一种基于比特币的外包计算公平支付方法技术

本发明专利技术公开了一种基于比特币的外包计算公平支付方法，所述基于比特币的外包计算公平支付方法包括：外包商O和矿工W；O和W首先达成协议，O先支付一笔保证金，保证金将作为W诚实完成任务却未获得报酬的补偿，协议完成后，在一个时间界限内，O将支付报酬，否则他将损失保证金。本发明专利技术和传统电子现金不同的是，比特币是一个点对点的分散电子现金系统，用户无需通过银行可以直接进行交易。本发明专利技术适用于外包计算中，因为比特币自身的优势，可以保证诚实的矿工在完成相关计算任务的情况下，无论一个恶意的外包商如何操作，矿工都将会获得相应的报酬。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雾计算
，尤其涉及一种基于比特币的外包计算公平支付方法。
技术介绍
雾计算，也被成为边缘计算，使得计算、数据处理集中在网络边缘的设备中，这就能够为网络的所有用户提供新的应用和服务。雾计算设备可以是资源受限的雾节点，这类节点是建立在现有的网络设备之上，比如WIFI接入点、家用机顶盒；也可以是资源充足的雾节点，这类节点通常配备强大的CPU、庞大的存储，用来处理一些指定的高端的服务。雾计算是云计算的一个延伸，通常和云计算合作。因此，终端用户、“雾”和“云”组成一个三层服务提供模型，支持一系列应用，比如网页内容分发、增强现实和大数据分析。由于外包商和矿工之间缺少信任，因此在雾计算环境中外包计算中存在两个安全问题。首先，O不相信W会按照要求完成计算任务。处于经济利益考虑，W将不会按照要求完成计算任务，但他仍声称他们已经按要求完成。其次，O可以是互联网中的任何实体，因此W不相信在完成任务后O支付他费用。为了解决O和W之间的信任问题，最近有大量的方案被提出。一方面，当外包商为矿工支付费用时他可以验证计算结果。Monrose等人提出带证据的计算来保证矿工操作的正确性。Golle和Stubblebine可以通过重复计算来验证结果的正确性，也即是一个任务安排给不同的矿工来计算，然后外包商将结果相互对比。Szajdaetal.和Sarmenta提出一个方案，这个方案使用概率性检验模型来增加发现矿工不诚实的概率。同样的，Szajda等人提出一个方法来增加相互勾结的阻力和减少计算代价。Carbunar和Sion提出一个策略，矿工可以通过预先选定一些随机的证人来对其工作进行评估。Golle和Mironov首先构建在商业环境中的分布式计算的安全模型，并提出ringer的概念来解决单向函数求逆的计算完整性验证问题。Du等人指出现有ringer方案中的一些不足，并提出要求矿工利用Merkle树来计算结果以解决信任问题。另一方面，矿工在完成工作后应该得到相应的报酬。Carbunar和Tripunitara第一次考虑支付问题并且提出用于外包计算的公平有条件的支付方案。然而，这些案使用复杂的选择-分割协议和秘密共享协议，因此在实际应用中效率非常低下。随后，Carbunar和Tripunitara提出了一个新的用于外包计算的公平支付方案，这个方案可以视为传统电子现金支付的一个实例。然而，这个方案也使用了低效率的选择-分割协议。最近，Chen首先考虑第三个信任问题：O不相信W将提供计算结果，并且在外包计算模型中考虑懒惰-部分不诚实的矿工。他们仅仅基于传统的电子现金系统提出一个新的公平条件支付方案，因为这个方案既没有使用秘密共享方案也没有使用选择-分割协议，因此他们的方案更高效。现有的所有的外包计算支付方案中都用ringer的思想来解决第一个信任问题。然而，ringer的思想是为了单向函数求逆计算设计的。Du等人指出ringer方案中仅适用于某一类的计算，存在着缺陷，即当要被用户外包函数为非单向函数时，必须转化成单向函数后才能外包，当这个函数的定义域较小时，会遭遇穷举攻击，他们提出一个新的被称为基于承诺采样的方案，这个方案可以用于一般函数的计算，应用更为广泛。此外，现有的方案在解决取得报酬的信任问题上可以视为采用传统的电子现金的方法，所有的这些方案使用银行来保证支付的诚实性，这些方案中存在着主要缺陷是，银行将成为这些方案实现的瓶颈，由于计算量、通信量的限制，银行有可能不愿意参与到协议中。综上所述，现有的外包计算支付方法存在选择-分割协议的效率较低，计算验证方面采用ringer的思想，不适用于一般函数，基于传统电子现金，银行成为支付的瓶颈等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于比特币的外包计算公平支付方法，旨在解决现有的外包计算支付方法存在选择-分割协议的效率较低，计算验证方面采用ringer的思想，不适用于一般函数，基于传统电子现金，银行成为支付的瓶颈等问题。