گسترش اخیر اینترنت اشیاء (IoT) و متعاقباً انفجار در حجم اطلاعات تولید شده دستگاه های هوشمند منجر به برونسپاری داده ها به مراکز تعیین شده داده ها گشته است. با این حال، مدیریت این مخزن داده های عظیم و مراکز داده های متمرکز همانند ذخیره سازی ابری به صورتی مطلوب میسر نمی باشد. چالش های بسیاری وجود دارند که با توجه به رشد سریع در تنوع و تعداد دستگاه های متصل به اینترنت که برای ارائه دسترسی بالا، تحویل بیدرنگ داده ها، مقیاس پذیری، امنیت، انعطاف پذیری و تاخیر اندک طراحی نشده اند، باید در معماری شبکه های سنتی بدان ها پرداخت. برای پرداختن به این مسائل، مقاله حاضر به ارائه یک معماری ابری توزیع شده مبتنی بر بلاکچین جدید همراه با شبکه تعریف شده با نرم افزار (SDN) می پردازد که گره های کنترل کننده مهی را قادر می سازد تا در لبه شبکه، اصول طراحی مورد نیاز را برآورده نمایند. مدل پیشنهادی یک معماری ابری توزیع شده مبتنی بر فناوری بلاکچین می باشد که دسترسی کم هزینه، امن، و مطابق تقاضا را برای اغلب زیرساخت های محاسبات رقابتی در شبکه IoT فراهم می نماید. با ایجاد زیرساخت ابری توزیع شده، مدل پیشنهادی، امکان محاسبات با کارایی بالا و مقرون به صرفه را فراهم می آورد. افزون بر این، برای آوردن منابع محاسباتی به لبه شبکه IoT و امکان دسترسی به مقادیر وسیعی از داده ها با تاخیر اندک و به صورتی امن، یک معماری گره مهی توزیع شده امن را ارائه نمودیم که از فناوری های SDN و بلاکچین استفاده می نماید. گره های مهی، واحدهای محاسبات مهی توزیع شده ای هستند که امکان استقرار خدمات مهی را فراهم آورده و توسط منابع محاسباتی متعدد در لبه شبکه IoT شکل می گیرند. ما عملکرد معماری پیشنهادی خود را ارزیابی نموده و با استفاده از معیارهای مختلف عملکرد، با مدل های موجود مقایسه نمودیم. نتایج ارزیابی ما نشان می دهد که با کاهش تاخیر حاصله، کاهش زمان پاسخ، افزایش توان عملیاتی، و توانایی تشخیص حملات بیدرنگ در شبکه IoT با توجه به سربار عملکرد پایین، عملکرد بهبود می یابد.
معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
14,500 تومانشناسه فایل: 13584
- حجم فایل ورد: 658.6KB حجم پیدیاف: 633.1KB
- فرمت: فایل Word قابل ویرایش و پرینت (DOCx)
- تعداد صفحات فارسی: 22 انگلیسی: 10
- دانشگاه:
- Department of Computer Science and Engineering, Seoul National University of Science and Technology (SeoulTech), Seoul 01811, Korea
- Department of Information Management, National Taichung University of Science and Technology, Taichung, 404, Taiwan
- ژورنال: IEEE Access
چکیده
مقدمه مقاله
امروزه تعداد زیادی از دستگاه ها و اشیاء هوشمند با حسگرها تلفیق شده و در نتیجه قادر به تشخیص اطلاعات بیدرنگ از محیط خود هستند. با این حال، این انگاره با ظهور IoT تغییر نموده که در آن همه اشیاء هوشمند – مانند حسگرها، لپ تاپ ها، ماشین های هوشمند، دستگاه های خانه هوشمند، و واحدهای صنعتی و تاسیسات – از طریق یک شبکه به هم متصل و به قابلیت تجزیه و تحلیل داده ها مجهزند و در نتیجه مسیر بازی، زندگی، و کار ما نیز تغییر نموده است. حجم عظیمی از جریان داده ها توسط دستگاه های IoT با سرعت بالایی تولید شده است. بر طبق گزارش اخیر گارتنر [1]، تا سال 2021، حدود یک میلیون دستگاه IoT جدید در هر ساعت فروخته خواهد شد و حدود 2.5 میلیون دلار آمریکا در دقیقه صرف IoT خواهد شد. با تدارکات کارآمد و انعطاف پذیر در محاسبات ابری [2]، [3]، حجم وسیعی از داده های IoT تولیدی دستگاه های IoT توزیع شده را می توان برای پردازش از طریق اینترنت به ابر از راه دور منتقل نمود [4]، [5].
(متن کامل در فایل ورد موجود است)
در زیرساخت های ابری مبتنی بر بلاکچین، میزبان های ذخیره سازی ظرفیت مازاد ذخیره سازی خود را فروخته و اجاره دهندگان این ظرفیت مازاد را خریداری نموده و فایل های را بارگذاری می نمایند در حالی که پرداخت ها در بلاکچین صورت می پذیرند. با توجه به گزارشات اخیر، بررسی مجمع جهانی اقتصاد پیش بینی نمود که تا سال 2027 میلادی حدود 10 درصد از تولید ناخالص داخلی (GDP) جهانی ممکن است با فناوری بلاکچین ذخیره گردد [13].
