اینترنت اشیا (IoT) با مسائلی مانند مقیاس پذیری و چالش های امنیتی مواجه است. دستگاه های اینترنت اشیا به دلیل منابع محدود در برابر هکرهای مخرب ضعیف و آسیب پذیر هستند. از این رو، محاسبات لبه یک جهت امیدوارکننده برای رفع فقدان محاسبات ابری متمرکز در هنگام مقیاس بندی تعداد زیادی از دستگاه ها ارائه می دهد. فناوری‌های جدید مانند بلاک چین و قراردادهای هوشمند توانسته‌اند طیف وسیعی از ویژگی‌های امنیتی جدید را به اینترنت اشیا و محاسبات لبه‌ای بیاورند. در این مقاله، یک چارچوب Edge-IoT به نام “چارچوب EdgeChainبر اساس بلاک چین و قراردادهای هوشمند.
چارچوب رمزنگاری Edgechain
چارچوب EdgeChain از یک سیستم مدیریت منابع مبتنی بر اعتبار برای کنترل میزان منابعی که دستگاه‌های IoT می‌توانند از سرورهای پایانی دریافت کنند، بر اساس قوانین اولویت از پیش تعریف‌شده، انواع برنامه‌ها و رفتار گذشته استفاده می‌کند. EdgeChain بین پلتفرم‌های ابری لبه و برنامه‌های مختلف اینترنت اشیاء در حال اجرا بر روی یک زیرساخت مشترک قرار دارد. بنابراین، EdgeChain را می توان بر روی پلتفرم های مختلف edgecloud مانند HomeCloud یا Cloudlet مستقر کرد. ایده اصلی EdgeChain ادغام یک بلاک چین خصوصی و یک سیستم ارز داخلی یا سکه برای اتصال استخر منابع ابری نهایی به هر دستگاه IoT است.
مشارکت های کلیدی چارچوب EdgeChain
1) چارچوب EdgeChain قراردادهای هوشمند و قابلیت های بلاک چین خصوصی را ادغام می کند.
2) یک سیستم ارز یا سکه داخلی که استخر منابع edgecloud را به حساب‌های دستگاه اینترنت اشیا و رفتار استفاده از منابع مرتبط می‌کند.
3) یک سیستم مدیریت منابع مبتنی بر اعتبار برای کنترل مقدار منابعی که دستگاه های اینترنت اشیا می توانند از سرورها به دست آورند.
4) روش اجرای سیاست مبتنی بر قراردادهای مبتنی بر منابع و هوشمند برای تنظیم رفتار دستگاه اینترنت اشیا.
5) نمونه سازی و آزمایش برای تأیید و ارزیابی ایده های EdgeChain
بررسی جامع و کامل هر یک از این مشارکت های اصلی در ادامه می آید چارچوب edgechain ما پرداخت می کنیم
1- بلاک چین خصوصی
به طور کلی، در زنجیره لبه، شبکه ها را می توان به عنوان بلاک چین های مجاز یا خصوصی و بلاک چین های بدون مجوز یا عمومی طبقه بندی کرد. بلاک چین عمومی یک شبکه همتا به همتای غیرمتمرکز مانند شبکه بیت کوین است که معمولاً توسط هیچ نهاد خصوصی کنترل نمی شود و کل شبکه بر اساس اجماع گسترده همه اعضای شبکه اداره می شود. در حالی که در یک بلاک چین خصوصی، صاحبان اپلیکیشن ها محیط کنترل شده و تنظیم شده تری دارند. بلاک چین های خصوصی و عمومی از مکانیسم های اجماع متفاوتی استفاده می کنند. سیستم EdgeChain از یک بلاک چین خصوصی استفاده می کند زیرا هدف اصلی آن پشتیبانی از برنامه های کاربردی اینترنت اشیاء توزیع شده است که معمولاً متعلق به مالکان و مشتریان است. علاوه بر این، ذینفعان سیستم خواهان بهره وری و کارایی بالاتر و کنترل بیشتر هستند.
2- مدیریت منابع اعتباری
EdgeChain از یک ارز داخلی یا سیستم سکه ای استفاده می کند که توسط فناوری بلاک چین فعال شده است تا استخر منابع محدود را با حساب های IoTdevice و رفتار استفاده از منابع مرتبط کند. چارچوب edgechain شامل یک سیستم مدیریت منابع جدید مبتنی بر اعتبار است که در آن هر دستگاه IoT یک حساب بلاک چین ایجاد می کند و مقدار اولیه سکه های اعتباری را دریافت می کند. توانایی دستگاه برای دریافت منابع از سرورهای پایانی با مانده سکه اعتباری تعیین می شود. همچنین دستگاه با ترازو بزرگتر دسترسی سریع تری دارد.
سرور پایانی ضمن ثبت اعتبار و بدهی، می‌تواند منابع مورد نیاز دستگاه اینترنت اشیا را بر اساس مجموعه‌ای از قوانین با اولویت‌های از پیش تعریف‌شده نیز فراهم کند. همچنین، برای کیفیت تجربه (QoE) کاربردهای متعدد و دستگاه‌های ناهمگن، مکانیزم دقیقی برای تأمین منابع هوشمند در ابرهای لبه طراحی می‌کنند. EdgeChain می تواند با استفاده از یک سیستم ارز داخلی به تعدادی از مزایای امنیتی ذاتی حاصل از بلاک چین دست یابد.
