基于BaaS的边缘智能访问控制系统的研究.pdf

摘要

随着IIoT的高速发展，IIoT具有设备规模大、地理分布广、设备异构性等特点。虽然IIoT

可以极大地提高工业生产效率，节省时间和成本等，但是IIoT也面临着自身存储和计算能力

不足的问题。另外，诸多端设备是时延敏感的，因此设备发出的请求需要得到实时的网络响

应。此外，分布式的边缘网络可能会面临诸多的安全问题，例如分布式拒绝服务攻击问题。

显然，集中式的云计算服务已经无法满足指数增长的工业终端设备的实时数据分析工作，因

此考虑将计算与存储资源下沉到网络边缘，让靠近终端的边缘服务器去处理这些任务，从而

减少数据在网络传输过程中的时延，达到实时响应的目的。此外，通过引入一个安全的访问

控制系统来对工业设备和实时采集的数据进行管理，保证数据传输和存储的安全。

本文的主要工作如下：

（1）本文提出了一个边缘智能服务访问控制系统EIS-AC，该访问控制系统利用了智能合

约的可编程性和授权数据不可篡改性，将区块链作为服务，用于边缘网络的访问控制管理，

通过接口提供服务。对于该访问控制系统，本文利用CPN验证了EIS-AC系统的行为，验证

结果表明系统性能表现良好。

（2）基于该访问控制系统提出了一个服务编排模型，目标是为了寻找最高QoS的服务编

排计划。对于服务编排问题，本文选取了四个指标（网络可用性、服务可靠性、成本和服务

响应时间）来衡量服务的QoS。证明了该服务编排是一个MMKP问题，并证明了这个问题是

NP难的。本文提出了两个启发式算法——增量相似匹配服务编排算法和贪婪多重匹配服务编

排算法来进行服务编排优化。最后，对于提出的服务编排模型，本文在真实的工业物联网平

台WISE-PaaS上进行了实验验证，经过实验数据的分析，结果表明编排后的服务相较于未经

编排的服务，时延更低，QoS值更高。

关键词:边缘计算，访问控制，区块链即服务，工业物联网，多维多选择背包

Abstract

WiththerapiddevelopmentofIIoT,IIoThasthecharacteristicsoflargescaleofequipment,wide

geographicaldistribution,andheterogeneousequipment.AlthoughIIoTcangreatlyimprovethe

efficiencyofindustrialproductionandsavetimeandcost,italsofacestheproblemofinsufficient

storageandcomputingcapacity.Inaddition,manyenddevicesaredelaysensitive,sotherequestsent

bythedevicesneedstogetreal-timenetworkresponse.Inaddition,distributededgenetworksmay

facemanysecurityproblems,suchasdistributeddenialofserviceattacks.Obviously,centralized

cloudcomputingserviceshavebeenunabletomeettheexponentialgrowthofindustrialenddevices’

real-timedataanalysiswork,soitisconsideredtosinkcomputingandstorageresourcestotheedge

ofthenetwork,lettheedgeserverneartheterminaltohandlethesetasks,soastoreducethetime

delayofdataintheprocessofnetworktransmission,toachievethepurposeofreal-timeresponse.In

addition,asecureac