一種基于比特幣的外包計算公平支付方法技術

本發明專利技術公開了一種基于比特幣的外包計算公平支付方法，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法包括：外包商O和礦工W；O和W首先達成協議，O先支付一筆保證金，保證金將作為W誠實完成任務卻未獲得報酬的補償，協議完成后，在一個時間界限內，O將支付報酬，否則他將損失保證金。本發明專利技術和傳統電子現金不同的是，比特幣是一個點對點的分散電子現金系統，用戶無需通過銀行可以直接進行交易。本發明專利技術適用于外包計算中，因為比特幣自身的優勢，可以保證誠實的礦工在完成相關計算任務的情況下，無論一個惡意的外包商如何操作，礦工都將會獲得相應的報酬。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于霧計算
，尤其涉及一種基于比特幣的外包計算公平支付方法。
技術介紹
霧計算，也被成為邊緣計算，使得計算、數據處理集中在網絡邊緣的設備中，這就能夠為網絡的所有用戶提供新的應用和服務。霧計算設備可以是資源受限的霧節點，這類節點是建立在現有的網絡設備之上，比如WIFI接入點、家用機頂盒；也可以是資源充足的霧節點，這類節點通常配備強大的CPU、龐大的存儲，用來處理一些指定的高端的服務。霧計算是云計算的一個延伸，通常和云計算合作。因此，終端用戶、“霧”和“云”組成一個三層服務提供模型，支持一系列應用，比如網頁內容分發、增強現實和大數據分析。由于外包商和礦工之間缺少信任，因此在霧計算環境中外包計算中存在兩個安全問題。首先，O不相信W會按照要求完成計算任務。處于經濟利益考慮，W將不會按照要求完成計算任務，但他仍聲稱他們已經按要求完成。其次，O可以是互聯網中的任何實體，因此W不相信在完成任務后O支付他費用。為了解決O和W之間的信任問題，最近有大量的方案被提出。一方面，當外包商為礦工支付費用時他可以驗證計算結果。Monrose等人提出帶證據的計算來保證礦工操作的正確性。Golle和Stubblebine可以通過重復計算來驗證結果的正確性，也即是一個任務安排給不同的礦工來計算，然后外包商將結果相互對比。Szajdaetal.和Sarmenta提出一個方案，這個方案使用概率性檢驗模型來增加發現礦工不誠實的概率。同樣的，Szajda等人提出一個方法來增加相互勾結的阻力和減少計算代價。Carbunar和Sion提出一個策略，礦工可以通過預先選定一些隨機的證人來對其工作進行評估。Golle和Mironov首先構建在商業環境中的分布式計算的安全模型，并提出ringer的概念來解決單向函數求逆的計算完整性驗證問題。Du等人指出現有ringer方案中的一些不足，并提出要求礦工利用Merkle樹來計算結果以解決信任問題。另一方面，礦工在完成工作后應該得到相應的報酬。Carbunar和Tripunitara第一次考慮支付問題并且提出用于外包計算的公平有條件的支付方案。然而，這些案使用復雜的選擇-分割協議和秘密共享協議，因此在實際應用中效率非常低下。隨后，Carbunar和Tripunitara提出了一個新的用于外包計算的公平支付方案，這個方案可以視為傳統電子現金支付的一個實例。然而，這個方案也使用了低效率的選擇-分割協議。最近，Chen首先考慮第三個信任問題：O不相信W將提供計算結果，并且在外包計算模型中考慮懶惰-部分不誠實的礦工。他們僅僅基于傳統的電子現金系統提出一個新的公平條件支付方案，因為這個方案既沒有使用秘密共享方案也沒有使用選擇-分割協議，因此他們的方案更高效。現有的所有的外包計算支付方案中都用ringer的思想來解決第一個信任問題。然而，ringer的思想是為了單向函數求逆計算設計的。Du等人指出ringer方案中僅適用于某一類的計算，存在著缺陷，即當要被用戶外包函數為非單向函數時，必須轉化成單向函數后才能外包，當這個函數的定義域較小時，會遭遇窮舉攻擊，他們提出一個新的被稱為基于承諾采樣的方案，這個方案可以用于一般函數的計算，應用更為廣泛。此外，現有的方案在解決取得報酬的信任問題上可以視為采用傳統的電子現金的方法，所有的這些方案使用銀行來保證支付的誠實性，這些方案中存在著主要缺陷是，銀行將成為這些方案實現的瓶頸，由于計算量、通信量的限制，銀行有可能不愿意參與到協議中。綜上所述，現有的外包計算支付方法存在選擇-分割協議的效率較低，計算驗證方面采用ringer的思想，不適用于一般函數，基于傳統電子現金，銀行成為支付的瓶頸等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于比特幣的外包計算公平支付方法，旨在解決現有的外包計算支付方法存在選擇-分割協議的效率較低，計算驗證方面采用ringer的思想，不適用于一般函數，基于傳統電子現金，銀行成為支付的瓶頸等問題。