基于区块链的语义通信方法及系统、存储介质、设备

技术领域

本公开实施例涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种基于区块链的语义通信方法、基于区块链的语义通信系统、计算机可读存储介质以及电子设备。

背景技术

现有的语义通信方法中，虚拟服务商无法对边缘设备所发送的语义数据的真实性进行验证，进而使得虚拟服务商所接收到的数据的真实性较低。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种基于区块链的语义通信方法、基于区块链的语义通信系统、计算机可读存储介质以及电子设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的虚拟服务商所接收到的数据的真实性较低的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种基于区块链的语义通信方法，包括：

边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；

所述边缘设备根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；

所述区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

虚拟服务提供商根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

在本公开的一种示例性实施例中，基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，包括：

获取原始图像数据，并对所述原始图像数据进行剪裁，得到所述原始图像数据中的原始语义数据；

基于预设的电路编译器对所述原始语义数据进行双线性插值处理，得到转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算所述原始语义数据以及转换后的语义数据之间的关系，得到所述数据转换证明。

在本公开的一种示例性实施例中，对所述原始图像数据进行剪裁，得到原始图像数据中的原始语义数据，包括：

基于预设的语义分割模型对所述原始图像数据中的关键组件进行剪裁，并根据所剪裁到的关键组件，得到所述原始图像数据中的原始语义数据。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述电路编译器计算公共参考字符串，包括：

获取预设的安全参数，并将所述预设的安全参数以及所述电路编译器输入至密钥生成模型中，得到所述公共参考字符串；其中，所述参考字符串包括评估授权密钥以及验证密钥。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，包括：

将所述参考字符串中的评估授权密钥、数据转换证明以及转换后的语义数据输入至数据证明模型中，得到零知识验证结果。

在本公开的一种示例性实施例中，根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果，包括：

将所述零知识验证结果以及验证密钥输入至数据验证模型中，并根据所述数据验证模型的输出结果对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

其中，如果所述数据验证模型的输出结果为1，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功；如果所述数据验证模型的输出结果为0，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性，包括：

如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真；

如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于区块链的语义通信方法还包括：

在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真时，所述虚拟服务提供商从所述区块链中获取所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明，并根据所述转换后的语义数据以及数据转换证明得到原始语义数据；

在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假时，所述虚拟服务提供商对拒绝所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于区块链的语义通信方法还包括：

所述虚拟服务提供商基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景。

在本公开的一种示例性实施例中，基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景，包括：

调用所述预设的元宇宙虚拟空间中的人工智能生成内容模型；

基于所述人工智能生成内容模型提取所述原始语义数据中包括的地标语义数据，并根据所述地标语义数据渲染所述虚拟环境场景。

根据本公开的一个方面，提供一种基于区块链的语义通信系统，包括：

边缘设备，用于基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；

所述边缘设备，还用于根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；

所述区块链，与所述边缘设备通信连接，用于根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

虚拟服务提供商，与所述区块链通信连接，用于根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

根据本公开的一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的基于区块链的语义通信方法。

根据本公开的一个方面，提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的基于区块链的语义通信方法。

本公开实施例提供的一种基于区块链的语义通信方法，一方面，通过边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于电路编译器计算参考字符串；再通过边缘设备根据参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将零知识验证结果、参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；进而通过区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；最后通过虚拟服务提供商根据数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，由于可以基于数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，进而可以解决现有技术中由于虚拟服务商无法对边缘设备所发送的语义数据的真实性进行验证，进而使得虚拟服务商所接收到的数据的真实性较低的问题，提高了虚拟服务商所接收到的转换后的语义数据的真实性；另一方面，由于可以通过区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；最后通过虚拟服务提供商根据数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，进而可以有效的防御语义通信传输过程中的恶意攻击。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出根据本公开示例实施例的一种基于区块链的语义通信方法的流程图。

