一种新的移动边缘计算区块链技术体系：一致性机制和可扩展性方案

我们回顾了传统区块链和新的分布式账本技术中最重要的共识协议，以及区块链和边缘计算集成带来的不同应用和用例。特别地，我们描述了底层一致性协议如何影响不同DLT系统在边缘计算中的应用，重点是当前可扩展性和性能方面的研究趋势。我们列出了火币网、hyperledger和物联网在四个主要用例中的主要优缺点：

（一） 协调边际资源和服务，

（二） 边际服务市场的实现，

（三） 加强个人边缘服务的安全、隐私或身份管理，

（四） 为工业物联网的数据管理提供一个框架。

本文摘自arXi关于云计算技术的**论文

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概要

移动边缘计算（MEC）和下一代移动网络的建立破坏了智能和自主系统的互联。这将对许多领域产生影响，从物联网到智能移动机器人。在固有的分布式体系结构中集成这样多种MEC服务需要一个健壮的系统来管理硬件资源、平衡网络负载和保护分布式应用程序。区块链技术已经成为管理MEC服务的解决方案，具有一致的协议和数据完整性检查，从而实现透明高效的分布式决策。除了透明度之外，从安全角度来看，这些好处也是显而易见的。然而，区块链技术在可扩展性方面面临巨大挑战。在本章中，我们将回顾成熟和下一代区块链体系结构中的现有共识协议和可伸缩性技术。因此，我们评估了管理MEC服务的**解决方案，并讨论了可用替代方案的优缺点。

1简介

物联网（IOT）的范围在过去十年不断扩大，覆盖了一个覆盖多个领域的更大生态系统。一些最突出的研究方向是智能城市[1，2]、车辆技术[3，4]或智能医疗系统[5，6，7]。在所有这些领域，一个共同的因素是，物联网系统正朝着更为分布式的体系结构发展[8]。
更传统的以云为中心的架构已经在边缘计算范式中得到了具体化[9，10，11]。同时，新技术的设计从一开始就越来越考虑到去中心化性。其中，区块链技术将成为近期技术格局崩溃的关键驱动力之一[12,13]。去中心化也是互联网3.0和工业4.0革命的基石。

区块链技术已经成为去中心化和分布式物联网系统背后的驱动力，提供了安全性[15]、信任度[16,17]、数据管理[18]、点对点交易[19]和容错中间件[20]。区块链平台可分为两种主要类，这取决于它们如何管理对其适用性有直接影响的用户凭据：（I）未经许可的或公开的，以及（II）经许可的、私有的或联合的区块链。它们之间的区别在于，公共区块链是基于状态等价的匿名节点，而联盟或私有区块链则引入不同类的节点和权限，其中一些节点和权限需要身份验证才能执行某些操作。尽管对未授权区块链的信任是共享和分发的，但在授权区块链中，一系列验证节点表示受信任权限[21]。

阻碍物联网系统更广泛采用区块链的主要问题之一是可伸缩性，这是火币体系结构的固有问题，许多研究人员一直在解决这个问题[22，23]。尽管智能合约在物联网和一般分布式系统中具有巨大潜力，但其可扩展性和性能与区块链系统的整体性能密切相关[24]。然而，近年来的许多进展已经证明，新技术能够为下一代区块链系统带来显著更高的可扩展性和性能。其中，elastico**在未经许可的区块链中实现分片协议[25]。分片技术是将区块链中的节点分布到子链上进行并行验证，从而提高吞吐量和减少延迟的技术。**的可伸缩区块链omniledger[26]报告了比elastico更好的可伸缩性，并承诺在网络中形成足够多的节点时提供isa级别的延迟和吞吐量。

由于区块链系统的分布式性质和分布式账本技术（DLT）的普遍性，集成它们的物联网系统必须有自己的分布式体系结构。因此，在大多数情况下，区块链自然会在边缘层进行整合，而边缘层是典物联网系统中分布最广、联系最紧密的一层。虽然可以认为传感器和执行器更去中心化，但它们不一定能够在节点之间通信。通过这一章，我们使用区块链和分布式账本的术语。然而，分布式账本技术（DLT）通常用于包含更多的通用系统，这些系统本身并不实现区块链，而是依赖于其他类的网络或数据管理架构。一个例子是iota，它使用非循环有向图来表示更一般的数据结构。本文的其余部分将深入探讨移动边缘计算的本质及其与区块链/分布式账本技术的集成。

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