本專利技術是這樣實現的，一種基于比特幣的外包計算公平支付方法，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法包括：外包商O和礦工W；O和W首先達成協議，O先支付一筆保證金，保證金將作為W誠實完成任務卻未獲得報酬的補償，協議完成后，在一個時間界限內達到以下效果：如果協議雙方能夠誠實的遵守協議，那么W將獲得d比特幣作為報酬而O將取回他的保證金d′比特幣；如果O不遵守協議即他違約了，不支付d比特幣作為報酬給W，或者在規定的時間內不及時回應，那么W將獲得d′比特幣作為補償；如果O不遵守協議，即他沒有完成計算任務，或者他獲得了報酬，卻不配合O將保證金返回給O，O也能取回保證金而W什么都得不到。本專利技術采用了激勵機制，使得礦工能夠確信一定可以獲得報酬，從而達到了協議雙方的公平性。進一步，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法具體包括以下步驟：(1)外包商O準備外包任務Fi，利用比特幣系統特殊的交易單，O和W達成協議，O承諾d′比特幣作為保證金，當W完成任務卻沒有收到報酬d比特幣時，在某個規定時間t之后將自動支付給W作為補償，且d′，d≥d；(2)外包商O準備外包任務Fi＝<f，Di，Mi>，包含有Mi的過濾器Si發送給礦工W，W用于確認計算結果是否要被保存，任務完成之后返回結果給O；(3)O準備未被花掉的賬單Ty，即O擁有這樣的一筆比特幣能夠用自己的私鑰花出去的；O建立一個新的交易單TD，并把賬單發送到比特幣網絡的區塊鏈上；當t時間到達之后，只要有O、W或者是O、T的簽名，這筆比特幣就能兌換；(4)O再創建合同TP的body＝[TP]，并對它進行簽名后發送給W；如果TD未出現在比特幣區塊鏈上以及簽名的[TP]在時間t1之前未發送給W，那么協議停止；(5)O和W共同參與協議；O驗證(S，ev)的正確性，并支付W個比特幣作為報酬后取回他的保證金。所述步驟(4)進一步包括：計算：對每個輸入x∈Di，W計算f(x)，使用過濾器Si，如果f(x)∈Mi輸出x；他收集所有的輸出{x1，x2，…，xn本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于比特幣的外包計算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法包括：外包商O和礦工W；O和W首先達成協議，O先支付一筆保證金，保證金將作為W誠實完成任務卻未獲得報酬的補償，協議完成后，在一個時間界限內：如果協議雙方能夠誠實的遵守協議，那么W將獲得d比特幣作為報酬而O將取回他的保證金d′比特幣；如果O不遵守協議即他違約了，不支付d比特幣作為報酬給W，或者在規定的時間內不及時回應，那么W將獲得d′比特幣作為補償；如果O不遵守協議，即他沒有完成計算任務，或者他獲得了報酬，卻不配合O將保證金返回給O，O也能取回保證金而W什么都得不到。

【技術特征摘要】
1.一種基于比特幣的外包計算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法包括：外包商O和礦工W；O和W首先達成協議，O先支付一筆保證金，保證金將作為W誠實完成任務卻未獲得報酬的補償，協議完成后，在一個時間界限內：如果協議雙方能夠誠實的遵守協議，那么W將獲得d比特幣作為報酬而O將取回他的保證金d′比特幣；如果O不遵守協議即他違約了，不支付d比特幣作為報酬給W，或者在規定的時間內不及時回應，那么W將獲得d′比特幣作為補償；如果O不遵守協議，即他沒有完成計算任務，或者他獲得了報酬，卻不配合O將保證金返回給O，O也能取回保證金而W什么都得不到。2.如權利要求1所述的基于比特幣的外包計算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特幣的外包計算公平支付方法具體包括以下步驟：(1)外包商O準備外包任務Fi，利用比特幣系統特殊的交易單，O和W達成協議，O承諾d′比特幣作為保證金，當W完成任務卻沒有收到報酬d比特幣時，在某個規定時間t之后將自動支付給W...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉峰，楊昌松，黃慧，馬建峰，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61