图2示意性示出根据本公开示例实施例的一种基于区块链的语义通信系统的示例图。

图3示意性示出根据本公开示例实施例的一种基于区块链的语义通信方法的应用场景的示例图。

图4示意性示出根据本公开示例实施例的一种卷积神经网络的结构示例图。

图5示意性示出根据本公开示例实施例的一种预设的语义分割模型的结构示例图。

图6示意性示出根据本公开示例实施例的一种基于多侧交互的语义通信方法的流程图。

图7示意性示出根据本公开示例实施例的一种基于区块链的语义通信装置的框图。

图8示意性示出根据本公开示例实施例的一种用于实现上述基于区块链的语义通信方法的电子设备。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

为了在元宇宙中构建足够逼真的物理世界的数字镜像空间，需要海量分散的边缘设备将大量数据传输至虚拟服务提供商，以促进虚拟与现实之间的交互。

语义通信是一种以语义表征信息并传输的技术，它在语义层面解决信息的含义表达与传输，把信息含义的理解环节部分的或全部的前置到发送端，通过从原始数据中提取语义数据并表达期望的含义。通过这种信源侧压缩的方式，可以减少信息冗余、降低传输量以及减少带宽需求的目的；同时，通过这种信源侧压缩的方式，元宇宙虚拟服务的提供商可以直接从边缘设备收集语义信息，加速AIGC(Artificial Intelligence GeneratedContent，人工智能生成内容)的生成以及虚拟世界的构建等。但是，语义通信的使用提出了一个安全问题，因为攻击者可能会发送具有相似语义信息但不同期望内容的恶意语义数据，导致AIGC的错误输出，以破坏用户在元宇宙服务。

基于此，本公开示例实施例首先提供了一种基于区块链的语义通信方法。具体的，参考图1所示，该基于区块链的语义通信方法可以包括以下步骤：

步骤S110.边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；

步骤S120.所述边缘设备根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；

步骤S130.所述区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

步骤S140.虚拟服务提供商根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

上述基于区块链的语义通信方法中，一方面，通过边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于电路编译器计算参考字符串；再通过边缘设备根据参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将零知识验证结果、参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；进而通过区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；最后通过虚拟服务提供商根据数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，由于可以基于数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，进而可以解决现有技术中由于虚拟服务商无法对边缘设备所发送的语义数据的真实性进行验证，进而使得虚拟服务商所接收到的数据的真实性较低的问题，提高了虚拟服务商所接收到的转换后的语义数据的真实性；另一方面，由于可以通过区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；最后通过虚拟服务提供商根据数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性，进而可以有效的防御语义通信传输过程中的恶意攻击。

以下，将结合附图对本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法进行详细的解释以及说明。

首先，对本公开示例实施例的技术实现原理进行解释以及说明。具体的，本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法，设计了一种基于区块链和零知识证明的语义防御方案，可以利用零知识证明来记录语义数据的转换，并使用区块链跟踪并验证语义数据的突变；同时，区块链辅助的语义通信可以在分布式的未知边缘设备和VSP之间建立信任；但是，但考虑到攻击者可能会在语义数据上链前篡改数据，使其保持语义相似性(几乎相同的描述符)，但具有不同期望含义；例如，恶意边缘设备可能会修改“向日葵”图片像素，使其在语义相似性方面与“雪山”图片语义相似，但二者在视觉上显著不同，这将极大影响虚拟空间中AIGC模型的输出，且VSP很难检测出对抗性语义数据和真实语义数据之间的差异；因此，为了解决上述问题，设计出了一种基于区块链和零知识证明的语义防御方案，进而可以利用零知识证明来记录语义数据的转换，并使用区块链跟踪并验证语义数据的突变；同时，利用区块链和基于零知识证明的语义防御方案，还可帮助VSP识别在元宇宙中传输的图像是否受到攻击者恶意篡改；在实际应用的过程中，边缘设备还可以采用双线性插值算法对语义数据进行转换或处理，并利用零知识证明来对数据的转换进行记录和验证，而不是直接向VSP提交提取的语义数据，从而达到提高VSP所得到的语义数据的真实性以及安全性，确保VSP所接收到的语义数据均不是恶意边缘设备发送的恶意数据。