ABSTRACT A Software Defined Fog Node Based Distributed Blockchain Cloud Architecture for IoT
The recent expansion of the Internet of Things (IoT) and the consequent explosion in the volume of data produced by smart devices have led to the outsourcing of data to designated data centers. However, to manage these huge data stores, centralized data centers, such as cloud storage cannot afford auspicious way. There are many challenges that must be addressed in the traditional network architecture due to the rapid growth in the diversity and number of devices connected to the internet, which is not designed to provide high availability, real-time data delivery, scalability, security, resilience, and low latency. To address these issues, this paper proposes a novel blockchain-based distributed cloud architecture with a software defined networking (SDN) enable controller fog nodes at the edge of the network to meet the required design principles. The proposed model is a distributed cloud architecture based on blockchain technology, which provides low-cost, secure, and on-demand access to the most competitive computing infrastructures in an IoT network. By creating a distributed cloud infrastructure, the proposed model enables cost-effective high-performance computing. Furthermore, to bring computing resources to the edge of the IoT network and allow low latency access to large amounts of data in a secure manner, we provide a secure distributed fog node architecture that uses SDN and blockchain techniques. Fog nodes are distributed fog computing entities that allow the deployment of fog services, and are formed by multiple computing resources at the edge of the IoT network. We evaluated the performance of our proposed architecture and compared it with the existing models using various performance measures. The results of our evaluation show that performance is improved by reducing the induced delay, reducing the response time, increasing throughput, and the ability to detect real-time attacks in the IoT network with low performance overheads.
Introduction
Nowadays, a large number of intelligent devices and objects are integrated with sensors, thus enabling them to detect real-time information from the environment. However, this paradigm has changed with the advent of the IoT in which all intelligent things- such as sensors, laptops, smart cars, smart home devices, and industrial and utility modules- are connected through a network of networks and equipped with data analysis capability, thereby changing the way we play, live, and work. A huge volume of data streams is produced by IoT devices at high speed. According to a recent report by Gartner [1], around one million new IoT devices will be sold every hour and some 2.5 million US dollars will be spent per minute on IoT by 2021. With efficient and flexible provisioning in cloud computing [2], [3], the large volume of IoT data produced by distributed IoT devices can be transmitted to the remote cloud for processing through the internet [4], [5]. However, the internet is neither sufficiently efficient nor sufficiently scalable to deal with these enormous amounts of IoT data. In addition, the transfer of important data is expensive, consuming an enormous amount of bandwidth, time, and energy. Since massive flows of IoT data are transmitted to the cloud at high speed in order to explore valuable information in real time, it is necessary to design an efficient data-processing architecture.
For future generation computing, fog computing is an evolving framework that combines cloud computing and IoT [6]. Currently, cloud-based solutions are being widely researched due to growing demand and the limited computing resources of IoT devices. Recent research predicts that centralized clouds will be unlikely to deliver satisfactory services to customers in the near future. From the core to the edge of the network, fog computing can be viewed as a layered service structure that is an extension of the cloud computing paradigm. It will be able to provide faster cloud services such as storage, computing, and networking capabilities to end users, with each fog node located near the IoT devices at the edge of the IoT network. Fog nodes are distributed fog computing entities that allow the deployment of fog services and are formed by multiple computing resources at the edge of the IoT network. Using different technologies, all the physical devices of a fog node are connected, aggregated and abstract to be considered as a single logical entity that is the fog node, capable of performing distributed services, as it is on a single device. Given a finite network bandwidth, centralized cloud storage is unable to handle huge volumes of data in a timely manner. Due to the limited scope of its vision and resources, a fog node is unable to provide permanent and comprehensive computing services to users [7]. Thus, the secure, scalable, and efficient management of resources may well be one of the most important objectives for the realization of the future IoT network. A distributed peer-to-peer decentralized cloud storage solution is required to achieve the objectives for the future IoT network. Recently, blockchains have recently attracted the attention of researchers in a wide range of industries [8]–[9][10].
The main reason for this increase in interest in blockchain is that, with the blockchain technique, applications can be operated in distributed ways, whereas previously they had to pass through a trusted intermediary. The recent market research indicates that technologies like blockchain and Bitcoins are the future of the finance domain [11], [12]. By creating trust without the need for a trusted third party, it is widely believed that blockchains will overhaul antiquated cloud computing systems. At present, companies like Amazon offer a decentralized storage infrastructure cloud services. Nowadays, most organizations that have hosted their own servers in their own premises have moved to the cloud to reduce the number of servers and maintenance cost drivers; and by replicating data across multiple data centers, a company like Amazon S3 is able to offer a reliable uptime and redundancy service and charge approximately $ 25 per terabyte per month. This convenience has blinded us to the extent that we now place too much trust in third parties. Due to a lack of good points of reference and low costs, we are obliged to trust these third parties to secure our most private and sensitive data, which are mostly unencrypted. Due to parallelism between the financial and cloud infrastructures, we can replace the existing systems with blockchains and eliminate our reliance on trusted third parties. In the blockchain based cloud infrastructure, storage hosts sell their surplus storage capacity and renters purchase this surplus capacity and upload files, while payments are made over the blockchain. According to a recent report, the world economic forum’s survey predicted that by 2027 some 10% of global GDP may be stored with blockchain technology [13].
- مقاله درمورد معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- پروژه دانشجویی معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- معماری ابری توزیع شده بلاک چینی
- پایان نامه در مورد معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- تحقیق درباره معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- مقاله دانشجویی معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT در قالب پاياننامه
- پروپوزال در مورد معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- گزارش سمینار در مورد معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT
- گزارش کارورزی درباره معماری ابری توزیع شده بلاک چینی بر اساس گره مه نرم افزار محور برای اینترنت اشیا IOT