71XМеждународная научно-практическая конференция
УДК 62
Петров Игорь Олегович Дронин Ярослав Сергеевич Севостьянов Виталий Романович Манышев Валерий Сергеевич Щербаха Никита Константинович.
Petrov Igor Olegovich Dronin Yaroslav Sergeevich Sevostyanov Vitaliy Romanovich Manyshev Valery Sergeevich Shcherbakha Nikita Konstantinovich.
Студенты Students
Дальневосточный федеральный университет Far Eastern Federal University
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКЧЕЙНА В БЕСПРОВОДНОЙ
СВЯЗИ И СЕТЯХ
USING BLOCKCHAIN IN WIRELESS COMMUNICATIONS AND
NETWORKS
Аннотация, с развитием технологий операторы связи постоянно сталкиваются с вопросами защиты информации, сохранения их целостности и доставки пользователям, ведь наличие единого центра хранения информации делает беспроводные сети уязвимыми к атакам злоумышленников. В связи с этим стал актуальным вопрос о том, каким образом можно улучшить уже имеющиеся средства защиты данных, и какая технология будет главным образом фигурировать в построении сетей. Одним из наиболее перспективных примеров является технология блокчейн. В данной статье вы сможете ознакомиться с преимуществами данного данной технологии, с возможными трудностями в реализации, техническими особенностями и перспективами развития технологии в будущем.
Abstract: With the development of technologies, telecom operators are constantly faced with the issues of protecting information, preserving its integrity and delivering it to users, because the presence of a single data storage center makes wireless networks vulnerable to attacks by intruders. In this regard, the question of how to improve the existing data protection tools has become relevant, and which technology will mainly appear in the construction of networks. One of the most promising examples is the blockchain technology. In this article, you will be able to get acquainted with the
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» advantages of this technology, with possible difficulties in implementation, technical features and prospects for the development of the technology in the future.
Ключевые слова. Блокчейн, интернет вещей, плоская сеть, одноранговая сеть, безключевая подпись, облачные вычисления, VANET.
Key words: Blockchain, Internet of Things, Flat network, Peer-to-peer network, keyless signature, Cloud computing, VANET.
Введение
Технологии блокчейн на сегодняшний день являются серьёзным инновационным прорывом как за рубежом, где первые блоки были разработаны для осуществления идеи биткоина, так и в России, где блокчейн только начинает развиваться.
Научная проблематика этого вопроса видится достаточно широкой, так как в огромном информационном ландшафте тема до сих пор не разработана и явление не систематизировано. Создание блокчейн стало толчком к революции в хранении данных.
Технология будет менять мир стремительными темпами, причём не только в финансовом секторе, но и в деле управления государством, медицине, логистике, образовании, бизнесе.
Актуальны блокчейн-технологии в области защиты людей от мошеннических схем и в иных направлениях, где требуется работа с объёмными базами данных. Конечно, у этой системы есть и недостатки, но они незначительны по сравнению с преимуществами используемых технологий и наработок.
Базовые основы технологии блокчейн
Блокчейн - это технология хранения информации, ключевыми особенностями которой является совместное использование и синхронизация цифровых данных согласно алгоритму консенсуса, географическое распределение равнозначных копий в разных точках по всему миру, отсутствие центрального администратора (DLT), которая потенциально может разрушить многие отрасли промышленности, позволяя осуществлять безопасные обмены
XМеждународная научно-практическая конференция через Интернет без использования центральных серверов или независимого
доверенного органа. Блокчейн облегчает прозрачные, поддающиеся проверке и
безопасные транзакции с цифровыми активами с доказательством прав и
собственности.
Основываясь на построении консенсуса на основе криптографии, блокчейны используют децентрализованную базу данных и одноранговые вычислительные узлы, чтобы обеспечить равные стимулы для проведения транзакций на безопасном, доверенном уровне. В 2008 году блокчейн был впервые использован для внедрения биткойна, электронной платежной сети, и в настоящее время появляется в качестве базовой технологии для питания новой парадигмы "internet of value".
Каждый блок цифровой регистра содержит метку времени и ссылку на предыдущий блок. Единицы стоимости переходят от владельца А к владельцу Б через сетевые узлы, отслеживающие остатки на счетах. Право собственности проверяется по ссылкам на все предыдущие транзакции. Каждый узел записывает все транзакции. Аутентификация достигается консенсусом, а доверие создается прозрачным и проверяемым потоком информации.
Храня информацию в нескольких криптографически проверенных копиях блоков по сети, блокчейны устраняют отдельные точки сбоя, хакерские атаки или контроль со стороны любого отдельного объекта. Компрометировать всю глобальную сеть сложно, потому что исторические данные транзакций встроены в несколько узлов.
