La energía descentralizada de intercambio para redes inalámbricas de sensores sostenibles utilizando tecnología blockchain
Autores: Draz, Umar; Ali, Tariq; Yasin, Sana; Hijji, Mohammad; Ayaz, Muhammad; Aggoune, EL-Hadi M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La energía descentralizada de intercambio para redes inalámbricas de sensores sostenibles utilizando tecnología blockchain
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Redes de sensores inalámbricos
Tecnología blockchain
Protocolo de intercambio de energía
Contratos inteligentes
Consenso de prueba de participación
Resiliencia de red
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de sensores inalámbricos desplegadas en entornos con restricciones energéticas enfrentan desafíos críticos relacionados con la sostenibilidad y la protección. Este documento presenta un innovador protocolo seguro de intercambio de energía impulsado por blockchain que permite a los nodos sensores intercambiar voluntaria y seguramente energía excedente, optimizando el uso y prolongando la vida útil. A diferencia de los esquemas tradicionales de gestión centralizada, el enfoque propuesto aprovecha la tecnología blockchain para generar un libro mayor abierto e inmutable para transacciones, garantizando integridad, visibilidad y resistencia a la manipulación. Empleando contratos inteligentes y un mecanismo de consenso de Prueba de Participación liviano, se minimizan los costos computacionales y de energía, lo que lo hace adecuado para las redes de sensores inalámbricos con activos limitados. El sistema está construido utilizando NS-3 para simular el comportamiento de los nodos, el uso de energía y la dinámica de la red, mientras que Python gestiona la arquitectura de blockchain, la seguridad criptográfica y los algoritmos de intercambio. Los nodos sensores verificaron sus niveles de energía y transmitieron solicitudes cuando la energía caía por debajo de un umbral predefinido. Los nodos vecinos con exceso de energía respondieron con ofertas, y los contratos inteligentes facilitaron intercambios seguros registrados en la blockchain. El proceso de consenso basado en Prueba de Participación garantizó una validación eficiente y segura de transacciones sin la necesidad intensiva de energía de los esquemas de Prueba de Trabajo. Los resultados de la simulación indicaron que el enfoque propuesto reduce el desperdicio y aumenta significativamente la resiliencia de la red al permitir que los nodos permanezcan operativos por más tiempo. Se observa un aumento del 20% en la vida útil en comparación con los métodos tradicionales, manteniendo un bajo sobrecosto de comunicación y asegurando un intercambio seguro e inalterable de energía. Esta solución proporciona una respuesta escalable, segura y eficiente en energía para las redes de sensores inalámbricos de próxima generación, especialmente en aplicaciones como ciudades inteligentes, agricultura de precisión y monitoreo ambiental, donde la autonomía energética es fundamental.
Descripción
Las redes de sensores inalámbricos desplegadas en entornos con restricciones energéticas enfrentan desafíos críticos relacionados con la sostenibilidad y la protección. Este documento presenta un innovador protocolo seguro de intercambio de energía impulsado por blockchain que permite a los nodos sensores intercambiar voluntaria y seguramente energía excedente, optimizando el uso y prolongando la vida útil. A diferencia de los esquemas tradicionales de gestión centralizada, el enfoque propuesto aprovecha la tecnología blockchain para generar un libro mayor abierto e inmutable para transacciones, garantizando integridad, visibilidad y resistencia a la manipulación. Empleando contratos inteligentes y un mecanismo de consenso de Prueba de Participación liviano, se minimizan los costos computacionales y de energía, lo que lo hace adecuado para las redes de sensores inalámbricos con activos limitados. El sistema está construido utilizando NS-3 para simular el comportamiento de los nodos, el uso de energía y la dinámica de la red, mientras que Python gestiona la arquitectura de blockchain, la seguridad criptográfica y los algoritmos de intercambio. Los nodos sensores verificaron sus niveles de energía y transmitieron solicitudes cuando la energía caía por debajo de un umbral predefinido. Los nodos vecinos con exceso de energía respondieron con ofertas, y los contratos inteligentes facilitaron intercambios seguros registrados en la blockchain. El proceso de consenso basado en Prueba de Participación garantizó una validación eficiente y segura de transacciones sin la necesidad intensiva de energía de los esquemas de Prueba de Trabajo. Los resultados de la simulación indicaron que el enfoque propuesto reduce el desperdicio y aumenta significativamente la resiliencia de la red al permitir que los nodos permanezcan operativos por más tiempo. Se observa un aumento del 20% en la vida útil en comparación con los métodos tradicionales, manteniendo un bajo sobrecosto de comunicación y asegurando un intercambio seguro e inalterable de energía. Esta solución proporciona una respuesta escalable, segura y eficiente en energía para las redes de sensores inalámbricos de próxima generación, especialmente en aplicaciones como ciudades inteligentes, agricultura de precisión y monitoreo ambiental, donde la autonomía energética es fundamental.