其次，对本公开示例实施例所涉及到的基于区块链的语义通信系统进行解释以及说明。

具体的，参考图2所示，该基于区块链的语义通信系统可以包括边缘设备210、区块链220以及虚拟服务提供商230；其中，边缘设备可以通过有线通信或者无线通信的方式与区块链以及虚拟服务提供商通信连接，区块链也可以通过有线通信或者无线通信的方式与虚拟服务提供商通信连接。在实际应用的过程中，此处所记载的边缘设备，可以用于基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；当然，该边缘设备还可以用于根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；此处所记载的区块链，可以用于根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；进一步的，此处所记载的虚拟服务提供商，可以用于根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

在一种示例实施例中，此处所记载的边缘设备，可以包括用户设备(UserEquipment，UE)、无线终端设备、移动终端设备、设备到设备通信(Device-to-Device，D2D)终端设备、车与外界(Vehicle-to-everything，V2X)终端设备、机器到机器/机器类通信(Machine-to-Machine/Machine-Type Communications，M2M/MTC)终端设备、物联网(Internet of Things，IoT)终端设备、订户单元(Subscriber Unit)、订户站(SubscriberStation)，移动站(Mobile Station)、远程站(Remote Station)、接入点(Access Point，AP)、远程终端(Remote Terminal)、接入终端(Access Terminal)、用户终端(UserTerminal)、用户代理(User Agent)、或用户装备(User Device)等。另一方面，该边缘设备还可以包括移动电话(或称为“蜂窝”电话)，具有移动终端设备的计算机，便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的移动装置等。例如，个人通信业务(Personal CommunicationService，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(Session Initiation Protocol，SIP)话机、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、等设备；再一方面，该边缘设备还可以包括受限设备，例如功耗较低的设备，或存储能力有限的设备，或计算能力有限的设备等。例如包括条码、射频识别(RadioFrequency Identification，RFID)、传感器、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、激光扫描器等信息传感设备；进一步的，作为示例而非限定，该边缘设备还可以包括可穿戴设备。可穿戴设备也可以称为穿戴式智能设备或智能穿戴式设备等，是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化实现方式、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。广义穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能头盔、智能首饰等。而如上介绍的各种终端，如果位于车辆上(例如放置在车辆内或安装在车辆内)，都可以认为是车载终端设备，车载终端设备例如也称为车载单元(On-Board Unit，OBU)。

在一种示例实施例中，在上述所记载的基于区块链的语义通信系统中，可以确保从边缘设备传输到元宇宙虚拟服务提供商的语义数据的真实性，以促进物理空间和元宇宙虚拟空间的交互；同时，通过使用区块链和零知识证明来区分对抗性语义数据和真实语义数据的语义相似性，并检查语义数据转换的真实性，可以有效防御语义通信传输过程中的恶意攻击；同时，参考图3所示，该基于区块链的语义通信系统可以通过如下方式来实现具体的语义通信：首先，物理空间(例如可以是边缘设备210)和虚拟空间(虚拟设备提供商230，也可以理解为是元宇宙虚拟空间)之间交互数据的语义提取和传输；例如，边缘设备从原始信息中提取语义数据，并传输到虚拟服务提供商VSP(Virtualization ServiceProvider)；然后，VSP可以使用接收到的语义数据，快速将物理领域进行数字化；在实际应用的过程中，该方案可有效应对VSP与分散的边缘设备之间的高频海量数据交互；其次，语义转换和验证；具体的，在实际应用的过程中，攻击者可能会在语义数据上链前篡改数据，使其保持语义相似性(几乎相同的描述符)，但具有不同期望含义；例如，参考图4所示，可以利用CNN(Convolutional Neural Network，卷积神经网络)中的卷积层410、池化层420以及全连接层430将图像的语义数据映射到高维描述符，进而使用所得到的高维描述符可以区分的语义相似性；为了解决该技术问题，本公开示例实施例设计了一个由零知识算法生成电路来记录和验证对语义数据执行的转换，边缘设备利用提取的语义数据作为输入来生成转换的证明和输出转换后的语义数据，进而通过区块链网络将证明和语义数据传输到VSP进行验证。同时，在VSP和分散的边缘设备分布之间，应用区块链和零知识证明记录和验证语义数据转换，可有效防止数据突变。

