EdgeBatch：通过基于声誉的组合选择机制，实现高效的去中心化批量验证，以确保边缘数据的完整性

《IEEE Transactions on Mobile Computing》：EdgeBatch: Efficient Decentralized Batch Verification for Edge Data Integrity via Reputation-Aware Combination Selection

针对分布式边缘系统数据完整性验证的效率挑战，本文提出EdgeBatch协议，采用声誉感知组合选择算法与区块链技术，将通信轮次优化至O(1)，仿真显示其效率较现有方法提升518.6倍以上。

　　

摘要：

在地理分布式的边缘系统中，数据完整性验证仍然是一个亟待解决的关键问题。虽然集中式验证方法存在瓶颈和单点故障风险，但现有的去中心化方案由于缺乏批量验证功能而效率低下。这种限制导致了通信开销和计算负担的增加，且随着数据量的增长，这些问题会变得更加严重。本文介绍了EdgeBatch，这是首个专为高效批量数据完整性验证设计的去中心化协议，它将通信轮次从O(n)大幅减少到O(1)，这是一个较小的、恒定的数值。该协议的核心是一种基于声誉的组合选择算法（CSA），这是一种多项式时间复杂度的启发式方法，能够通过智能的筛选策略，在验证者群体规模与服务器的历史可靠性之间找到最佳平衡。这一过程通过分布式账本技术和智能合约来协调，从而确保了一个安全、透明且无需信任的验证环境。该协议的设计基于严格的理论分析，包括安全性和正确性的正式证明，以及用于优化关键系统参数的概率模型。广泛的仿真测试表明，EdgeBatch的性能远超现有最佳方法：与EdgeWatch相比，其计算效率提高了518.60倍；与CooperEDI相比，提高了1030.93倍；同时，通信开销分别减少了296.68倍和62.66倍。一项总结性的实验研究进一步证实了我们的声誉机制的重要性，该机制使所需的验证轮次减少了73%，是实现协议高效运行的关键。