CN112988412B - 基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统 - Google Patents

基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统。该方法包括：响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，该第一边缘缓存响应消息包括预先为缓存服务请求终端和缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及，基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供该缓存服务请求终端和该缓存服务提供终端基于该无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。本发明能够减小缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。

Description

基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统。
背景技术
在物联网环境下，当前终端既可以作为缓存服务的请求者，也可以作为缓存资源的提供者。由于终端的缓存资源有限，一些终端常常会请求附近其他有空闲缓存资源的终端进行信息缓存。
但是在很多情况下，一些终端请求其他终端缓存的是隐私信息，而提供缓存资源的终端安全性难以保证，导致终端进行边缘缓存的安全性低。
发明内容
为此，本发明提供一种基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统，以解决现有技术中由于提供缓存资源的终端安全性难以保证而导致的终端进行边缘缓存的安全性低的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于区块链网络的边缘缓存方法，该方法包括：
响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；
基于区块链网络向所述缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，所述第一边缘缓存响应消息包括预先为所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及
基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，所述第二边缘缓存响应消息包括所述无线信道信息，以供所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端基于所述无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
可选地，所述基于区块链网络向所述缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息之前，包括
利用预先存储的所述缓存服务请求终端的公钥加密所述第一边缘缓存响应消息；
利用预先存储的所述缓存服务提供终端的公钥加密所述第二边缘缓存响应消息。
可选地，所述边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置；所述响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端步骤，包括
响应于缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于所述请求缓存资源量和所述服务请求终端位置为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端。
可选地，所述响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端之前，所述方法还包括：
接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息；所述边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、所述缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明和服务提供终端签名；
在验证所述服务提供终端签名和所述服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储所述缓存服务提供终端的所述边缘缓存容量消息。
可选地，所述响应于缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于所述请求缓存资源量和所述服务请求终端位置为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，包括：
基于预先存储的所述边缘缓存容量消息获取所述空闲缓存资源量不小于所述请求缓存资源量的缓存服务提供终端；
基于所述服务请求终端位置和服务提供终端位置，从所述空闲缓存资源量不小于所述请求缓存资源量的服务提供终端中，获取距离所述缓存服务请求终端最近的所述缓存服务提供终端。
可选地，所述基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息之后，还包括：
接收所述缓存服务请求终端在边缘缓存完成的情况下发送的资源缓存交易；所述资源缓存交易包含所述缓存服务请求终端的账户地址、所述缓存服务提供终端的账户地址、请求缓存资源量、服务请求终端签名和所述缓存服务请求终端为所述缓存服务请求终端提供的资源回报；
在验证所述服务请求终端签名正确的情况下，将所述资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
本发明第二方面提供一种基站，该基站包括：
处理装置，用于响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；