在一种示例实施例中，VSP还可以从部署在不同位置的边缘设备处接收到语义数据(图像)后，通过元宇宙中的AIGC(Artificial Intelligence Generated Content，人工智能生成内容)服务渲染图像、感知地标、创建艺术内容等；例如，VSP可以利用不同角度的地标语义数据来渲染3D场景，为用户提供无缝的虚拟世界体验；VSP还可以利用地标的信息来生成数字艺术品；同时，由于AIGC服务在物理世界与现实世界的交互中发挥着重要的作用，可促进数据资源的使用和丰富元宇宙应用，因此真实的语义数据对于后续的AIGC服务至关重要，它的质量可能会影响AIGC生成的内容；同时，AIGC所生成的内容的准确与否将决定了虚拟世界对于物理世界复刻的准确性。

以下，将结合图2-图4对图1中所示出的基于区块链的语义通信方法进行进一步的解释以及说明。具体的：

在步骤S110中，边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串。

在本示例实施例中，首先，通过边缘设备基于预设的电路编译器对原始以数据记性模糊处理，进而得到原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据；其中，此处所记载的预设的电路编译器，例如可以是电路C，也即电路编译器Circom；在实际应用的过程中，可以使用算术表达式映射关系f来启动计算电路C中的逻辑，以得到原始语义数据的数据转换证明(私有见证w)以及转换后的语义数据(公共语句s)。

在一种示例实施例中，基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，可以通过如下方式实现：首先，获取原始图像数据，并对所述原始图像数据进行剪裁，得到所述原始图像数据中的原始语义数据；其次，基于预设的电路编译器对所述原始语义数据进行双线性插值处理，得到转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算所述原始语义数据以及转换后的语义数据之间的关系，得到所述数据转换证明；其中，对所述原始图像数据进行剪裁，得到原始图像数据中的原始语义数据，可以通过如下方式实现：基于预设的语义分割模型对所述原始图像数据中的关键组件进行剪裁，并根据所剪裁到的关键组件，得到所述原始图像数据中的原始语义数据。

以下，将对数据转换证明以及转换后的语义数据的具体实现过程进行进一步的解释以及说明。具体的，首先，可以获取边缘设备基于图像采集组件所采集到的原始图像数据；其中，此处所记载的原始图像数据在不同的应用场景下具有不同的图像类别；例如，在无人驾驶场景下，此处所记载的原始图像数据可以包括但不限于地标建筑图像、道路交通情况图像以及交通信号灯图像等等；又例如，艺术场景下，该原始图像数据可以包括雕像、艺术品等等；在实际应用的过程中，可以根据实际的场景采集相应的原始图像数据，本示例对此不做特殊限制。

其次，可以基于预设的语义分割模型对原始图像数据中的关键组件进行剪裁，并根据所剪裁到的关键组件，得到原始图像数据中的原始语义数据。其中，此处所记载的语义分割模型，也可以被称为是语义分割模块；进一步的，参考图5所示，该语义分割模型可以包括主干特征提取网络510、颈部特征融合网络520以及头部特征检测网络530；；在实际应用的过程中，具体的语义分割过程，可以通过如下方式实现：首先，利用主干特征提取网络对原始图像数据进行下采样处理，得到局部特征；其次，利用颈部特征融合网络对局部特征进行从深层到浅层、再从浅层到深层的双向融合，得到全局特征；然后，利用头部特征检测网络对全局特征中包括的目标对象的类别信息以及位置信息进行检测，得到原始图像数据中的关键组件，最后在对关键组件进行拼接即可得到原始图像数据中的原始语义数据。

进一步的，在得到原始语义数据以后，即可基于预设的电路编译器对原始语义数据进行双线性插值处理，得到转换后的语义数据；也即，可以控制电路Circom通过零知识验证中的电路编译器实现双线性插值的逻辑，进而基于该双线性插值的逻辑对原始语义数据进行模糊处理，即可得到转换后的语义数据；最后，将原始语义数据以及转换后的语义数据输入至电路编译器即可得到原始语义数据以及转换后的语义数据之间的关系，从而得到相应的数据转换证明；其中，具体的实现过程可以如下公式(1)所示：

Extract(f)→(s,w)；公式(1)

其中，f为具体的映射过程，s为数据转换证明，w为转换后的语义数据。

此处需要补充说明的是，通过使用双线性插值算法对原始语义数据进行转换，可以达到模糊提取的图像(即原始语义数据)、增加视觉不变性以及区分对抗性和真实的语义提取的目的；但是，由于VSP很难验证模糊的语义数据是否来自真实的转换，攻击者可能调整了一些像素，使篡改后生成的对抗性图像的描述符类似于真实图像，因此本公开引入了零知识证明中的电路编译器；同时，基于该电路编译器可以得到输入和输出语义数据之间的关系，实现对转换后语义数据的可验证的计算，而不透露输入的语义数据内容，从而达到避免篡改的可能性。

其次，在得到数据转换证明以及转换后的语义数据以后，还需要基于所述电路编译器计算公共参考字符串。具体的，可以通过如下方式实现：获取预设的安全参数，并将所述预设的安全参数以及所述电路编译器输入至密钥生成模型中，得到所述公共参考字符串；其中，所述参考字符串包括评估授权密钥以及验证密钥。具体的，在实际应用的过程中，此处所记载的安全参数可以根据实际需要进行自行设置，本公开以安全参数为1

在步骤S120中，所述边缘设备根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链。

具体的，根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，可以通过如下方式实现：将所述参考字符串中的评估授权密钥、数据转换证明以及转换后的语义数据输入至数据证明模型中，得到零知识验证结果。也即，在实际应用的过程中，可以将与转换后的原始语义数据对应的评估授权密钥crs.ek、转换后的语义数据s和数据转换证明w输入至数据证明模型中来产生一个零知识证明π，进而通过零知识证明来反映和验证关系；其中，此处所记载的数据证明模型，也即Prover函数；同时，由于转换后的语义数据s和数据转换证明w代表与转换关系相对应的公共信息和私有信息，因此可以产生一个零知识证明π来反映和验证这个关系；其中，零知识验证结果的具体生成过程可以如下公式(3)所示：

此处需要补充说明的是，此处所记载的转换后的语义数据s和数据转换证明w，可以满足如下关系：满足C(s，w)＝1。

在步骤S130中，所述区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果。

具体的，根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果，可以通过如下方式实现：将所述零知识验证结果以及验证密钥输入至数据验证模型中，并根据所述数据验证模型的输出结果对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；其中，如果所述数据验证模型的输出结果为1，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功；如果所述数据验证模型的输出结果为0，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败。也即，在实际应用的过程中，在区块链中，可以直接将零知识验证结果以及验证密钥输入至数据验证模型(Verifier函数)中即可得到相应的数据验证结果。其中，具体的实现过程为：

VSP利用部署在区块链上的智能合约来验证转换的真实性；同时，验证过程在区块链中实现，因此边缘设备和VSP可以查询验证结果，以去中心化的方式构建信任；在实际应用的过程中，可以将验证密钥crs.vk、声明s和上一步生成的证明π作为智能合约的输入，即可得到数据验证结果。其中，证明验证的过程(也即数据验证结果的具体生成过程)可以通过如下公式(4)来实现：

Verify(CRS.vk,s,π)→{0,1}； 公式(4)

在步骤S140中，虚拟服务提供商根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

具体的，根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性，可以通过如下方式实现：如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真；如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假。

在一种示例实施例中，该基于区块链的语义通信方法还可以包括：在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真时，所述虚拟服务提供商从所述区块链中获取所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明，并根据所述转换后的语义数据以及数据转换证明得到原始语义数据；在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假时，所述虚拟服务提供商对拒绝所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明。也即，VSP可以根据输出确定是否接受或拒绝证明；其中，当数据验证模型的输出状态为1时，则证明验证成功，VSP接受边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明；否则，VSP拒绝接受恶意边缘设备产生的语义数据所对应的证明，同时也拒绝转后的语义数据。

