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

در مورد مسائل مربوط به طراحی و سبک های معماری خدمات IoT با محور بلاکچین

On Design Issues and Architectural Styles forBlockchain-driven IoT Services

در مورد مسائل مربوط به طراحی و سبک های معماری برای سرویس های IoT با استفاده از Blockchain:

چکیده:

ما می توانیم ظهور فضاهای زندگی هوشمند منتسب به ظهور سریع فناوری های IoT (اینترنت اشیا) را درک کنیم.

با تلفیق با فناوری blockchain ، بسیاری از مدلهای تجاری نوآورانه می توانند به واقعیت تبدیل شوند.

این مقاله با هدف گزارش پیشرفت اخیر ما در بررسی موضوعات معماری برای تحقق خدمات IoT با استفاده از blockchain محور است.

به طور خاص ، ما چهار سبک معماری معماری را برای چنین خدماتی ارائه و بحث می کنیم.

ارزیابی مقدماتی در برابر سبک های مختلف نیز برای مقایسه سبک های داده شده ارائه شده است.

مقدمه:

سالهای اخیر توجه بیشتری به مطالعه blockchain شده است [1].

از نظر مفهومی ، blockchain نوعی پایگاه داده توزیع شده امن است که در آن اعتبار داده ها توسط همسالان تأیید می شود.

اجماع همسالان براساس سیاستهای از پیش تعیین شده حاصل می شود (مثلاً اثبات کار یا اثبات سهام).

بنابراین ، blockchain به همسالان توزیع شده امکان می دهد تا در یک شبکه بی اعتماد و بدون داشتن یک مقام متمرکز به اجماع برسند.

فن آوری های Blockchain بسیاری از مدل های تجاری نوآورانه را که قبلاً امکان پذیر نیست مانند ردیابی سوار شدن [2] و ردیابی زنجیره تأمین مواد غذایی امکان پذیر نیست [3].

با توجه به ماهیت بسیار گسترده خدمات IoT (اینترنت اشیا) ، blockchain همچنین توجه محققان در حوزه IoT را به خود جلب می کند.

Blockchain به عنوان لایه صورتحساب عمل می کند به گونه ای که یک بازار خدمات را در بین چیزهای هوشمند تشکیل می دهد [4].

یک نمونه قابل توجه Slock است.

این یک سرویس اشتراکی بر اساس قفل هوشمند و بستر blockchain اتریوم [5] است.

با این وجود ، blockchain و IoT هر دو فن آوری در حال ظهور هستند ، مسائل مربوط به طراحی و سبک های معماری خدمات IoT (B-IoT) مبتنی بر blockchain هنوز هم جوشیده نشده اند.

هدف از این مقاله ، گزارش پیشرفت اخیر ما در این جهت است.

در این مقاله ، ما موضوعات طراحی خدمات B-IoT را ارائه می دهیم.

همچنین چهار سبک معماری معمول برای B-IoT ارائه و مورد بحث قرار گرفته است.

II- شماره طراحی و سبک های معماری:

اجازه دهید با نگاهی به ملاحظات طراحی منحصر به فرد خدمات B-IoT شروع کنیم:

1) مکان های نقاط پایانی blockchain:

از دیدگاه شبکه ، blockchain در اصل یک شبکه همتا است.

اجرای متفاوت blockchain نام دیگری برای همسالان در شبکه blockchain دارد.

در این مقاله ، یک همکار در blockchain به عنوان نقطه انتهایی blockchain (که در بسیاری از آثار ادبی نیز به عنوان گره شناخته می شود) گفته می شود.

در یک شبکه blockchain ، نقاط پایانی بلوک ها را ردیابی می کنند و مسئول تأیید معاملات هستند.

در یک blockchain اثبات کار ، نقاط پایانی همچنین از طریق یک فرآیند رقابتی به نام معدن ، بلوک های جدیدی تولید می کنند.