发送装置，用于基于区块链网络向所述缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，所述第一边缘缓存响应消息包括预先为所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及
还用于基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，所述第二边缘缓存响应消息包括所述无线信道信息，以供所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端基于所述无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
可选地，所述基站还包括：
接收装置，用于接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息；所述边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、所述缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明和服务提供终端签名；
存储装置，用于在验证所述服务提供终端签名和所述服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储所述缓存服务提供终端的所述边缘缓存容量消息。
可选地，所述接收装置，还用于接收所述缓存服务请求终端在边缘缓存完成的情况下发送的资源缓存交易；所述资源缓存交易包含所述缓存服务请求终端的账户地址、所述缓存服务提供终端的账户地址、请求缓存资源量、服务请求终端签名和所述缓存服务请求终端为所述缓存服务请求终端提供的资源回报；
所述发送装置，还用于在验证所述服务请求终端签名正确的情况下，将所述资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
本发明第三方面提供一种基于区块链网络的边缘缓存系统，其特征在于，所述系统包括：缓存服务请求终端、缓存服务提供终端和本发明第二方面提供的所述的基站。
本发明具有如下优点：
本发明提供基于区块链网络的边缘缓存方法、基站和系统。该方法包括：响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，该第一边缘缓存响应消息包括预先为缓存服务请求终端和缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及，基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供该缓存服务请求终端和该缓存服务提供终端基于该无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存，能够减小缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例提供的一种基于区块链网络的边缘缓存方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种基于区块链网络的边缘缓存方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的又一种基于区块链网络的边缘缓存方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于区块链网络的边缘缓存系统的结构示意图。
在附图中：
41：处理装置 42：发送装置
51：缓存服务请求终端 52：缓存服务提供终端
53：基站 54：中心节点
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在物联网环境下，当前终端既可以作为缓存服务的请求者，也可以作为缓存资源的提供者。由于终端的缓存资源有限，一些终端常常会请求附近其他有空闲缓存资源的终端进行信息缓存。
但是在很多情况下，一些终端请求其他终端缓存的是隐私信息，而提供缓存资源的终端安全性难以保证，导致终端进行边缘缓存的安全性低。
为了解决上述难题，本发明提供一种基于区块链网络的边缘缓存方法。其中，该区块链网络是在基站上部署的区块链网络，包含中心节点、多个基站和多个终端。该中心节点具有认证功能和注册功能，能够为基站和终端生成对应的身份信息，该身份信息包含公钥、私钥和身份证明，该中心节点还能够存储各终端的身份信息和账户信息以及各基站的身份信息。基站具有通信功能和计算功能。终端具有缓存功能和计算功能，每个终端既可以作为缓存服务提供终端，也可作为缓存服务请求终端。
每个终端都对应一个账户，该账户可以是钱包账户，该账户的账户地址基于终端的公钥生成。每个终端均可以从中心节点获取其他终端的账户地址，具体地，终端可以将自己的账户地址上传到中心节点的全局账户池，并从该全局账户池下载其他终端的账户地址。
终端和基站之间存在无线链路。在一些实施场景中，该终端可以是手机移动终端，也可以是车载终端。在该终端为车载终端的情况下，各车载终端所在车辆可以通过v2v(vehicle-to-vehicle)链路进行链接。
图1是本发明提供的一种基于区块链网络的边缘缓存方法，应用于基站，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端。
其中，边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置、服务请求终端身份证明、缓存服务请求终端的公钥、服务请求终端签名和第一时间戳。该请求缓存资源量是缓存服务请求终端所需要的缓存资源的大小。服务请求终端位置是该缓存服务请求终端的位置，可以通过经度和纬度表示。服务请求终端身份证明是中心节点为该缓存服务请求终端生成的唯一识别标识。第一时间戳是缓存服务请求终端通过时间戳服务器为该边缘缓存请求签发的时间戳。