在在一种示例实施例中，该基于区块链的语义通信方法还包括：所述虚拟服务提供商基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景。其中，基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景，可以通过如下方式实现：调用所述预设的元宇宙虚拟空间中的人工智能生成内容模型；基于所述人工智能生成内容模型提取所述原始语义数据中包括的地标语义数据，并根据所述地标语义数据渲染所述虚拟环境场景。也即，在实际应用的过程中，VSP中的元宇宙虚拟空间可以对原始语义数据进行数字化处理进而得到相应的虚拟环境场景；例如，通过AIGC服务渲染图像、感知地标以及创建艺术内容等等，在实际应用的过程中，可以根据实际需要生成相应的虚拟环境场景，本示例对此不做特殊限制。

在一种示例实施例中，本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法，还可以直接应用于在元宇宙中构建虚拟道路环境以进行自动驾驶测试的场景；例如，物理世界交通道路中不同位置的边缘设备智可以从多角度收集交通状况的照片；同时，为了减少信息冗余，可以利用语义分割模块将图像的关键组件裁剪为语义数据；同时，还可以将语义数据传输到VSP，以报告道路上的交通状况；进一步的，VSP从多个边缘设备收集语义数据来训练不同情况下的虚拟道路环境；基于该方法，VSP可以使用区块链和零知识证明来验证语义数据的真实性，确保从边缘设备接收可靠的数据，以便真实地对路况进行模拟。进一步来说，本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法，还可以直接应用于工业元宇宙等领域，利用区块链智能合约、零知识证明，驱动建立大规模、高可靠、可扩展的元宇宙网络基础设施，服务于工业数字孪生、AIGC+办公协同等场景。

以下，将结合图6对本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法进行进一步的解释以及说明。具体的，参考图6所示，该基于区块链的语义通信方法可以包括以下步骤：

步骤S610，边缘设备获取原始图像数据，并对原始图像数据进行剪裁，得到原始图像数据中的原始语义数据；

步骤S620，边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行双线性插值处理，得到转换后的语义数据；

步骤S630，边缘设备基于电路编译器计算原始语义数据以及转换后的语义数据之间的关系，得到数据转换证明，基于电路编译器计算公共参考字符串；

步骤S640，边缘设备根据参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将零知识验证结果、参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；

步骤S650，区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

步骤S660，虚拟服务提供商根据数据验证结果确定转换后的语义数据的数据真实性；

步骤S670，虚拟服务提供商在确定转换后的语义数据的数据真实性为真时，虚拟服务提供商从区块链中获取边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明，并根据转换后的语义数据以及数据转换证明得到原始语义数据；

步骤S680，虚拟服务提供商在确定转换后的语义数据的数据真实性为假时，虚拟服务提供商对拒绝边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明；

步骤S690，虚拟服务提供商基于预设的元宇宙虚拟空间对原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景。

至此，本公开示例实施例所记载的基于区块链的语义通信方法已经全部实现。基于前述记载的内容可以得知，本公开示例实施例所提供的基于区块链的语义通信方法，一方面，可以确保从边缘设备传输到元宇宙虚拟服务提供商的语义数据的真实性，有效防御语义通信传输过程中的恶意攻击；另一方面，区块链与语义通信的集成可以使分散的边缘设备与元宇宙虚拟服务提供商VSP之间更有效、安全地交换语义信息；同时，区块链可以在匿名边缘设备之间建立信任，共享语义信息，以防止第三方攻击者对语义信息的操纵和修改。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

本公开示例实施例还提供了一种基于区块链的语义通信装置。具体的，参考图7所示，该基于区块链的语义通信装置可以包括语义数据处理模块710、零知识验证结果确定模块720、真实性证明模块730以及数据真实性确定模块740。其中：

语义数据处理模块710，可以用于通过边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；

零知识验证结果确定模块720，可以用于通过所述边缘设备根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；

