Coded Task Offloading untuk Fluid Computing: Pendekatan Sadar Privasi di Jaringan D2D

Fluid Computing membayangkan eksekusi aplikasi terdistribusi di seluruh sumber daya cloud, edge, dan perangkat yang heterogen, sehingga memerlukan mekanisme eksekusi tugas yang beradaptasi dengan lingkungan dinamis dan sensitif privasi pada kondisi runtime. Namun, skema task offloading saat ini jarang menangani risiko privasi dan kebocoran informasi pada pengaturan eksekusi yang bersifat adversarial. Selain itu, sebagian besar proposal coded computing berfokus pada mitigasi straggler tanpa mempertimbangkan tujuan tingkat sistem seperti kesadaran energi. Makalah ini menjawab kesenjangan tersebut dengan mengusulkan skema coded task offloading untuk jaringan device-to-device (D2D) di bawah kedatangan tugas stokastik dan dinamika berbasis antrean. Skema ini mengintegrasikan task offloading dengan linear secret sharing, mengodekan tugas menjadi share redundan untuk mendukung pemulihan berbasis threshold, mitigasi straggler, dan pelestarian privasi sekaligus meningkatkan kinerja sistem. Penulis merumuskan masalah offloading sadar privasi yang mengoptimalkan secara bersama delay dan energi sambil memberi penalti pada kebocoran privasi teoretis dari tugas terkode di bawah observasi kebocoran yang bising. Masalah tersebut diselesaikan menggunakan solver branch-and-bound bersama penjadwal heuristik ringan, keduanya dievaluasi melalui simulator discrete-event. Hasil menunjukkan bahwa coded offloading memperbaiki trade-off delay–energi dibandingkan skema full offloading dan parallel offloading klasik, dengan heuristik mencapai kinerja mendekati optimal dan mengungguli solver baseline dan state-of-the-art. Temuan ini juga mengungkap bagaimana penalti kebocoran privasi membentuk ulang keputusan offloading, menyingkap trade-off delay–energi–privasi yang melekat.

Metodologi yang diusulkan menggabungkan coded computing dengan offloading sadar privasi di jaringan D2D. Tugas datang secara stokastik dan diproses melalui dinamika berbasis antrean. Setiap tugas dikodekan menjadi share redundan menggunakan skema linear secret sharing, khususnya skema threshold $(k,n)$ di mana $n$ share dihasilkan dan sembarang $k$ share dapat merekonstruksi tugas. Pengodean ini mendukung mitigasi straggler dan pelestarian privasi: penyerang yang mengamati kurang dari $k$ share tidak memperoleh informasi tentang tugas asli. Masalah offloading dirumuskan sebagai optimasi bersama delay dan energi, dengan suku penalti untuk kebocoran privasi teoretis di bawah observasi kebocoran yang bising. Fungsi tujuan dinyatakan sebagai: