تماس با ما
 
بدان
 
امروز پنجشنبه ، ۱۳۹۹/۱۲/۱۴
 
کلیه مقالات

کار در حال پیشرفت: ادغام دستگاه های IoT کم مصرف در زیرساخت های مبتنی بر بلاکچین

Work-in-Progress: Integrating Low-Power IoT devices to aBlockchain-Based Infrastructure

پیشرفت کار: ادغام دستگاه های IoT کم مصرف در یک زیرساخت مبتنی بر Blockchain:

چکیده:

تعداد روزافزون دستگاههای IoT به یک زیرساخت ایمن و مقیاس پذیر برای ذخیره و پردازش داده های تولید شده نیاز دارد.

Blockchain با معماری غیرمتمرکز و بی اعتماد خود گزینه ای ایده آل است.

با این حال ، دستگاه های پایانی IoT کم مصرف قدرت اسب کافی برای اجرای یک مشتری نرم افزار برای محاسبات فشرده blockchain را ندارند.

هدف از این مقاله ، ایجاد اثبات عدم تأیید برای فعال کردن دستگاههای پایانی IoT با قدرت محدود ، با دسترسی به زیرساخت های مبتنی بر blockchain است.

برای دستیابی به این هدف ، یک دروازه IoT به عنوان یک گره blockchain و یک مکانیسم پیام رسانی مبتنی بر رویداد برای دستگاه های پایانی IoT کم مصرف پیشنهاد شده است.

نمایش چنین سیستمی با استفاده از گره های LoRa و دروازه در یک شبکه خصوصی Ethereum محقق می شود.

1. معرفی:

طبق تحقیقات گارتنر ، تعداد کل دستگاههای متصل به اینترنت (IoT) به هزار میلیارد میلیارد2020 وصل شده است [7].

اریکسون پیش بینی می کند که فناوری های کم توان (LPWA) با قدرت کم مانند LoRa و مبتنی بر تلفن همراه NarrowBand IoT (NB-IoT) عامل بزرگی برای استقرار انبوه دستگاه های پایان کم مصرف خواهند بود.

محدوده thecurrentparadigmofshort (NFC ، بلوتوث) ، ارتباطات توپولوژی مش ، که محدوده پوشش دستگاههای IoT را محدود می کند ، توسط پارادایم ارتباطی با سرعت کم و دوربرد با توپولوژی ستاره به چالش کشیده می شود [17].

این تغییر در فناوری ارتباطات بی سیم ممکن است امکان اجرای راه حل های نرم افزاری را در دروازه های IoT به وجود آورد.

IBMisem تأکید می کند ، بلاکچین ، فنآوریشناسی ، تأثیر زیادی بر IoT می گذارد [15] و در حال انجام اقدامات مختلفی برای ایجاد محصولات و خدمات متنوعی است که هر دو جهان را با هم ادغام می کند.

به عنوان مثال می توان از یک بستر تولید براساس تقاضا [1] ، یک سرویس مبتنی بر API (IOTA) [10] ، یک راه حل امنیتی IoT [12] یا حتی یک محصول فیزیکی به نام قفل های اسمارت [16] استفاده کرد.

رویکرد ما در این مقاله ایجاد اثبات مفهوم برای استقرار IoT مبتنی بر LPWAN برای ایجاد زیرساخت های زنجیره ای است.

ما همچنین روشهای ادغام را برای انواع مختلف دستگاههای نهایی پیشنهاد می کنیم.

حل نرم افزار ما در دروازه ها از قابلیت های blockchain برای (a) تسهیل بستر IoT غیر متمرکز استفاده می کند ، (ب) روش ساخت استاندارد دستگاه های انتقال داده و دستگاه هایItheTinfrastrucure ، (c) هر نوع دستگاه IoT نهایی را به یک blockchain- استاندارد سازی می کند. پلت فرم IoT مستقر است.

برای دستیابی به این اهداف ، ما بررسی کرده ایم که چگونه می توان از شبکه همتا برای ذخیره هر دو داده [8] و رمزگذاری قطعات و تعامل با یکدیگر با استفاده از یک رابط منحصر به فرد استفاده کرد.

به عنوان اثبات مفهوم ، یک مکانیسم ارتباطی مبتنی بر رویداد بین دروازه های LoRa و سرورهای پشتیبان در یک blockchain خصوصی اتریوم اجرا شده است.

2- انسجام BLOCKCHAIN ​​و IOT:

Blockchainis یک پایگاه داده توزیع شده مستقر در یک شبکه کار با همتا به نظیر در سیستم ایجاد و پخش مداوم انتقال به طور مداوم است [13].

به طور پیش بینی ، blockchain شامل بلوک هایی است که به صورت رمزنگاری و مرتبط با مجموعه ای از معاملات انجام می شوند.

بلاک ها به طور مداوم توسط گره های موجود در سیستم مورد تأیید قرار می گیرند تا در برابر مهاجمان مخرب بایستند.

ادغام دستگاه های پایان دهنده IoT و دروازه به زیرساخت IoT مبتنی بر blockchain می تواند به روش های زیر انجام شود:

Gateway به عنوان یک گره کامل blockchain دستگاه های انتهایی با دروازه ای که در آن دروازه به عنوان یک گره کامل blockchain یعنی داده های مسیریابی و تأیید صداقت ارتباط برقرار می کند.

دروازه به عنوان یک مشتری نازک دستگاه های انتهایی با دروازه ای که در آن دروازه به عنوان مشتری نازک کار می کند ، با ذخیره تنها مربوطه (dataafragmentsusingprotocolslikeSPV) [3] orLightClient [6] ارتباط برقرار می کنند.

دستگاه های انتهایی به عنوان دستگاههای پایان سنسور باطری معمولی ممکن است آنقدر ضعیف باشند که هیچ مشتری blockchain یکپارچه نشده باشد ، دروازه IoT داده های منتقل شده را به زیرساخت های blockchain سوق خواهد داد.

پایان دادن به دستگاهها به عنوان مشتری قابل اعتماد سرور:

یک شکل ساده از مشتری blockchain با استفاده از رابط کاربری مانند BCCAPI [2] ممکن است در دستگاه های نهایی باتری یکپارچه شده است.

دستگاه های پایان یافته به عنوان مشتری نازک:

اگر دستگاه های انتهایی باتری ندارند و همیشه روشن هستند ، می توانند به عنوان یک مشتری نازک کار کنند.

3- اثبات مفهوم:

فناوری LPWAN طیف گسترده ای از فرصت ها را برای ردیابی افراد یا وسایل در مناطق شهری با کیلومتر پوشش گسترده ای باز می کند.

در این پیاده سازی اثبات مفهوم ، یک دستگاه پایان IoT با باتری داده های موقعیت را به یک دروازه LoRa می فرستد [17].

سپس دروازه LoRa جریان این داده را از طریق رسمی اتریوم مبتنی بر Go-lang ، Geth به یک محفظه خصوصی Ethereum با استفاده از یک قرارداد هوشمند هدایت می کند [14].

دستگاه انتهایی LoRa با استفاده از تمشک Pi 2 متصل به Dragino LoRa / GPS Hat [4] ساخته شده است و یک دروازه LoRa با استفاده از Raspberry Pi 3 متصل به یک تخته کنسانتره LoRa به نام iC880A از IMST [9] ساخته شده است.

به منظور پیاده سازی چنین پراکسی LoRaWAN-Ethereum ، دو طرفه ، باید از هر دو نرم افزار پروتکل پروتکل LoRa استفاده شود تا با دستگاه های نهایی و یک مشتری Ethereum ارتباط برقرار کند تا داده ها را به شبکه blockchain منتقل کند.

نرم افزار پروتکل LoRa از یک درایور کارت کانکتور و یک شبکه شبح برای انتقال بسته های داده به سرورهای برنامه تشکیل شده است [11].

علاوه بر این ، یک شبکه اتریوم خصوصی با استفاده از یک بلوک پیدایش اولیه با یک تنظیم آسان برای معادن برای زمان پاسخ سریعتر ، یعنی زمان کوتاهتر شدن معدن ایجاد می شود.

برای فعال کردن تعامل دروازه با blockchain ، باید یک کنتور هوشمند مستقر شود.

پس از وارد شدن به یک کد عبور مجازی برای چرخش مجازی ، قراردادهای هوشمند دقیقاً مانند هر اقدام دیگری ارسال می شوند ، که علاوه بر این توسط معدنچیان استخراج می شود.

هنگامی که یک قرارداد هوشمند استخراج می شود ، یعنی مستقر در blockchain ، آدرس و رابط دوگانه برنامه (ABI) برای تعامل با آن استفاده می شود.

سرانجام ، "پروکسی هوشمند" به منظور گرفتن کلیه داده های ارسال شده از بسته بسته LoRa ایجاد می شود و مستقیماً با استفاده از رابط JSON-RPC خود را به Geth تغذیه می کند و قرارداد هوشمند را فراخوانی می کند.

قرارداد هوشمند ما "Bridge" علاوه بر سازنده و روشهای تخریب کننده ، شامل دو واقعه (پردازش و اطلاع رسانی) و دو عملکرد (درخواست () andactivate ())) نیز می باشد.

هرگاه دروازه اطلاعات را دریافت کند ، مشتری blockchain با استفاده از query () از قرارداد هوشمند با داده های دریافت شده به عنوان آرگومان تماس می گیرد.

معامله ای که شامل این عمل باشد ارسال می شود و پس از استخراج ، بخشی از blockchain می شود.

همسالان در حال گوش دادن به رویداد اعلان بلافاصله از طرف مشتری blockchain یک تماس برگشتی دریافت می کنند ، که به نوبه خود ممکن است برای انجام اقدامات لازم مورد استفاده قرار گیرد.

به طور مشابه ، سایر همسالان ممکن است با استفاده از عملکرد فعال () با استفاده از یک تابع داده به عنوان آرگومان ، پیامهایی را به دروازه بفرستند تا از راه دور دستگاه های انتهایی را فعال کنند.

دروازه همیشه به هر پردازنده گوش می دهد و فقط دروازه خطاب به پیام دریافت شده اقدام می کند (شکل 2).

در این اثبات مفهوم ، یک دروازه استاندارد LoRa با یک مشتری Ethereum همراه است.

با استفاده از یک قرارداد هوشمند ، یک مکانیسم ارتباطی مبتنی بر رویداد ایجاد می شود.

قرارداد هوشمند Ethereum و کد پروکسی LoRa مورد استفاده برای این اثبات از مفهوم را می توان در صفحه پروژه "Blocky" [14] یافت.

4. نتیجه گیری:

هنگامی که سیستم های مبتنی بر blockchain به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند ، توسعه برنامه ها و پردازش داده ها می تواند با استفاده از قراردادهای هوشمند همانطور که با اثبات مفهوم "Blocky" نشان داده شده است ، به صورت گسترده انجام شود.

در حال حاضر ما در تلاشیم تا نشان دهیم که ، مستقل از قابلیت محاسبات و ذخیره سازی آنها ، می توان یک مشتری blockchain را در هر دستگاه IoT ادغام کرد.