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user: 3. 系统模型 本文提出了一个三层体系结构来处理信任和效率问题。该体系结构由物理网络层、区块链边缘层和网络层组成。每个存储终端被设为 V = { V 1 ， V 2 ， V 3 ， ⋯ ， V M } ，缓存节点和域名解析节点被定义为 B c = { B c ， 1 ， B c ， 2 ， B c ， 3 ， ⋯ ， B c ， N } ， B r = { B r ， 1 ， B r ， 2 ， B r ， 3 ， ⋯ ， B r ， O } 。每层的方程式被定义如下： 图2. 边缘计算架构 图3. 区块链系统模型 1) 物理网络层：物联网采用大量的固定和移动终端，实现监控。本结构中，无人机以及小型基站配备了足够的缓存，负责收集数据并传输到其他层。由于边缘节点之间的移动性和不安全的访问控制系统，本结构提高了对实时响应和边缘安全性的高标准。 2) 区块链边缘层：区块链边缘层节点包含两种节点：缓存节点和域名解析节点。解析节点负责解析域名、验证交易并将块提交到区块链网络。缓存节点用于缓存终端所需的内容。通过认证系统，这些边缘节点可以提供边缘认证服务，并及时同步认证数据，以监测边缘节点的活动。 3) 区块链网络层：区块链网络提供分散的服务，通过HyperledgerFabric存储终端信息和创建智能合同。HyperledgerFabric是一个可定制的区块链平台，有智能合同。作为一个分布式账本，Hyperledger使用优化的PBFT算法有序地存储身份验证日志。分类账中的每个记录器充当时间约束和唯一的密码签名，实现终端的活动可追溯性。 我们对注册验证ECC加密结构，以及PBFT算法的优化如下： a) 共识算法优化 本文采用联盟链建立可信认证系统。在区块链中，有不同种类的共识算法，如工作证明、利益证明(PoS)、委托PoS (DPoS)、时间证明(PoET)和PBFT [ 14 ]。通常，共识算法可以分为三个部分：验证身份，选择节点和同步区块链中的数据。为了满足高实时性的要求，我们采用了不需要令牌的PBFT算法。大多数政府和大企业在联盟链中是可信的，可以当做联盟节点。在这种情形下，我们提出了PBFT算法的优化去提高可信效率。此外，为了减轻区块链的存储和计算负担，由边缘节点执行解决和记录由多个终端生成的数据的任务。这样，共识算法只用于验证身份并将身份验证日志存储在区块链中，实现数据可追溯，防止数据篡改。 考虑到构成联盟链的大多数联盟对等点都是可信的，因此提出了一种优化的PBFT算法，其中主要联盟节点是通过循环选择的。联盟节点在收到认证结果后，通过优化的PBFT算法将认证日志写入分类账。假设有N个联盟节点。在每一轮达成共识的过程中，将选出一位同行作为演讲，而其他同行则作为候选节点。演讲节点对协商一致结果没有影响，允许主持协商一致进程N次。 演讲节点Nx由选择出，其中h是当前块高度。边缘节点可以向联盟同行广播认证结果。定义t以表示生成块的时间间隔。在t时间间隔后，Nx给所有候选节点广播消息。v表示身份标识，d是消息摘要，Sigx是演讲节点的摘要签名。在接收到pre_prepare消息后，候选者验证消息和签名，如果消息为真，Ni将内容广播出去，让其余节点认证。如果这个消息超过2f + 1不同的候选节点接收到，则Ni广播消息，提交，女巫节点的数量不能超过 。当接收超过 提交消息时，演讲节点可以确认协商一致已经完成，并在区块链账本中生成一个块。认证日志在边缘节点中广播，并更新其分类账。如验证失败，则块将被丢弃，下一轮协商一致将被执行。 b) ECC 作为一种公钥密码学，ECC确保了安全性，这取决于计算是随机点的点乘法，以及无法计算给定原始点的倍数曲线和积点 [ 15 ]。 椭圆曲线E是在质数有限场Ep上的平面曲线，由方程定义 y = x 3 + a x + b 。在E上的所有点和无穷点O形成一个循环群G。考虑两个相同质次的循环群G 1 和G 2 ，G 1 是加性循环群，G 2 是乘法循环群。