BlockEdge：一种用于EEC环境中安全高效协作的混合区块链框架

《ACM Transactions on Internet Technology》：BlockEdge: A Hybrid Blockchain Framework for Secure and Efficient Collaboration in EEC Environments

针对End-Edge-Cloud（EEC）环境中设备多样性带来的模型适配与数据安全挑战，提出BlockEdge混合区块链架构。该架构结合云端的PBFT共识机制与边缘节点的PoW共识，创新引入动态挖矿算法优化算力分配，并采用懒加载Merkle树提升存储效率。实验表明，该方案能耗降低52.3%，数据更新时延减少91.7%，有效平衡了去中心化与集中化管理的需求。

　　

摘要

在端边云（End-Edge-Cloud, EEC）计算环境中，由于设备种类的多样性，通常需要将云训练的模型适配到终端/边缘设备上，这给去中心化项目管理带来了复杂性。为了解决这个问题，终端/边缘设备越来越多地采用本地模型共享方式，而非传统的云解决方案。像GitHub和DockerHub这样的流行平台缺乏高风险应用所需的数据真实性和安全性。虽然区块链可以确保数据的安全共享，但许可型区块链难以应对EEC设备的动态特性。为此，我们提出了BlockEdge这一混合区块链架构：它结合了许可型区块链和实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT）技术来实现基于云的数据管理，以及非许可型区块链和工作量证明（Proof of Work, PoW）技术来实现终端/边缘设备的去中心化模型共享。我们通过引入动态挖矿算法和懒加载Merkle树结构改进了PoW流程，从而提高了能效和计算性能。实验结果表明，BlockEdge将能耗降低了50%以上，并将数据更新时间缩短了91.73%，有效解决了主流共识机制在能源消耗和时间效率方面的问题。