需要说明的是，缓存服务请求终端无需随意选择缓存服务提供终端进行交互，而是由基站为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，能够减小缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高了缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。
在一个实施方式中，缓存服务请求终端、缓存服务提供终端和基站均预先创建或者获取各自的全网唯一身份，该全网唯一身份可以是账号、车牌号、生产编号等。中心节点对该缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或者基站各自创建或者获取的全网唯一身份进行认证，认证通过后中心节点注册缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或基站在区块链网络中对应的合法身份，以形成基于许可链的边缘缓存机制。
具体地，中心节点为缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或基站生成各自对应的身份信息，并存储该身份信息。该身份信息包括公钥、私钥和证书。该身份信息的数据格式可以表示为：{PK，SK，Cert}。其中，PK指的是公钥，当缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或者基站在区块链网络中作为交易的一方时，该公钥可以作为交易的原地址，用于验证交易的真实性。SK指的是私钥，该私钥可以用于签名。Cert指的是身份证明，该身份证明是中心节点基于缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或者基站各自创建或者获取的全网唯一身份生成的身份证明，该身份证明可以是证书，该身份证明可以作为缓存服务请求终端、缓存服务提供终端或者基站的唯一识别标识。
在一个实施方式中，该边缘缓存请求是预先经缓存服务请求终端利用基站的公钥加密的请求，这样，即使一些节点非法获取该边缘缓存请求，也无法解密该边缘缓存请求获取缓存服务请求终端的信息。
在一个实施方式中，边缘缓存请求的数据格式可以表示为：
Figure BDA0002938251470000071
其中，vi表示缓存服务请求终端；bj代表基站；Reqvi→bj代表缓存服务请求终端vi发送给基站bj的边缘缓存请求，“→”表示信息流转方向；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥；Sigvi表示服务请求终端签名；Certvi表示服务请求终端身份证明；ts1表示第一时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure BDA0002938251470000081
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符。
在一个实施方式中，基站接收该边缘缓存请求之后，利用自己的私钥解密该边缘缓存请求，获取边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置、服务请求终端身份证明、缓存服务请求终端的公钥、服务请求终端签名和第一时间戳。为了确认该边缘缓存请求是合法的终端发送的请求，避免非法终端攻击，基站验证该缓存服务请求终端是否合法，具体地，基站验证该服务请求终端签名和服务请求终端身份证明，在验证该服务请求终端签名和服务请求终端身份证明均正确后，确认该缓存服务请求终端合法，执行上述步骤S101。在验证该服务请求终端签名或服务请求终端身份证明不正确的情况下，确认该缓存服务请求终端不合法，拒绝执行上述步骤S101，结束流程。
在一些实施例中，为了加快验证过程，基站验证该缓存服务请求终端是否合法的步骤中，采用批量验证的方式，同时验证多个缓存服务请求终端是否合法。
图2是本发明实施例提供的另一种基于区块链网络的边缘缓存方法。在一个实施方式中，基站在响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端之前，即在步骤S101之前，该基于区块链网络的边缘缓存方法还包括以下步骤：
步骤S201，接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息。
其中，边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明、服务提供终端签名和第二时间戳。该空闲缓存资源量是缓存服务提供终端能够提供的缓存资源的大小。服务提供终端位置是该缓存服务提供终端的位置，可以通过经度和纬度表示。服务提供终端身份证明是中心节点为该缓存服务提供终端生成的唯一识别标识。第二时间戳是缓存服务提供终端通过时间戳服务器为该边缘缓存容量消息签发的时间戳。
在一个实施方式中，该边缘缓存容量消息是预先经缓存服务提供终端利用基站的公钥加密的消息。这样，即使一些节点非法获取该边缘缓存容量消息，也无法解密该边缘缓存容量消息获取缓存服务提供终端的信息。
在一个实施方式中，该边缘缓存容量消息的数据格式可以表示为：
Figure BDA0002938251470000091
其中，vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Mesvp→bj代表缓存服务提供终端vp发送给基站bj的边缘缓存容量消息；cvp表示空闲缓存资源量；locvi表示服务提供终端位置；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigvp表示服务提供终端签名；Certvp表示服务提供终端身份证明；ts2表示第二时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure BDA0002938251470000092
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符。