定义 e : G 1 × G 1 → G 2 具有双线性映射的基本性质。 非简并性：存在 P ， Q ∈ G 1 ，使得 e ( P ， Q ) = 1 。 双线性： e ( P + R ， Q ) = e ( P ， Q ) ⋅ e ( P ， R ) ， e ( a P + b Q ) = e ( P ， Q ) a b ， ∀ a ， b ∈ Z q ， ∀ P ， Q ， R ∈ G 1 。 可计算性： e ( P + R ， Q ) ， ∀ P ， Q ∈ G 1 为了保护终端和区块链边缘节点的身份私密性和通信安全性，本文设计了一种基于ECC的非对称密码算法。算法由四个步骤组成：设置、主体、签名和验证。 设置：假定一个安全参数k，一个边缘节点选择两组数G 1 ，G 2 ，排列顺序相同。然后，它选择一个数 s ∈ Z q * 作为节点的私钥，计算主钥 P K B E = s ⋅ P ，这个钥匙对被用来加密和解密消息，防止女巫攻击等恶意攻击。我们选择两个哈希对： H 1 : { 0 ， 1 } * × G 1 → Z q * ， H 2 : { 0 ， 1 } * × G 1 × G 1 → Z q * 主体：根据智能合约，区块链分配一个唯一的ID i d j 给 V j ，根据名称解析策略， V j 可以在附近的缓存节点中进行身份验证 B c ， n 。 B c ， n 会选择一个随机数 r j ∈ Z q * 。以下是可以计算用于产生主签名的公式： R j = r j ⋅ P h j = H 1 ( i d j | | R j | | P K B E ) δ j 1 = ( r j + ( h j ⋅ s ) mod q ) − 1 ⋅ P 利用非对称加密，区块链保证了广播中的数据完整性和安全性。 V j 可以确认接收到的消息的可靠性，并确保块记录信息在区块链网络中被“链式”记录。由于它们在生成终端签名和验证身份方面发挥着重要作用，这些参数应保持加密。 签名：当用户 V j 进入缓存节点 B c ， i 的覆盖范围时，DDNS解析它的IP地址并更改认证节点。 V j 需要通过传递数字签名来获得身份认证。随机选取一个数字 x j ∈ Z q * 当做私钥，同时 V j 计算相对应的公钥 P K j = x j ⋅ P 。给定消息m和公共参数，可以得出 X j = H 2 ( i d j | | P K j | | R j | | P K B E | | m ) δ j 2 = ( X j ⋅ ( r j + h j ⋅ s mod q ) + x j ) − 1 ⋅ P 验证。 ( X j ， δ j 2 ) 将当做签名被传至 B c ， i 。当接到消息时， B c ， i 会根据 e ( δ j 2 ， X j ⋅ ( R j + h j ⋅ P K B E ) + P K j ) = e ( P ， P ) 。若验证成功， B c ， i 会传输可信结果在解析节点中，通过改进的拜占庭共识算法生成一个新区块。检验方程如下： e ( δ j 2 ， X j ⋅ ( R j + h j ⋅ P K B E ) + P K j ) = e ( ( X j ⋅ ( r j + h j ⋅ s ) + x j ) − 1 ⋅ P ， ( X j ⋅ ( r j + h j ⋅ s ) + x j ) ⋅ P ) = e ( P ， P ) ( X j ⋅ ( r j + h j ⋅ s ) + x j ) − 1 ⋅ ( X j ⋅ ( r j + h j ⋅ s ) + x j ) = e ( P ， P ) 正如 [ 16 ] 所示，区块链的分散性质可以使对特定实体的分布式拒绝服务(DDoS)攻击无效，因为每个联盟同行都形成了CONSO基于协商一致算法的RTON区块链可以验证数据的有效性。此外，随着智能契约中所提出的密码学定义，从终端或边缘节点发送的消息被加密。由于无法计算给定的ECC结果，使得攻击者几乎无法计算正确的数字签名。因此，系统是可信的。