Повышение производительности совместного использования данных IoT на основе блокчейна с применением облегчённого алгоритма консенсуса

Распространение устройств Интернета вещей (IoT) приводит к генерации огромных объёмов данных, которые традиционно хранятся, обрабатываются и анализируются с использованием централизованных систем, что делает их уязвимыми для атак. Блокчейн предлагает решение этой проблемы за счёт распределённого хранения и защиты данных IoT. Однако низкая производительность и слабая масштабируемость технологии блокчейна создают существенные препятствия для её применения в сетях IoT. Основным препятствием является распределённый протокол консенсуса, который должен обеспечивать прозрачность, целостность и неизменяемость данных в децентрализованной среде без доверия, что часто снижает масштабируемость. Для решения этой проблемы в статье предлагается использовать алгоритм консенсуса делегированного доказательства доли (Delegated Proof of Stake, DPoS) и методы шардинга для повышения масштабируемости сетей IoT на основе блокчейна. Экспериментальные результаты показывают, что пропускная способность системы синхронно увеличивается с ростом тестовой нагрузки. Полученные результаты выявляют компромисс между пропускной способностью, задержкой и временем восходящей/нисходящей передачи данных в Межпланетной файловой системе (InterPlanetary File System, IPFS). Учитывая критическую важность задержки и пропускной способности для сетей IoT, результаты демонстрируют, что DPoS обеспечивает высокую пропускную способность, параллельную обработку и надёжную безопасность, одновременно обеспечивая эффективное масштабирование сети. Кроме того, при тестовой нагрузке 500 транзакций в секунду (Transactions Per Second, TPS) система достигает максимальной пропускной способности приблизительно 11,094 мс. Однако при превышении тестовой нагрузки 2000 TPS общее время обработки транзакций увеличивается до 11,205 мс. Данный метод особенно подходит для сетей IoT с ограниченными ресурсами. По сравнению с ранее предложенными подходами на основе периферийных вычислений разработанная схема демонстрирует более высокую пропускную способность.