在一个实施方式中，基站接收该边缘缓存容量消息之后，利用自己的私钥解密该边缘缓存容量消息，以获取该边缘缓存容量消息包含的空闲缓存资源量、服务提供终端位置、缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明、服务提供终端签名和第二时间戳。基站解密该边缘缓存容量消息之后，为了确认该边缘缓存容量消息是合法的终端发送的消息，避免非法终端攻击，验证该服务提供终端签名和服务提供终端身份证明。在接收到多个终端的边缘缓存容量消息的情形下，为了加快验证过程，基站可以采用批量验证的方式，同时验证多个缓存服务提供终端的服务提供终端签名和服务提供终端身份证明是否正确。在验证该服务提供终端签名或服务提供终端身份证明不正确的情况下，拒绝存储该缓存服务提供终端的边缘缓存容量消息。
步骤S202，在验证服务提供终端签名和服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储缓存服务提供终端的边缘缓存容量消息。
在一个实施方式中，边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置。上述步骤S101，基站响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端步骤，包括：响应于缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于请求缓存资源量和服务请求终端位置为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端。
具体地，基站基于请求缓存资源量和服务请求终端位置为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端的步骤，包括：
第一步、基于预先存储的边缘缓存容量消息获取空闲缓存资源量不小于该请求缓存资源量的缓存服务提供终端。
第二步、基于服务请求终端位置和服务提供终端位置，从空闲缓存资源量不小于请求缓存资源量的服务提供终端中，获取距离该缓存服务请求终端最近的缓存服务提供终端，该缓存服务提供终端即为基站为缓存服务请求终端匹配的缓存服务提供终端。
其中，缓存服务请求终端和缓存服务提供终端之间的距离可以通过服务请求终端位置和服务提供终端位置计算获得。获取距离该缓存服务请求终端最近的缓存服务提供终端，能够降低缓存服务请求终端与缓存服务提供终端之间的通信干扰，增强通信质量，提高用户体验。
在一些实施例中，各终端可以(缓存服务请求终端和缓存服务提供终端均可以)定期向基站发送边缘缓存容量消息，以定期更新在基站侧存储的各终端的边缘缓存容量消息。基站在接收到缓存服务请求终端的边缘缓存请求时，基于边缘缓存请求和预先存储的各终端最新的边缘缓存容量消息为缓存服务请求终端匹配缓存服务提供终端。
在一个实施方式中，上述步骤S101之后，即基站响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端之后，为该缓存服务请求终端和缓存服务提供终端随机分配无线信道，并基于分配的无线信道的无线信道信息生成第一边缘缓存响应消息和第二边缘缓存响应消息。
其中，第一边缘缓存响应消息是基站向缓存服务请求终端返回的响应消息，包括：服务提供终端位置、分配的无线信道信息、缓存服务提供终端的公钥、基站签名和第三时间戳。该服务提供终端位置是基站匹配的缓存服务提供终端的位置。分配的无线信道的无线信道信息包括无线信道的标识和/或无线信道的频段。该第三时间戳是基站通过时间戳服务器为该第一边缘缓存响应消息签发的时间戳。
第二边缘缓存响应消息是基站向缓存服务提供终端返回的响应消息，包括：请求缓存资源量、服务请求终端位置、分配的无线信道信息、基站签名和第四时间戳。该请求缓存资源量是缓存服务请求终端所需要的缓存资源的大小。分配的无线信道的无线信道信息包括无线信道的标识和/或无线信道的频段。该服务请求终端位置是缓存服务请求终端的位置。该第四时间戳是基站通过时间戳服务器为该第二边缘缓存响应消息签发的时间戳。
在一个实施方式中，基站生成第一边缘缓存响应消息和第二边缘缓存响应消息之后，为了避免分配的无线信道的信道信息泄露，基站利用预先存储的缓存服务请求终端的公钥加密该第一边缘缓存响应消息；以及，利用预先存储的缓存服务提供终端的公钥加密该第二边缘缓存响应消息。
在一个实施方式中，经加密的第一边缘缓存响应消息的数据格式为：
Figure BDA0002938251470000111
第二边缘缓存响应消息的数据格式为：
Figure BDA0002938251470000112
其中，vi表示缓存服务请求终端；vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Respbj→vi表示基站bj发送给缓存服务请求终端vi的第一边缘缓存响应消息，“→”表示信息流转方向；locvp表示服务提供终端位置；chanip表示无线信道信息；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigbj表示基站签名；ts3表示第三时间戳；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥，/>
Figure BDA0002938251470000113
表示经缓存服务请求终端的公钥加密；/>
Figure BDA0002938251470000121
表示基站bj发送给缓存服务提供终端vp的第二边缘缓存响应消息；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；ts4表示第四时间戳；/>
Figure BDA0002938251470000122
表示经缓存服务提供终端的公钥加密。
步骤S102，基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，该第一边缘缓存响应消息包括预先为缓存服务请求终端和缓存服务提供终端分配的无线信道信息，以及，基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供缓存服务请求终端和缓存服务提供终端基于无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
