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专利号: 2020109855195
申请人: 嘉兴学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于综合信任评价的边缘计算协同盟员发现方法,其特征在于,假设某时刻边缘计算系统中有n个节点m条边,形成的网络拓扑形式化描述为G(V,E),E为网络的邻接矩阵,若节点i与节点j相连,则eij=1,否则eij=0,V={1,2,3,...,n}表示所有服务器节点集合,假设节点加入网络后自主广播其算力、存储资源信息,主节点在信息生存周期内通过自动冲洗缓存资源相关信息,保存在本地数据库并不断进行更新;具体包括如下步骤:

1)通过节点连接度建模节点间服务概率,根据节点平均服务时长分析网络拓扑结构稳定度,构建节点间可协同连通概率模型;以节点间交互次数、交互成功率特征评价节点直接信任度,利用邻居推荐信任,采用改进均方差过滤作弊节点,融合直接、间接信任度构建时效节点综合信任度量化模型;

2)利用节点算力、存储、带宽、综合信任度评价节点综合性能,依据协同盟员发现策略选择满足需求的协同服务节点,构建可信协同服务盟员集;

3)利用节点自私、理性的行为特性,以节点信任、可用服务资源构建节点收益效用模型,通过演化重复博弈,验证所发现的协同服务集具有纳什均衡稳态,构建可信协同服务簇;

4)设计改进的贪心算法优化聚合分簇,构建虚拟协同服务池,协同执行计算任务,以负载均衡能力、丢包率、延迟、任务完成率为指标衡量构建的协同盟员簇的性能,验证发现协同服务盟员策略效率;

步骤4),具体包括如下步骤:

4‑1)构建盟员节点j的优先级函数gj表达式为:

其中, 为节点j的综合能力,Rtt(i,j)为盟主节点i到盟员节点j的网络延迟;

4‑2)根据盟主节点的负载和平均连通概率构建盟主节点的负载均衡函数f(i)表达式为:其中,Qi为盟主节点的负载阈值,ξ接受节点i任务请求并发控制系数,ΔQi为负载自适应动态调节增量;

4‑3)根据盟主节点负载均衡性与盟员节点优先级构建评价盟主节点i所构成的簇的适应性函数η(i)表达式为:通过改进的贪心算法求解,优化聚合分簇;

所述的改进的贪心算法,具体步骤描述如下:

4‑3‑1)设预期簇数量为k,以综合性能评价最优的前k个节点为初始聚合中心;

4‑3‑2)对于每个聚类中心,按公式(15)、公式(16)计算邻接节点的优先级和负载增量,按公式(16)计算f(i),若f(i)>0条件下,贪心获取归入同一协同服务簇;若没有更多的节点加入,则在协同服务簇中选择优先级最高的节点成为新的聚合中心重复4‑3‑2),否则停止加入;

4‑3‑3)若系统仍存在未加入协同服务簇的节点,则根据贪心原则,选择 最优的节点成为新的聚合中心,重复4‑3‑2),直至所有节点都加入协同服务簇;

4‑3‑4)记当前解X={S1,S2,...,Sk},按公式(18)统适应值η(X);

4‑3‑5)令t=0,t<tmax,执行:

随机选择系统中的一个节点,将该节点所有邻接节点退出当前协同服务簇,重复4‑3‑

2)形成新的协同服务簇;重新计算当前解X′={S1′,S2′,...,Sk′},计算系统适应值η(X′);

若η(X′)>η(X),则记录X′={S1′,S2′,...,Sk′}为最优解;否则t++;

4‑3‑6)根据最优解构建边缘计算协同服务簇,映射协同服务资源,初始化协同服务池;

4‑4)构簇完成形成的资源池X={S1,S2,…,Sk|j∈Si,j=1,2,...,n},为保障协同服务质量,根据资源池的性能动态聚合最优资源,构建资源池性能的评价函数η(X)表达式为:其中,Si为盟主节点i构成的服务簇,k为构建的簇的数量;