2) توزیع منطق و داده های تجارت

در یک سرویس BIoT ، یک جایگزین مفید برای اجرای منطق تجارت ، قرارداد هوشمند است که به اسکریپتهای ذخیره شده در یک blockchain اشاره دارد.

به عنوان مثال ، حالات یک قرارداد نیز تأیید و در زنجیره ذخیره می شود ، به طوری که بسیاری از خدمات IoT حالت های دارایی های فیزیکی را در قرارداد هوشمند پیگیری می کنند.

این جایگزین جدید یک طراحی جدید را برای توسعه دهندگان ایجاد می کند ، یعنی اینکه کدام بخش های منطق و داده ها برای قرار دادن در بلاک چین مناسب هستند و کدام قسمت ها نیستند.

از آنجا که دستیابی به اجماع در blockchain معمولاً بیش از چند ثانیه طول می کشد ، قرار دادن منطق و داده های بیش از حد در blockchain می تواند منجر به عملکرد ضعیف شود.

در عوض ، اگر منطقی و داده را روی زنجیر نگذاریم ، مزایای استفاده از blockchain حل می شود.

همانطور که گفته شد ، ادغام سایبری و جسمی موضوع مهمی در یک سرویس IoT است.

به عنوان مثال قبل از اینکه کاربر بتواند از یک چیز هوشمند اجاره ای استفاده کند ، هدف از پرداخت چیست؟ اگر هر یک از موارد هوشمند با یک قرارداد هوشمند ارتباط داشته باشد ، پرداخت آن با ارسال یک معامله به آدرس قرارداد قابل تحقق می باشد.

مسئله دیگر نحوه ارائه خدمات و کنترل موارد ارائه دهنده خدمات است.

به عنوان مثال ، پس از تأیید پرداخت ، خدمات اجاره ، دستگاه اجاره ای را یا توسط Websocket (خارج از زنجیره) یا با صدور یک رویداد پیمانکاری (روی زنجیره ای) قفل می کند.

با در نظر گرفتن ملاحظات طراحی ذکر شده در بالا ، می توانیم چهار سبک معماری معمول برای خدمات B-IoT به دست بیاوریم.

برای توضیح دقیق این معماری ها ، ما از یک سرویس اجاره چیز هوشمند به عنوان یک سناریوی گویا استفاده می کنیم.

در چنین سناریویی ، کاربران می توانند مورد هوشمندی را که اجاره داده اند جستجو کنند و با استفاده از تلفن های هوشمند هزینه آن را بپردازند.

پس از تأیید پرداخت ، نکته هوشمند به طور خودکار قفل می شود.

بعد از اتمام مدت اجاره نامه ، موضوع دوباره قفل می شود.

یک رویکرد ساده و بی تکلف در شکل 1a نشان داده شده است ، جایی که کاربر چیزهایی را برای اجاره انتخاب می کند و در پورتال خدمات می پردازد.

اکثر حالت های برنامه از جمله موارد چیزهای هوشمند در پایگاه داده محلی ذخیره می شوند و منطق تجارت به عنوان برنامه ها و سرویس های وب پیاده سازی می شود.

یک نقطه پایان blockchain و یک قرارداد هوشمند وجود دارد که برای ثبت جریان پرداخت استفاده می شود.

موارد هوشمند از blockchain آگاهی ندارند و با رویکرد خاص فروشنده کنترل می شوند.

چنین رویکردی کاملاً متمرکز خوانده می شود زیرا بیشتر منطق و داده ها را به شکلی متمرکز نگه می دارد.

در نتیجه ، چنین طراحی از مزایای فناوری blockchain بهره نمی برد:

اجماع قوی و توزیع شده.

برای پذیرایی بیشتر از فلسفه blockchain ، طراح می تواند یک قرارداد را ایجاد کند و یک نقطه پایانی را با هر چیز هوشمندانه مرتبط کند.

