Arquitectura jerárquica de múltiples blockchains para un entorno escalable de Internet de las cosas
Autores: Oktian, Yustus Eko; Lee, Sang-Gon; Lee, Hoon Jae
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Arquitectura jerárquica de múltiples blockchains para un entorno escalable de Internet de las cosas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Cadena de bloques
Contratos inteligentes
Arquitectura de IoT
Escalabilidad
Compensación de consenso
Arquitectura jerárquica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Muchos investigadores desafían la posibilidad de utilizar blockchain y contratos inteligentes para interrumpir la arquitectura de Internet de las cosas (IoT) debido a sus garantías de seguridad y descentralización. Sin embargo, la arquitectura blockchain de última generación no es lo suficientemente escalable para satisfacer los requisitos de tráfico de datos masivos en el entorno de IoT. La razón principal de este problema es que se necesita elegir el compromiso de consenso entre manejar un alto rendimiento o un alto número de nodos. En consecuencia, este problema impide la aplicabilidad de blockchain para casos de uso de IoT. En este documento, proponemos una arquitectura de blockchain jerárquica de dos niveles escalable para IoT. El primer nivel es un Motor Central, que se basa en un consenso de Tolerancia a Fallas Bizantinas Prácticas (PBFT) para manejar un alto rendimiento, que supervisa los motores subordinados subyacentes (sub-motores) como su segundo nivel. Este segundo nivel consta del Motor de Pago, Cómputo y Almacenamiento, respectivamente. Podemos implementar múltiples instancias de estos sub-motores tantos como necesitemos y tan locales como sea posible cerca de los dominios de IoT, donde residen los dispositivos de IoT, para manejar un alto número de nodos. Además, para extender aún más la escalabilidad de la arquitectura propuesta, también proporcionamos características adicionales de escalabilidad en el Motor Central como la agregación de solicitudes, la priorización de solicitudes, así como el paralelismo de sub-motores. Implementamos todos nuestros motores y los exponemos a las aplicaciones de IoT a través de las API del Motor. Con estas API, los desarrolladores pueden construir y ejecutar aplicaciones de IoT en nuestra arquitectura. Nuestros resultados de evaluación muestran que nuestras características propuestas en el Motor Central pueden mejorar realmente el rendimiento general de nuestra arquitectura. Además, basándonos en nuestra aplicación de alquiler de coches IoT de prueba de concepto, también mostramos que la interoperabilidad entre sub-motores a través del Motor Central es posible, incluso cuando el sub-motor particular está bajo paralelismo de sub-motor.
Descripción
Muchos investigadores desafían la posibilidad de utilizar blockchain y contratos inteligentes para interrumpir la arquitectura de Internet de las cosas (IoT) debido a sus garantías de seguridad y descentralización. Sin embargo, la arquitectura blockchain de última generación no es lo suficientemente escalable para satisfacer los requisitos de tráfico de datos masivos en el entorno de IoT. La razón principal de este problema es que se necesita elegir el compromiso de consenso entre manejar un alto rendimiento o un alto número de nodos. En consecuencia, este problema impide la aplicabilidad de blockchain para casos de uso de IoT. En este documento, proponemos una arquitectura de blockchain jerárquica de dos niveles escalable para IoT. El primer nivel es un Motor Central, que se basa en un consenso de Tolerancia a Fallas Bizantinas Prácticas (PBFT) para manejar un alto rendimiento, que supervisa los motores subordinados subyacentes (sub-motores) como su segundo nivel. Este segundo nivel consta del Motor de Pago, Cómputo y Almacenamiento, respectivamente. Podemos implementar múltiples instancias de estos sub-motores tantos como necesitemos y tan locales como sea posible cerca de los dominios de IoT, donde residen los dispositivos de IoT, para manejar un alto número de nodos. Además, para extender aún más la escalabilidad de la arquitectura propuesta, también proporcionamos características adicionales de escalabilidad en el Motor Central como la agregación de solicitudes, la priorización de solicitudes, así como el paralelismo de sub-motores. Implementamos todos nuestros motores y los exponemos a las aplicaciones de IoT a través de las API del Motor. Con estas API, los desarrolladores pueden construir y ejecutar aplicaciones de IoT en nuestra arquitectura. Nuestros resultados de evaluación muestran que nuestras características propuestas en el Motor Central pueden mejorar realmente el rendimiento general de nuestra arquitectura. Además, basándonos en nuestra aplicación de alquiler de coches IoT de prueba de concepto, también mostramos que la interoperabilidad entre sub-motores a través del Motor Central es posible, incluso cuando el sub-motor particular está bajo paralelismo de sub-motor.