5)协同服务完成,对此次协同服务质量做出评价,在局部网络中更新推送协同服务节点信任信息;周期更新协同服务节点特征数据库。

2.根据权利要求1所述的一种基于综合信任评价的边缘计算协同盟员发现方法,其特征在于,所述步骤1),具体包括如下步骤:

1‑1)任意节点k到达节点i的概率p(i)的公式为:其中,ζ(i)为节点i的连接度,N(i)为节点i的邻居节点构成的集合,j为节点i的邻居节点;

online

在任意时段t内节点i的稳定度概率pi 的公式为:

其中,T表示一个观察周期,tk,out、tk,in分别表示在观测期T内节点下、上线时刻;

1‑2)由公式(1)、(2)构建边缘网络任意节点k到达盟主节点i可协同的连通概率P(i):

1‑3)节点j对节点i的直接信任度Ti:

(t)

其中,Ti,j 表示t时段节点j对节点i的直接信任度,sij表示t时段节点j为节点i服务成功的次数,fij表示节点j为节点服务i失败的次数,f(εi)为惩罚函数,k1表示与节点i有直接信任的节点个数;

1‑4)根据不同的推荐情形及推荐者行为可信度,构建节点i的推荐信任度ri:其中,ri,j表示节点j对节点i的推荐度,Ti,m表示节点i与推荐节点m的直接信任度,Tm,j表示节点m与推荐节点j的直接信任度,k2为推荐者的个数;

1‑5)通过计算推荐信任度的均方根判别是否是协同作弊的恶意节点,若均方根 小于其下界θ,则认为该节点是恶意节点,以小概率p接收该次推荐,否则以概率1‑p接收,并对推荐信任度公式(5)的ri进行修正,修正后的推荐信任度Ri为:放弃本次推荐

其中, 表示均方根,P(i)任意节点k到达盟主节点i可协同的连通概率;

1‑6)节点i的动态信任值表示如下:

ωl为个观察周期Tl对应的权重:

其中,μ为时间衰减系数,t0为初始时刻。

3.根据权利要求1所述的一种基于综合信任评价的边缘计算协同盟员发现方法,其特征在于,所述步骤2),具体包括如下步骤:

2‑1)假设各个属性之间相互独立,每个节点特征向量表示为Xi=(ci,si,Trustnew(i)),节点的综合性能 表达式为:* *

其中,ci、si、Trust(i)分别表示归一化处理后的计算能力、共享存储、λ为权重因子;

2‑2)当节点综合评价 大于或者等于阈值ψ,节点加入可信协同服务集合;当节点综合评价 低于阈值ψ,不参与可信协同服务集构建,但仍保留其在网络中,保持网络的动态稳定性。

4.根据权利要求1所述的一种基于综合信任评价的边缘计算协同盟员发现方法,其特征在于,所述步骤3),具体包括如下步骤:

3‑1)假设任一博弈中,i表示节点自身,‑i指不包含节点i的其他相邻的博弈节点,在一个阶段末尾时获得的收益为Bs,在这一阶段消耗的资源为Cs,因此,节点在每一时间槽tn的效用函数 表达式为:则在观察期T内节点的效用函数Ui表达式为:

其中,μ1为节点收益在每个时段的折扣比率;

3‑2)假设节点以协作策略开始博弈,在以后的博弈阶段,节点i都模仿其对手‑i上一阶段的行为;设第1阶段,所有节点协作都维持概率为1,这样协作一直维持下去;第2阶段,节点i因其属性特征和稳定度改变自身策略,即协作概率改变为 则其对手‑i在第3阶段的协作概率改为 节点i在第3阶段模仿对手在第2阶段的协作概率,即 经过重复博弈,最终产生节点的协作概率序列为:

其中,节点在时间槽tn改变自身策略的协作概率ρ与节点自身的属性和稳定度有关,综合评价越高,改变后的协作概率就越大,表达式如下;

3‑3)将(12)式代入(11)式得到节点i最终的收益表达式为:只有Ui≥0节点才会采取该策略,所以,当 节点取该策略达到纳什均衡稳态,构建可信协同服务簇。