با این حال ، همانطور که گفته شد ، استقرار یک نقطه پایانی بر روی یک نکته هوشمند دشوار است زیرا یک نقطه پایانی می تواند منابع دستگاه را تخلیه کند.

یک رویکرد واسطه معماری Pseudo Distribution Things است.

همانطور که در شکل 1b نشان داده شده است ، نقاط پایانی برای هر گره توسط مؤلفه Endpoint Container در ابر مستقر و مدیریت می شوند.

Smart Things و دستگاه کاربر نهایی می توانند از طریق مؤلفه Chain Gateway با blockchain تعامل داشته باشند.

اجرای Chain Gateway معمولاً به بستر بستگی دارد.

به عنوان مثال ، در یک شبکه blockchain Ethereum ، Chain Gateway با استفاده از web3.js.

این معماری با نام Pseudo Distribution Things نامیده می شود زیرا نقاط پایانی از نظر جسمی در ابر قرار دارند و به طور منطقی به هر چیز هوشمند وصل می شوند.

اخیراً ، اتریوم مفهوم جدیدی به نام مشتری نور را معرفی می کند که می تواند وظایف یک نقطه پایانی را در یک محیط کم ظرفیت انجام دهد.

ایده اصلی این است که به هر مشتری سبک توسط برخی از سرورهای نوری کمک می شود ، که توسط نقاط انتهایی در دستگاه قدرتمند تری تهیه شده است تا مشتری نور بتواند وظایف جزئی را انجام دهد و داده های جزئی را همزمان انجام دهد.

چنین پیشرفتی به ما امکان می دهد تا نقاط نهایی را روی چیزهای هوشمند قرار دهیم ، تا بتوانید معماری Distributions Things (محققان) را محقق کنیم (شکل 1c را ببینید)

همچنین توجه داشته باشید که در معماری Distributions Things ، IoT Gateway غیر ضروری است زیرا اکنون چیز هوشمندی مستقیماً با قرارداد هوشمند مربوطه کنترل می شود.

اگر یک نقطه انتهایی نیز در دستگاه کاربر نهایی مستقر شود ، می توان معماری را به طور کامل توزیع کرد (شکل 1).

در معماری کاملاً توزیع شده ، ارائه دهنده خدمات منطق پرداخت را اجرا نمی کند.

در عوض ، کاربر مستقیماً به آدرس قرارداد هوشمند مربوط به چیزی که اجاره آن را می پردازد پرداخت می کند.

جدول I خلاصه ای از چندین ویژگی از سبک های معماری است که در بالا بحث شد.

شایان ذکر است که اگر سبک بیشتر توزیع شود ، پیوندهای زنجیره ای کمتری به آن نیاز دارند.

این مشاهدات نشان می دهد که در حالت ایده آل ، باید سیستم را طوری طراحی کرد که سبک معماری به همان اندازه نزدیک باشد که به طور کامل توزیع شود.

زیرا وقتی پیوندهای خارج از زنجیره وجود دارد ، سیستم از استحکام و امنیت کمتری برخوردار است.

III- نتیجه گیری:

در این مقاله به بحث در مورد مسائل مربوط به طراحی و سبک های معماری ساخت خدمات B-IoT می پردازیم.

سبک های معماری ارائه شده برای کمک به توسعه دهندگان در تصمیم گیری های مناسب طراحی مفید است.

از لحاظ تئوریکی ، یک توسعه دهنده باید خدمات BIoT را طوری طراحی کند که در حد ممکن به معماری کاملاً توزیع شده نزدیک باشد.

با این وجود ، ممکن است دریابیم که سبک های دیگر به دلیل کارایی یا هزینه (قابلیت محاسبه چیزهای هوشمند) مناسب تر هستند.

گام بعدی ما بررسی این است که چگونه این سبک ها بر ویژگی های معماری مانند استحکام ، امنیت و کارایی تأثیر می گذارند.