在一个实施方式中，缓存服务请求终端接收该第一边缘缓存响应消息后，利用自身的私钥解密该第一边缘缓存响应消息，获取服务提供终端位置、分配的无线信道信息、缓存服务提供终端的公钥、基站签名和第三时间戳。缓存服务提供终端接收第二边缘缓存响应消息后，利用自身的私钥解密该第二边缘缓存响应消息，获取请求缓存资源量、服务请求终端位置、分配的无线信道信息、基站签名和第四时间戳。
为了避免伪基站攻击，提高终端安全性，缓存服务请求终端利用预存的基站公钥验证第一边缘缓存响应消息中的基站签名，缓存服务提供终端利用预存的基站公钥验证第二边缘缓存响应消息中的基站签名，在缓存服务请求终端和缓存服务提供终端均验证该基站签名正确的情况下，缓存服务请求终端和缓存服务提供终端基于无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存，即缓存服务请求终端和缓存服务提供终端基于无线信道信息建立数据连接后，缓存服务请求终端将需要缓存的数据通过该数据连接发送给缓存服务提供终端以供缓存服务提供终端缓存该数据。
在一些实施例中，缓存服务请求终端通过该数据连接将经该缓存服务请求终端的公钥加密的数据发送给缓存服务提供终端，以避免隐私性的数据泄露。
在一个实施方式中，缓存服务请求终端和缓存服务提供终端各自对应一个账户，该账户可以是钱包账户，缓存服务请求终端和缓存服务提供终端各自账户的账户地址基于各自的公钥生成。缓存服务请求终端预先从中心节点的全局账户池获取终端与账户地址的对应关系表。为了提高用户体验，在缓存服务请求终端将需要缓存的数据通过该数据连接发送给缓存服务提供终端，缓存服务提供终端缓存该数据之后，即边缘缓存完成之后，缓存服务请求终端基于预先获取的终端与账户地址的对应关系表获取该缓存服务提供终端对应的账户地址，并将资源回报由缓存服务请求终端的账户发送至该账户地址对应的账户，即发送至缓存服务提供终端的账户。
在一个实施方式中，在区块链网络中，基站、缓存服务提供终端和缓存服务请求终端均预置边缘缓存智能合约，当基站基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，以及，基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息之后，该预置的边缘缓存智能合约被自动触发。该边缘缓存智能合约包含第一模块和第二模块。其中，第一模块负责执行内容传输，即第一模块用于触发缓存服务请求终端将需要缓存的数据通过该数据连接发送给缓存服务提供终端；第二模块负责回报转移，即第二模块用于触发缓存服务请求终端将资源回报由缓存服务请求终端的账户发送到该缓存服务提供终端的账户。
在一个实施方式中，缓存服务请求终端在将资源回报由缓存服务请求终端的账户发送到该缓存服务提供终端的账户之后，生成资源缓存交易。其中，资源缓存交易包含请求缓存资源量、缓存服务请求终端的账户地址、缓存服务提供终端的账户地址、服务请求终端签名、第五时间戳和缓存服务请求终端为缓存服务请求终端提供的资源回报。该第五时间戳是缓存服务请求终端通过时间戳服务器为该资源缓存交易签发的时间戳。
为了避免资源缓存交易中的信息泄露，缓存服务请求终端在生成资源缓存交易之后，利用基站的公钥加密该资源缓存交易，并将经利用基站的公钥加密的资源缓存交易发送至基站。
在一个实施方式中，资源缓存交易的数据格式可以为：
Figure BDA0002938251470000141
其中，vi表示缓存服务请求终端；vp表示缓存服务提供终端；bj表示基站；Transvi→bj表示由缓存服务请求终端vi发送给基站bj的资源缓存交易；cvi表示请求缓存资源量；coinvi→vp|表示缓存服务请求终端vi为缓存服务请求终端vp提供的资源回报；walletvi表示缓存服务请求终端vi的账户地址；walletvp表示缓存服务提供终端vp的账户地址；Sigvi表示服务请求终端签名；ts5表示第五时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure BDA0002938251470000142
表示该信息经基站的公钥加密；
图3提供又一种基于区块链网络的边缘缓存方法，在一个实施方式中，如图3所示，基站向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息之后，还包括以下步骤：
步骤S301，接收缓存服务请求终端在边缘缓存完成的情况下发送的资源缓存交易。
其中，资源缓存交易包含缓存服务请求终端的账户地址、缓存服务提供终端的账户地址、请求缓存资源量、缓存服务请求终端签名和缓存服务请求终端为缓存服务提供终端提供的资源回报。
在一个实施方式中，基站接收资源缓存交易之后，利用自己的私钥解密该资源缓存交易，获取资源缓存交易包含的上述信息。
为了避免非法终端冒充缓存服务请求终端，基站验证服务请求终端签名是否正确，例如利用预存的缓存服务请求终端的公钥验证服务请求终端签名是否正确，在验证服务请求终端签名不正确的情况下，终端拒绝将资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
步骤S302，在验证服务请求终端签名正确的情况下，将资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
基站将资源缓存交易广播至所属的区块链网络中能够方便后续全网的审计和验证。其中，广播至所属的区块链网络中的资源缓存交易将被封装到区块中，该区块采用防篡改的数据结构存储资源缓存交易。多个区块通过哈希指针按线性时间顺序链接，形成区块链。
本发明实施例提供一种基于区块链网络的边缘缓存方法，首先，响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，然后，基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，该第一边缘缓存响应消息包括预先为缓存服务请求终端和缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及，基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供该缓存服务请求终端和该缓存服务提供终端基于该无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存，能够减小缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。