Возможности для операторов мобильной связи
Технология блокчейн предоставляет мобильным операторам превосходные возможности для поддержки трансформации бизнес-моделей с помощью новых сетевых уровней, которые могут революционизировать способы проверки целостности данных, передачи и/или отслеживания ценностей и прав через инфраструктуру абонентам.
Мобильные операторы 1 поколения, скорее всего, создадут новые блокчейн-партнерства с универсальными цифровыми регистрами для
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» улучшения межотраслевой совместимости. Это позволит контролировать
издержки, обеспечить широкий охват и эффективно переопределить
посредническую роль многих отраслей.
Ряд блокчейн - проектов основан на концепциях, хорошо совместимых с
целями конкретных архитектур 5G, начиная от распределенных систем и баз
данных и заканчивая узлами распределенных вычислений с низкой
задержкой/высокой производительностью. Добавление блокчейнов в старые и
новые распределенные системы может сделать операции более безопасными,
автономными, гибкими и прибыльными. Сетевые протоколы и инфраструктуры
должны будут учитывать требования к сетевому времени приложений на основе
блокчейна, масштабироваться для поддержки миллионов узлов и обеспечивать
такую обстановку, чтобы транзакции достигали всех участвующих
одноранговых узлов. Каждая транзакция через мобильную сеть должна быть
подписана цифровой подписью для обеспечения подлинности. Предоставляя
возможность динамического обмена элементами мобильной сети, блокчейны
могут стимулировать рост мобильной сети, создавая рынок прав доступа к
другим сетевым ресурсам.
Мобильные операторы имеют хорошие возможности предложить
экосистему "блокчейн-как-услуга" для контент-провайдеров, которые могли бы
хранить свои предложения по всей мобильной сети и использовать блокчейн -
инфраструктуру для контроля доступа и монетизации. Смарт-контракты защитят
авторские права, автоматизируют продажу контента в интернете и исключат
риск копирования и распространения контента хакерами. Кроме того, блокчейны
обеспечивают переменное, основанное на спросе ценообразование контента
посредством автоматического обнаружения [1].
Ключ к внедрению технологии блокчейна Мобильные сети могут иметь решающее значение для успеха блокчейна. Операторы связи, которые активизируются, будут генерировать импульс для интеграции блокчейна, решая новые варианты использования для улучшения цифрового опыта своих абонентов.
XМеждународная научно-практическая конференция
При наличии значительных технических барьеров для входа перемещение
блокчейнов за пределы стадии доказательства концепции потребует от крупных игроков отрасли, способных поддерживать многие типы прецедентов использования через публичную сеть, работать в сотрудничестве с частными организациями и государственными регуляторами, представляющими правовые системы различных штатов, провинций и стран.
Поставщики услуг могут предложить различным разработчикам недорогие, низкорисковые платформы блокчейн-услуг. Основной стратегией должна стать установка новых инфраструктурных компонентов для поддержки развертывания блокчейн-фреймворков, которые затем будут поддерживаться сетевыми и распределенными облачными вычислительными платформами. Мобильные операторы будут владеть и поддерживать бэкенд-блокчейн, который разработчики приложений могут использовать для создания новых приложений доверия и транзакций.
Многие крупные игроки отрасли конкурируют за контроль в пространстве Интернета вещей (1оТ), инвестируя в блокчейн-технологии с акцентом на безопасность, шифрование и инновации смарт-контрактов. Чтобы конкурировать, мобильные операторы должны предлагать блокчейн -фреймворки для 1оТ, Большие данные, доставку контента и цифровую идентификацию.
Операторы мобильной связи должны смотреть дальше простого расширения возможностей подключения существующей
телекоммуникационной инфраструктуры. Они должны создавать ценность, аутентифицировать цифровую информацию и выполнять смарт-контракты, которые поддерживаются аналитикой рынка, прогнозным обслуживанием и массовой автоматизацией приложений и служб управления. Смарт-контракты 1оТ позволят автоматизировать удаленные системы на основе Интернета вещей и облегчить автономный обмен данными и ценностями между устройствами и виртуальными или физическими объектами по сети.
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований»
Для следующей волны технологий игроки отрасли должны разработать глобальную сеть вычислительных узлов для проверки и ретрансляции блокчейн-транзакций. Эта сеть должна:
- Разрешить защищенным узлам добровольно присоединяться к сети для управления базой данных и предоставления стимулов для участия в вычислениях.
- Обладать большой скоростью, объемом и низкой задержкой.
- Дублировать регистры на тысячах серверов и выполнять регулярные обновления и сверку.
- Блокчейны будут интегрированы с искусственным интеллектом (ИИ) и поведенческой аналитикой, что позволит поставщикам инфраструктуры получать информацию о транзакциях [1].
Использование блокчейна в мобильных сетях Интернет вещей.
