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专利号: 2022101114714
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,包括:构建系统模型和数字孪生安全鉴权系统,对数字孪生安全鉴权系统进行初始化;用户向服务器提出任务卸载请求;数字孪生层根据用户任务卸载请求信息对服务器进行筛选,得到符合卸载请求的服务器;将用户的任务卸载到筛选出的服务器;

数字孪生层根据用户任务卸载请求信息对鉴权后的服务器进行筛选的过程包括:S1:计算第一分类信息增益和第二分类信息增益;

第一分类信息增益计算过程为:

步骤1:获取服务器被选取中的概率psel;

步骤2:根据psel计算服务器的基尼值Gini(F);

步骤3:根据基尼值计算服务器的基尼系数Gini_index(F,sg);

步骤4:根据基尼值Gini(F)和基尼系数Gini_index(F,sg)计算第一分类信息增益Gsg(F);

第二分类信息增益计算过程包括:

步骤1:获取用户端的数据集;并对数据集中的数据进行升序排序,并按从小到大依次用样本两个相邻值的中间值作为分割点ξi,1≤i<NF‑1,NF为样本值数量;

步骤2:将数据集中的样本按照大于此分割点和小于此分割点的分类方式分为两组,并计算各分割点的二分类基尼系数Gini_index(F,ξi);

步骤3:根据二分类基尼系数筛选出分类效果最好的分割点

步骤4:根据分类效果最好的分割点和二分类基尼系数计算第二分类信息增益Ggs(F);

S2:将第一分类信息增益和第二分类信息增益进行对比,若第一分类信息增益大于第二分类信息增益,则执行先验证服务器安全性后验证信道增益的服务器筛选策略;若第一分类信息增益小于等于第二分类信息增益,则执行先验证信道增益后验证服务器安全性的服务器筛选策略;

S3:将所有的符合卸载要求的服务器进行集合,并获取符合要求的服务数量;判断符合要求的服务数量是否满足子任务分配数,若满足,则结束,若不满足,则返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,数字孪生安全鉴权系统初始化的过程包括:设置系统参数群 和密钥群 在系统参数群 中随机生成参数S,选择正整数 作为主密码参数;根据参数S和正整数w计算系统公钥Kpub=wS;选取两个杂凑函数 和 则系统的隐私公开公共参数为 其中 表示系统参数群, 表示密钥群,S表示随机生成参数,Kpub表示系统公钥,H1表示第一杂凑函数,H2表示第二杂凑函数。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,执行先验证服务器安全性后验证信道增益的服务器筛选策略包括:步骤1:采用数字孪生安全鉴权系统对用户端和边缘服务器进行鉴权,若用户端和边缘服务器鉴权失败,则该边缘服务器不符合任务卸载要求;若鉴权成功,则执行步骤2;

步骤2:获取用户端的任务信息,根据任务信息将任务划分为本地任务和卸载任务;

步骤3:获取卸载任务的信息,该信息包括任务分配数、最大可容忍时延和最小错误概率;

步骤4:根据卸载任务信息设置信道增益阈值;将用户端与服务端的信道增益与设置的信道增益阈值进行对比,若用户端与服务端的信道增益大于等于设置的信道增益阈值,则该服务器符合卸载要求;否则该服务器不符合卸载要求;

步骤5:将所有的符合要求的服务器进行集合输出。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,采用数字孪生安全鉴权系统对用户端和边缘服务器进行鉴权的过程包括:步骤11:将用户终端和服务器输入到数字孪生安全鉴权系统;数字孪生安全鉴权系统为用户终端和服务器分别分发身份标识码和随机身份标识码;

步骤12:用户终端通知数字孪生DT层存在卸载任务,并请求DT层选择合适的服务器mthMES;

步骤13:用户端利用卸载请求信息Mm=(RIDuser||IDm||Ts)和私钥wH1(IDm)计算签名ζm=H2(M)·wH1(IDm);其中,||表示信息数据连接,Ts表示时间戳,RIDuser表示用户端的身份标识码,IDm表示服务器的随机身份标识码,w表示随机正整数,H1表示第一杂凑函数,H2表示第二杂凑函数,M表示卸载请求信息;

步骤14:用户端将{Mm,ζm}发送给筛选出的服务器mthMES,并计算用户端与服务器mthMES的对称密钥Kuser‑mth=e(wH1(RIDuser),H1(IDm));其中,e为 和 的线性映射;

步骤15:服务器mthMES接收到{Mm,ζm}后,检查卸载请求信息的时间戳Ts的准确性,若不准确,则鉴权失败,若准确,则根据系统公开参数计算服务器mthMES的对称密钥Kmth‑user=e(H1(RIDuser),wH1(IDm));

步骤16:将服务器mthMES的对称密钥与用户端的对称密钥进行匹配,若不匹配,则鉴权失败,若匹配,则服务器mthMES生成校验码Cm=H2(Kmth‑user||RIDuser||IDm),并将校验消息{RIDuser,IDm,Cm}发送给用户端;

步骤17:用户端收到校验消息后生成验证码Cuser=H2(Kuser‑mth||RIDuser||IDm),验证Cm与Cuser的一致性,若通过验证,则该服务器为可安全连接服务器,否则该服务器不可连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,根据卸载任务信息设置信道增益阈值的过程包括:D D

步骤1:获取系统模型的用户段占用的带宽BHz和时延T ,根据BHz和时延T 计算用户的D可用信道数,即N=BT;

步骤2:获取用户端与服务器的信道状态信息矩阵gm,并根据信道状态信息矩阵计算用户端与服务器的后处理信噪比γ;后处理信噪比的公式为:2

其中,pu表示用户端发送功率,ENm是信道估计误差噪声,ZNm是加性高斯白噪声,||gm||为信道增益;

步骤3:计算后处理信噪比的香农容量C(γ);

C(γ)=log2(1+γ)

步骤4:对后处理信噪比进行修正,得到修正后的后处理信噪比;修正公式为:步骤5:根据的香农容量C(γ)和修正后的后处理信噪比V(γ)采用Q函数Q(w)计算服务器的错误概率;

其中,n表示导频的可用信道数量;D表示任务数据大小;

步骤6:根据错误概率计算用户端的数据传输速率;

步骤7:根据超可靠低延迟通信场景对时延和错误概率的要求及短包传输的比特数和2

传输总带宽,求出信道增益的阈值||gth||。

6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,计算用户端的数据传输速率的公式为:其中,ε是错误概率;n为导频的可用信道数量;γ为后处理信噪比。

7.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,超可靠低延迟通信场景对时延和错误概率的要求包括时延低于0.5毫秒,错误概率低‑5于10 。

8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的任务卸载边缘服务器选择方法,其特征在于,执行先验证信道增益后验证服务器安全性的服务器筛选策略的过程包括:步骤1:获取用户端的任务信息,根据任务信息将任务划分为本地任务和卸载任务;

步骤2:获取卸载任务的信息,该信息包括任务分配数、最大可容忍时延和最小错误概率;

步骤3:根据卸载任务信息计算信道增益;设置信道增益阈值;将计算出的信道增益与设置的信道增益阈值进行对比,若计算出的信道增益大于等于设置的信道增益阈值,则执行步骤4;否则该服务器不符合卸载要求;

步骤4:采用数字孪生安全鉴权系统对用户端和边缘服务器进行鉴权,若用户端和边缘服务器鉴权失败,则该边缘服务器不符合任务卸载要求;若鉴权成功,则该服务器符合卸载要求;

步骤5:将所有的符合要求的服务器进行集合输出。