本发明实施例提供一种基站，如图4所示，该基站包括：处理装置41和发送装置42。
其中，处理装置41，用于响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端。
需要说明的是，缓存服务请求终端无需随意选择缓存服务提供终端进行交互，而是由处理装置41为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，减小了缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高了缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。
在一个实施方式中，该基站还包括接收装置、加解密装置和验证装置。接收装置接收该边缘缓存请求之后，加解密装置利用自己的公钥解密该边缘缓存请求，获取边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置、服务请求终端身份证明、缓存服务请求终端的公钥、服务请求终端签名和第一时间戳。为了确认该边缘缓存请求是合法的终端发送的请求，避免非法终端攻击，验证装置验证该缓存服务请求终端是否合法，具体地，验证装置验证该服务请求终端签名和服务请求终端身份证明，在验证该服务请求终端签名和服务请求终端身份证明均正确后，确认该缓存服务请求终端合法，处理装置41执行响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端的步骤。
在一个实施方式中，基站还包括存储装置。上述接收装置，还用于接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息。其中，边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明和服务提供终端签名。存储装置，用于上述验证装置在验证服务提供终端签名和服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储缓存服务提供终端的边缘缓存容量消息。
在一个实施方式中，边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置。上述处理装置，具体用于：响应于缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于请求缓存资源量和服务请求终端位置为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，具体地，首先，基于预先存储的边缘缓存容量消息获取空闲缓存资源量不小于请求缓存资源量的缓存服务提供终端，然后，基于服务请求终端位置和服务提供终端位置，从空闲缓存资源量不小于请求缓存资源量的服务提供终端中，获取距离缓存服务请求终端最近的缓存服务提供终端。
在一个实施方式中，基站还包括生成装置，用于生成第一边缘缓存响应消息和第二边缘缓存响应消息。其中，第一边缘缓存响应消息是基站向缓存服务请求终端返回的响应消息，包括：服务提供终端位置、分配的无线信道信息、缓存服务提供终端的公钥、基站签名和第三时间戳。第二边缘缓存响应消息是基站向缓存服务提供终端返回的响应消息，包括：请求缓存资源量、服务请求终端位置、分配的无线信道信息、基站签名和第四时间戳。
发送装置42，用于基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，其中，第一边缘缓存响应消息包括预先为所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及，还用于基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供缓存服务请求终端和缓存服务提供终端基于无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
在一个实施方式中，上述接收装置，还用于接收缓存服务请求终端在边缘缓存完成的情况下发送的资源缓存交易。该资源缓存交易包含缓存服务请求终端的账户地址、缓存服务提供终端的账户地址、请求缓存资源量、服务请求终端签名和缓存服务请求终端为缓存服务请求终端提供的资源回报；上述发送装置42，还用于在验证服务请求终端签名正确的情况下，将资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
本实施例提供的基站中各装置的工作方式与应用于基站的基于区块链网络的边缘缓存方法中各步骤对应，因此，基站中各装置的详细工作方式可参见本实施例提供的基站的基于区块链网络的边缘缓存方法。
本发明实施例提供一种基站，处理装置响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，发送装置基于区块链网络向缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，该第一边缘缓存响应消息包括预先为缓存服务请求终端和缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及，还基于区块链网络向缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，该第二边缘缓存响应消息包括无线信道信息，以供该缓存服务请求终端和该缓存服务提供终端基于该无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存，能够减小缓存服务请求终端连接到不合法终端的风险，提高缓存服务请求终端进行边缘缓存的安全性。