Сегодня 1оТ соединения должны масштабироваться, чтобы обеспечить миллиарды взаимодействий между машинами и датчиками. Это приводит к замедлению работы сети и увеличению затрат. Без управления микротранзакциями и урегулирования платежей миллиарды ежедневных транзакций поглотят традиционные финансовые услуги.
Целостность данных, которыми обмениваются миллиарды устройств Интернета вещей, обеспечивается с помощью децентрализованного подхода блокчейна. Доверительные коммуникации между одноранговыми устройствами (распределенный обмен файлами и автономная координация устройств) увеличат пропускную способность системы и сократят затраты.
Смарт-контракты автоматизируют устройства и объекты Интернета вещей и гарантируют безопасный доступ к надежным данным Интернета вещей. Каждый блокчейн может быть адресован непосредственно для обеспечения регистрации и контроля [2-3].
XМеждународная научно-практическая конференция
Умный Город.
Блокчейны обеспечивают прозрачную, безопасную и надежную транзакционную инфраструктуру, которая ускоряет цифровые услуги, соединяя доверенных лиц с заинтересованными сторонами.
Смарт-контракты сделают услуги с добавленной стоимостью более безопасными, частными, автономными и анонимными; они повысят эффективность и совместное использование ресурсов. Открытые данные и проверяемая целостность обеспечивают несколько уровней прозрачности сторон, что упрощает совместную работу и техническое обслуживание с повышенным и объединяющим доверием. Кроме того, рынок теперь может решать вопрос монетизации новых городских услуг.
Для усиления защиты от кибератак и мошенничества блокчейны помогают идентифицировать устройства, защищать сенсорные данные, используемые в транспорте, и управлять доступом к городским объектам.
Управляемая умными городами общая экономика будет включать совместное владение и максимальное использование городских активов. Например, блокчейны могут записывать производство солнечной энергии. Электричество может быть произведено локально и передано соседям или продано обратно в сеть [1].
Соединение смарт-контрактов с приложениями интернета вещей будет способствовать дальнейшему увеличению выпуска новых услуг. Интеллектуальные устройства и данные в режиме реального времени помогут пользователям сделать выбор, который облегчит:
Автономную передача данных между автомобильными датчиками и данными о дорожном движении для мгновенного взимания платы со счетов водителей.
Сокращение выбросов углекислого газа путем взимания налогов с автомобилей за загрязнение окружающей среды и другие показатели.
Мониторинг состояния окружающей среды и генерация данных для продажи.
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований»
Снижение страховых тарифов на основе аутентифицированных записей
технического обслуживания и безопасности.
Обнаружение и интеллектуальный анализ данных между устройствами для криптографически защищенных автоматизированных обследований окрестностей.
Архитектура 5G и подключение 1оТ являются основными инициативами Умного города, позволяющими мобильным операторам поставлять блокчейн решения, основанные на беспроводной инфраструктуре. Другие важные инновации могут включать в себя: криптовалюту, аутентификацию с нулевым коэффициентом, отказоустойчивость приложений, консенсусные сетевые протоколы, автономные протоколы Реег-1ю-Реег (Р2Р), а также частные и публичные структуры смарт-контрактов.
Включение сервиса 5G.
Вместо существующей и стареющей сотовой системы блокчейн-фреймворк поможет новому поколению распределенных беспроводных сетей, позволяя беспрепятственно обеспечивать связь между гетерогенными узлами доступа и устройствами. С помощью блокчейнов поставки и соглашения между узлами доступа, сетями и абонентами заключаются на лету в виде цифровых смарт-контрактов. Любое устройство может договориться о наилучшем сервисе, а оператор связи может динамически корректировать код в смарт-контракте в любом узле сети. Это позволяет беспрепятственно предоставлять услуги и бизнес-модели между сетями, провайдерами и узлами доступа 5G. Мобильные сервисы с поддержкой блокчейна могут быть адаптированы к местоположению и потребностям абонентов, а также адаптированы к спросу и предложению.
Блокчейны могут помочь в развертывании технологии беспроводного доступа 5G, обеспечивая беспрепятственный доступ через различные сети к устройствам и конечным точкам Интернета вещей. Усовершенствованные внутренние процессы, такие как системы оперативной поддержки и системы поддержки бизнеса позволят снизить издержки и повысить конкурентоспособность.
XМеждународная научно-практическая конференция
Сети будут более «плоскими», а задержка уменьшена за счет делегирования функций OSS и BSS на край с помощью распределенных P2P -переговоров.
Распространение контента.
Для крупных поставщиков контента, таких как Netflix, размещение защищенного контента ближе к пользователям с помощью платформы, работающей на технологии блокчейн, позволит создателям загружать контент и передавать его «как биткоин». Это создало бы открытый рынок для торговли контентом и потребления всеми, у кого есть доступ. Инструменты конфиденциальности позволят пользователям управлять и перепродавать данные, на которые они приобрели права.