本专利技术是这样实现的，一种基于比特币的外包计算公平支付方法，所述基于比特币的外包计算公平支付方法包括：外包商O和矿工W；O和W首先达成协议，O先支付一笔保证金，保证金将作为W诚实完成任务却未获得报酬的补偿，协议完成后，在一个时间界限内达到以下效果：如果协议双方能够诚实的遵守协议，那么W将获得d比特币作为报酬而O将取回他的保证金d′比特币；如果O不遵守协议即他违约了，不支付d比特币作为报酬给W，或者在规定的时间内不及时回应，那么W将获得d′比特币作为补偿；如果O不遵守协议，即他没有完成计算任务，或者他获得了报酬，却不配合O将保证金返回给O，O也能取回保证金而W什么都得不到。本专利技术采用了激励机制，使得矿工能够确信一定可以获得报酬，从而达到了协议双方的公平性。进一步，所述基于比特币的外包计算公平支付方法具体包括以下步骤：(1)外包商O准备外包任务Fi，利用比特币系统特殊的交易单，O和W达成协议，O承诺d′比特币作为保证金，当W完成任务却没有收到报酬d比特币时，在某个规定时间t之后将自动支付给W作为补偿，且d′，d≥d；(2)外包商O准备外包任务Fi＝<f，Di，Mi>，包含有Mi的过滤器Si发送给矿工W，W用于确认计算结果是否要被保存，任务完成之后返回结果给O；(3)O准备未被花掉的账单Ty，即O拥有这样的一笔比特币能够用自己的私钥花出去的；O建立一个新的交易单TD，并把账单发送到比特币网络的区块链上；当t时间到达之后，只要有O、W或者是O、T的签名，这笔比特币就能兑换；(4)O再创建合同TP的body＝[TP]，并对它进行签名后发送给W；如果TD未出现在比特币区块链上以及签名的[TP]在时间t1之前未发送给W，那么协议停止；(5)O和W共同参与协议；O验证(S，ev)的正确性，并支付W个比特币作为报酬后取回他的保证金。所述步骤(4)进一步包括：计算：对每个输入x∈Di，W计算f(x)，使用过滤器Si，如果f(x)∈Mi输出x；他收集所有的输出{x1，x2，…，xn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于比特币的外包计算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特币的外包计算公平支付方法包括：外包商O和矿工W；O和W首先达成协议，O先支付一笔保证金，保证金将作为W诚实完成任务却未获得报酬的补偿，协议完成后，在一个时间界限内：如果协议双方能够诚实的遵守协议，那么W将获得d比特币作为报酬而O将取回他的保证金d′比特币；如果O不遵守协议即他违约了，不支付d比特币作为报酬给W，或者在规定的时间内不及时回应，那么W将获得d′比特币作为补偿；如果O不遵守协议，即他没有完成计算任务，或者他获得了报酬，却不配合O将保证金返回给O，O也能取回保证金而W什么都得不到。

【技术特征摘要】
1.一种基于比特币的外包计算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特币的外包计算公平支付方法包括：外包商O和矿工W；O和W首先达成协议，O先支付一笔保证金，保证金将作为W诚实完成任务却未获得报酬的补偿，协议完成后，在一个时间界限内：如果协议双方能够诚实的遵守协议，那么W将获得d比特币作为报酬而O将取回他的保证金d′比特币；如果O不遵守协议即他违约了，不支付d比特币作为报酬给W，或者在规定的时间内不及时回应，那么W将获得d′比特币作为补偿；如果O不遵守协议，即他没有完成计算任务，或者他获得了报酬，却不配合O将保证金返回给O，O也能取回保证金而W什么都得不到。2.如权利要求1所述的基于比特币的外包计算公平支付方法，其特征在于，所述基于比特币的外包计算公平支付方法具体包括以下步骤：(1)外包商O准备外包任务Fi，利用比特币系统特殊的交易单，O和W达成协议，O承诺d′比特币作为保证金，当W完成任务却没有收到报酬d比特币时，在某个规定时间t之后将自动支付给W...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓峰，杨昌松，黄慧，马建峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61