确保了匹配的稳定性；采用同态加密算法传输位置信息，由参考对象进行最小距离筛选，既确保了终端位置隐私，又降低了计算开销，同时该算法适用于动态环境，每一轮进行在线匹配，终端加入或者退出都不会影响需求者-供应商匹配。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种电网中分布式终端的资源匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，分布式终端响应于计算资源需求信号，随机向临近的多个资源提供端/>发送资源需求请求；
步骤S2，所述资源提供端接收资源需求请求后，根据加密密钥对生成加密信息，并将所述加密信息回传给分布式终端/>；
步骤S3，所述分布式终端确定回传加密信息的资源提供端/>数量，并计算回传加密信息的资源提供端/>与所述分布式终端/>的距离指标，选择所述距离指标值最小的资源提供端/>作为最优的资源提供端/>与所述分布式终端/>进行资源匹配；
其中，所述分布式终端接收到多个资源提供端/>返回的加密信息后，随机生成两个浮点数/>和/>，进行同态加密计算资源提供端/>的距离指标 />；
分布式终端只收到一个资源提供端/>返回的加密信息，则分布式终端/>与返回加密信息的资源提供端/>进行配对，并退出信息匹配；其中，/>为分布式终端序列号；/>为资源提供端序列号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
随机选择两个素数p和q；
设置加密秘钥参数，/>；
根据以下公式计算解密秘钥参数：
；
将作为分布式终端/>的加密密钥对，以及将/>作为分布式终端/>的解密密钥对，分别向每个分布式终端/>或资源提供端/>输出加密密钥对和解密密钥对。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
根据加密密钥对分别将待加密信息进行加密，生成加密信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
根据以下公式对待加密信息进行加密，获得加密信息：
其中，为随机生成的整数；a为代价信息参数。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：
根据以下公式计算资源提供端的距离指标 />：
。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
在回传加密信息的资源提供端中随机选择一个作为参考计算对象/>，并将加密信息发送给除参考计算对象/>之外的所有资源提供端/>；
除参考计算对象之外的所有资源提供端/>接收距离指标，根据所述参考计算对象/>的密钥进行解密计算并发送给分布式终端/>与所述参考计算对象/>；
选择与所述参考计算对象最近的资源提供端/>最小值，进行信息解密，确定最近的资源提供端/>。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据以下公式对进行解密计算：
其中，为加密信息。
8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，还包括：
检测是否存在分布式终端未进行资源匹配，若存在分布式终端/>未进行资源匹配，则随机向临近的多个资源提供端/>发送资源需求请求，选择最优的资源提供端/>与所述分布式终端/>进行资源匹配；若不存在分布式终端/>未进行资源匹配，则资源匹配结束。
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