本发明实施例还提供一种基于区块链网络的边缘缓存系统，如图5所示，该系统包括：缓存服务请求终端51、缓存服务提供终端52和上述实施例所提供的基站53。该基于区块链网络的边缘缓存系统还包括中心节点54。
需要说明的是，本发明实施例仅为示例性说明，在实际的应用场景中，基于区块链网络的边缘缓存系统中可以包含多个缓存服务请求终端，多个缓存服务提供终端和多个基站。
上述缓存服务请求终端、缓存服务提供终端、基站和中心节点的详细描述见上述实施例，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于区块链网络的边缘缓存方法，其特征在于，所述方法包括：
接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息；所述边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、所述缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明和服务提供终端签名；
所述边缘缓存容量消息的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000011
其中，vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Mesvp→bj代表缓存服务提供终端vp发送给基站bj的边缘缓存容量消息；cvp表示空闲缓存资源量；locvi表示服务提供终端位置；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigvp表示服务提供终端签名；Certvp表示服务提供终端身份证明；ts2表示第二时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure FDA0004237145390000012
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符；
在验证所述服务提供终端签名和所述服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储所述缓存服务提供终端的所述边缘缓存容量消息；
响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；
所述边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置；所述响应于所述缓存服务请求终端发送的所述边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端步骤，包括
响应于所述缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于所述请求缓存资源量和所述服务请求终端位置为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；
所述边缘缓存请求的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000021
其中，vi表示缓存服务请求终端；bj代表基站；Reqvi→bj代表缓存服务请求终端vi发送给基站bj的边缘缓存请求，“→”表示信息流转方向；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥；Sigvi表示服务请求终端签名；Certvi表示服务请求终端身份证明；ts1表示第一时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure FDA0004237145390000022
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符；
利用预先存储的所述缓存服务请求终端的公钥加密第一边缘缓存响应消息；
利用预先存储的所述缓存服务提供终端的公钥加密第二边缘缓存响应消息；
所述经加密的第一边缘缓存响应消息的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000023
所述经加密的第二边缘缓存响应消息的数据格式为：/>
Figure FDA0004237145390000024
其中，vi表示缓存服务请求终端；vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Respbj→vi表示基站bj发送给缓存服务请求终端vi的第一边缘缓存响应消息，“→”表示信息流转方向；locvp表示服务提供终端位置；chanip表示无线信道信息；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigbj表示基站签名；ts3表示第三时间戳；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥，/>
Figure FDA0004237145390000031
表示经缓存服务请求终端的公钥加密；/>
Figure FDA0004237145390000032
表示基站bj发送给缓存服务提供终端vp的第二边缘缓存响应消息；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；ts4表示第四时间戳；/>
Figure FDA0004237145390000033
表示经缓存服务提供终端的公钥加密；
基于区块链网络向所述缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，所述第一边缘缓存响应消息包括预先为所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及