真实性证明模块730，可以用于通过所述区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；

数据真实性确定模块740，可以用于通过虚拟服务提供商根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

在本公开的一种示例性实施例中，基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，包括：获取原始图像数据，并对所述原始图像数据进行剪裁，得到所述原始图像数据中的原始语义数据；基于预设的电路编译器对所述原始语义数据进行双线性插值处理，得到转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算所述原始语义数据以及转换后的语义数据之间的关系，得到所述数据转换证明。

在本公开的一种示例性实施例中，对所述原始图像数据进行剪裁，得到原始图像数据中的原始语义数据，包括：基于预设的语义分割模型对所述原始图像数据中的关键组件进行剪裁，并根据所剪裁到的关键组件，得到所述原始图像数据中的原始语义数据。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述电路编译器计算公共参考字符串，包括：获取预设的安全参数，并将所述预设的安全参数以及所述电路编译器输入至密钥生成模型中，得到所述公共参考字符串；其中，所述参考字符串包括评估授权密钥以及验证密钥。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，包括：将所述参考字符串中的评估授权密钥、数据转换证明以及转换后的语义数据输入至数据证明模型中，得到零知识验证结果。

在本公开的一种示例性实施例中，根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果，包括：将所述零知识验证结果以及验证密钥输入至数据验证模型中，并根据所述数据验证模型的输出结果对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；其中，如果所述数据验证模型的输出结果为1，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功；如果所述数据验证模型的输出结果为0，则所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性，包括：如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证成功，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真；如果所述数据验证结果为所述转换后的语义数据的转换过程的真实性验证失败，则确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于区块链的语义通信装置还包括：

语义数据接收模块，可以用于在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为真时，通过所述虚拟服务提供商从所述区块链中获取所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明，并根据所述转换后的语义数据以及数据转换证明得到原始语义数据；

语义数据拒绝模块，可以用于在确定所述转换后的语义数据的数据真实性为假时，通过所述虚拟服务提供商对拒绝所述边缘设备提供的转换后的语义数据以及数据转换证明。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于区块链的语义通信装置还包括：

数字化处理模块，可以用于通过所述虚拟服务提供商基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景。

在本公开的一种示例性实施例中，基于预设的元宇宙虚拟空间对所述原始语义数据进行数字化处理，得到与边缘设备所采集的原始图像数据对应的虚拟环境场景，包括：调用所述预设的元宇宙虚拟空间中的人工智能生成内容模型；基于所述人工智能生成内容模型提取所述原始语义数据中包括的地标语义数据，并根据所述地标语义数据渲染所述虚拟环境场景。

上述基于区块链的语义通信装置中各模块的具体细节已经在对应的基于区块链的语义通信方法中进行了详细的描述，因此此处不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图8来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备800。图8显示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备800以通用计算设备的形式表现。电子设备800的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元810、上述至少一个存储单元820、连接不同系统组件(包括存储单元820和处理单元810)的总线830以及显示单元840。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元810执行，使得所述处理单元810执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元810可以执行如图1中所示的步骤S110：边缘设备基于预设的电路编译器对原始语义数据进行模糊处理，得到所述原始语义数据的数据转换证明以及转换后的语义数据，并基于所述电路编译器计算公共参考字符串；步骤S120：所述边缘设备根据所述参考字符串中的评估授权密钥确定零知识验证结果，并将所述零知识验证结果、所述参考字符串中的验证密钥以及转换后的语义数据上传至区块链；步骤S130：所述区块链根据零知识验证结果以及验证密钥对所述转换后的语义数据的转换过程的真实性进行证明，得到数据验证结果；步骤S140：虚拟服务提供商根据所述数据验证结果确定所述转换后的语义数据的数据真实性。

存储单元820可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)8201和/或高速缓存存储单元8202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)8203。

存储单元820还可以包括具有一组(至少一个)程序模块8205的程序/实用工具8204，这样的程序模块8205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线830可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备800也可以与一个或多个外部设备900(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备800交互的设备通信，和/或与使得该电子设备800能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口850进行。并且，电子设备800还可以通过网络适配器860与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器860通过总线830与电子设备800的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备800使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。