Контент-провайдеры могут принимать решения о специфике применения управления цифровыми правами к своим активам. Кроме того, децентрализованное хранилище лучше защищено от взлома или потери данных, ускоряет передачу данных и минимизирует время потоковой передачи.
Защита целостности.
Два недостатка традиционной криптографии с открытым ключом - это возможная компрометация закрытых ключей и затраты на проверку подписи. Основанные на блокчейне инфраструктуры бесключевой подписи (KSIs) обеспечивают масштабируемую аутентификацию цифровых данных на основе подписи. KSIs быстрые, эффективные и масштабируемые.
Облачные вычисления.
Децентрализованное мобильное облачное решение может позволить пользователям распределять части своих вычислительных ресурсов. Это позволяет защитить и зашифровать облачные приложения [4].
Динамический Обмен Данными.
Динамические функции совместного использования блокчейна предлагают:
Упрощенная аутентификация: открытые стандартные протоколы авторизации могут быть применены к любой или всем частям мобильной сети.
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» Выставление счетов и другие транзакции: криптография блокчейна
защищает информацию и создает полностью записанный след транзакций.
Управление роуминговыми соединениями: этот метод управляет
роуминговыми соединениями глобально.
Общая сетевая инфраструктура и спектр: сетевые операторы могут
динамически передавать элементы инфраструктуры между собой или другими
сторонами по требованию с помощью безопасных, проверяемых транзакций.
Мобильные деньги: эта валюта опирается на блокчейн.
Ведение записей: этот шаг может защитить публичные записи от
мошенничества.
Применение блокчейна в VANET Будучи защищенной и децентрализованной вычислительной инфраструктурой, блокчейн широко признан прорывным решением проблем централизации, конфиденциальности и безопасности при хранении, отслеживании, мониторинге, управлении и совместном использовании данных. Есть три вида применения блокчейна:
блокчейн для сообщений (MesBC), все сообщения, транслируемые транспортными средствами, будут записываться в MesBC в качестве постоянного доказательства для оценки репутации;
блокчейн для сертификатов (СегВС) СегВС действует как публичный регистр для всех выданных сертификатов. Он обеспечивает доказательство наличия сертификата отправителя с эффективностью О(^К). (К-количество листьев в дереве хэшей);
блокчейн для отозванных открытых ключей (RevBC) RevBC действует как публичный регистр для всех отозванных открытых ключей. Он обеспечивает доказательство отсутствия открытого ключа отправителя с эффективностью О (1СВЫ).
Сообщения в MesBC и сертификаты в СегВС записываются в хронологическом порядке в cmts. Таким образом, MesBC и СегВС похожи на обычный блокчейн в Биткойне. Как показано на рис. 2, RevBC содержит СМТ и
XМеждународная научно-практическая конференция
LMT [10]. Отозванные открытые ключи записываются лексикографически в LMT, корень которого изменится, когда в него будет вставлен новый отозванный открытый ключ. СМТ записи операции аннулирования и соответствующий корень ЛМТ в хронологическом порядке. В заголовке блока будут храниться только корень транзакции CMT и корень открытого ключа LMT. Поскольку механизм консенсуса не находится в центре внимания баров, PoW принимается, и принимается ведется транспортными средствами [5].
Рис. 1 - Структура RevBc
Заключение
Из всего вышесказанного можно сделать вывод: с каждым годом блокчейн-технологию будут применять в самых различных сферах деятельности во всём мире. Эти технологии должны стать перспективной возможностью в управлении различныйх сфер государства. Но следует помнить, что любая технология имеет положительные и отрицательные стороны. Необходимо обращать внимание на возможные угрозы и слабые стороны системы и на основе
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» этого анализа принимать взвешенные решения об использовании технологии
блокчейн.
Библиографический список:
1. S. J. Shackelford and S. Myers, ''Block -by-block: Leveraging the power of blockchain technology to build trust and promote cyber peace,'' Yale J. Law Technol., vol. 19, p. 334, Mar. 2017.
2. A. Dorri, S. S. Kanhere, and R. Jurdak. (2016). ''Blockchain in Internet of Things: Challenges and solutions.'' [Online]. Available: https://arxiv.org/ abs/1608.05187
3. M. Atzori, ''Blockchain-based architectures for the Internet of Things: A survey,'' UCL-Res. Center Blockchain Technol., Tech. Rep., May 2016.
4. Y. Zhang, R. H. Deng, X. Liu, and D. Zheng, ''Blockchain based efficient and robust fair payment for outsourcing services in cloud computing,'' Inf. Sci., vol. 462, pp. 262-277, Sep. 2018.
5. Z. Lu, W. Liu, Q. Wang, G. Qu, and Z. Liu, "A privacy-preserving trust model based on blockchain for VANETs," IEEE Access, pp. 1-1, 2018.