基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，所述第二边缘缓存响应消息包括所述无线信道信息，以供所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端基于所述无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应于缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于所述请求缓存资源量和所述服务请求终端位置为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端，包括：
基于预先存储的所述边缘缓存容量消息获取所述空闲缓存资源量不小于所述请求缓存资源量的缓存服务提供终端；
基于所述服务请求终端位置和服务提供终端位置，从所述空闲缓存资源量不小于所述请求缓存资源量的服务提供终端中，获取距离所述缓存服务请求终端最近的所述缓存服务提供终端。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息之后，还包括：
接收所述缓存服务请求终端在边缘缓存完成的情况下发送的资源缓存交易；所述资源缓存交易包含所述缓存服务请求终端的账户地址、所述缓存服务提供终端的账户地址、请求缓存资源量、服务请求终端签名和所述缓存服务请求终端为所述缓存服务请求终端提供的资源回报；
在验证所述服务请求终端签名正确的情况下，将所述资源缓存交易广播至所属的区块链网络中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述缓存服务请求终端、所述缓存服务提供终端为不同车辆的车载终端。
5.一种基站，其特征在于，所述基站包括：
接收装置，用于接收缓存服务提供终端发送的边缘缓存容量消息；所述边缘缓存容量消息包含空闲缓存资源量、服务提供终端位置、所述缓存服务提供终端的公钥、服务提供终端身份证明和服务提供终端签名；所述边缘缓存容量消息的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000051
其中，vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Mesvp→bj代表缓存服务提供终端vp发送给基站bj的边缘缓存容量消息；cvp表示空闲缓存资源量；locvi表示服务提供终端位置；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigvp表示服务提供终端签名；Certvp表示服务提供终端身份证明；ts2表示第二时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure FDA0004237145390000052
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符；
存储装置，用于在验证所述服务提供终端签名和所述服务提供终端身份证明均正确的情况下，存储所述缓存服务提供终端的所述边缘缓存容量消息；
处理装置，用于响应于缓存服务请求终端发送的边缘缓存请求，为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；所述边缘缓存请求包含请求缓存资源量、服务请求终端位置；所述边缘缓存请求的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000053
其中，vi表示缓存服务请求终端；bj代表基站；Reqvi→bj代表缓存服务请求终端vi发送给基站bj的边缘缓存请求，“→”表示信息流转方向；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥；Sigvi表示服务请求终端签名；Certvi表示服务请求终端身份证明；ts1表示第一时间戳；PKbj表示基站的公钥；/>
Figure FDA0004237145390000061
表示经基站的公钥加密；“||”表示信息的分隔符；
所述处理装置，还用于响应于所述缓存服务请求终端发送的资源缓存请求，基于所述请求缓存资源量和所述服务请求终端位置为所述缓存服务请求终端匹配对应的缓存服务提供终端；
所述处理装置，还用于利用预先存储的所述缓存服务请求终端的公钥加密第一边缘缓存响应消息；以及还用于利用预先存储的所述缓存服务提供终端的公钥加密第二边缘缓存响应消息；所述经加密的第一边缘缓存响应消息的数据格式为：
Figure FDA0004237145390000062
所述经加密的第二边缘缓存响应消息的数据格式为：/>
Figure FDA0004237145390000063
其中，vi表示缓存服务请求终端；vp表示缓存服务提供终端；bj代表基站；Respbj→vi表示基站bj发送给缓存服务请求终端vi的第一边缘缓存响应消息，“→”表示信息流转方向；locvp表示服务提供终端位置；chanip表示无线信道信息；PKvp表示缓存服务提供终端的公钥；Sigbj表示基站签名；ts3表示第三时间戳；PKvi表示缓存服务请求终端的公钥，/>
Figure FDA0004237145390000064
表示经缓存服务请求终端的公钥加密；/>
Figure FDA0004237145390000065
表示基站bj发送给缓存服务提供终端vp的第二边缘缓存响应消息；cvi表示请求缓存资源量；locvi表示服务请求终端位置；ts4表示第四时间戳；/>
Figure FDA0004237145390000066
表示经缓存服务提供终端的公钥加密；
发送装置，用于基于区块链网络向所述缓存服务请求终端发送第一边缘缓存响应消息，所述第一边缘缓存响应消息包括预先为所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端分配的无线信道信息；以及
所述发送装置还用于基于区块链网络向所述缓存服务提供终端发送第二边缘缓存响应消息，所述第二边缘缓存响应消息包括所述无线信道信息，以供所述缓存服务请求终端和所述缓存服务提供终端基于所述无线信道信息建立数据连接以进行边缘缓存。
6.一种基于区块链网络的边缘缓存系统，其特征在于，所述系统包括：缓存服务请求终端、缓存服务提供终端和权利要求5所述的基站。
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