به عنوان مثال، تمام تراکنش‌های سکه به طور کاملاً خودکار وارد یک پایگاه داده بلاک چین غیرقابل تغییر و ایمن می‌شوند که برای اهداف حسابرسی آینده مناسب است. علاوه بر این، قراردادهای هوشمندی را فعال می‌کند که می‌توانند اجرای خودکار و غیرقابل انکار قوانین زمان‌بندی و اجرای سیاست‌ها را در سیستم‌های Edge-IoT تسهیل کنند. البته بدون بلاک چین و یک سیستم ارز داخلی، این مزایای جدید امکان پذیر نخواهد بود.
3- اعمال سیاست مبتنی بر قراردادهای هوشمند و منبع گرا و تنظیم رفتار اینترنت اشیا EdgeChain
به طور کلی، برای کنترل امنیت بهتر، دستگاه‌های اینترنت اشیا بر اساس رفتار و استفاده از منابعشان به جای مکانشان کنترل می‌شوند، که بر محدودیت‌های راه‌حل‌های Edge-IoT (که معمولاً مبتنی بر امنیت محیطی هستند) غلبه می‌کند. به عنوان مثال، پیاده سازی یک سیستم فیلترینگ بین شبکه داخلی و خارجی و به طور پیش فرض اعتماد به کاربران و گره های “داخل” شبکه. اگر دستگاه های داخلی اینترنت اشیا هک شوند و به بات نت تبدیل شوند، کنترل آنها دشوار است.
EdgeChain از یک طرح امنیتی غیرمستقیم مبتنی بر منابع مبتنی بر قراردادهای هوشمند برای تنظیم رفتار و حسابرسی اینترنت اشیا استفاده می کند. EdgeChain یک رویکرد امنیتی غیرمستقیم در سطح سیستم را اتخاذ می‌کند، بنابراین دستگاه‌های IoT دیگر نیازی به اجرای نرم‌افزار امنیتی با منابع فشرده ندارند. در عوض، EdgeChain رفتار دستگاه‌های IoT را بر اساس استفاده از منابع و فعالیت‌های آنها نظارت، کنترل و تنظیم می‌کند. آنها همچنین به طور خودکار سیاست های منابع را بر اساس انواع برنامه ها، رفتار دستگاه قبلی، اولویت و قراردادهای هوشمند از پیش برنامه ریزی شده اعمال می کنند.
بنابراین، اگر برخی از دستگاه‌های اینترنت اشیا به دلیل فعالیت‌های مخرب، از جمله رفتار آشفته، توسط هکرها تسخیر شوند، قراردادهای هوشمند با درخواست‌های مستمر برای منابعی که با هدف سیاست‌های برنامه‌ریزی‌شده برنامه‌ریزی شده همسو نیستند، حملات انکار سرویس را آغاز می‌کنند. آنها به صورت کاملا اتوماتیک اجرا می شوند. EdgeChain قادر است به راحتی اقدامات اضافی مانند لیست سیاه کردن دستگاه ها یا مسدود کردن دستگاه های خاص از اقدامات بعدی را انجام دهد. همچنین، تمام فعالیت‌ها بر روی بلاک چین ثبت می‌شوند، زیرا قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاک چین هستند. بنابراین، برای هر گره مخربی بسیار دشوار است که بدون هیچ گونه تأثیری، آسیب مداوم یا فرار کند.
قراردادهای هوشمند کاربردهای مختلفی دارند که در مقاله استفاده از قراردادهای هوشمند در ارزهای دیجیتال می توانید آن ها را مطالعه و بررسی کنید.
4- رویکرد تکاملی و عقب مانده
بسیاری از دستگاه‌های ارزان‌قیمت اینترنت اشیا ممکن است پشتیبانی بسیار ضعیفی داشته باشند یا ویژگی‌های امنیتی بسیار محدودی داشته باشند که ارتقای آنها را دشوار می‌کند. این دستگاه ها به عنوان دستگاه های قدیمی طبقه بندی می شوند که EdgeChain را نمی شناسند. دستگاه‌های غیر قدیمی نوع دیگری از دستگاه‌هایی هستند که توانایی نصب بلاک چین و نرم‌افزار قرارداد هوشمند را دارند و به‌عنوان مشتریان بلاک چین عمل می‌کنند و می‌توانند مستقیماً با EdgeChain تعامل داشته باشند.
دستگاه‌های غیر قدیمی به منابع و کمک سرورهای لبه نیاز دارند. چارچوب EdgeChain با اتخاذ یک رویکرد تکاملی و معکوس، دستگاه‌های IoT قدیمی یا به شدت ناتوان را قادر می‌سازد تا در پارادایم جدید بدون نیاز به نصب نرم‌افزار بلاک چین جدید یا به‌روزرسانی منظم کار کنند. قابلیت‌های EdgeChain در سطح سیستم می‌تواند اندازه‌گیری، نظارت و کنترل استفاده از منابع موجود و دستگاه های IoT از پیش نصب شده این را می توان از طریق یک پروکسی که بین دستگاه های IoT قدیمی و قراردادهای هوشمند و ماژول های بلاک چین کار می کند به دست آورد. که از طریق آن قراردادهای هوشمند و بلاک چین به طور شفاف در دستگاه های قدیمی پیاده سازی می شوند.
برای آشنایی با توکن های اینترنت اشیا، مقاله مرتبط را مطالعه کنید.
دستگاه‌های IoT قدیمی نیازی به داشتن اطلاعات مربوط به بلاک چین و قراردادهای هوشمند از طریق پروکسی ندارند، در حالی که می‌توانند توسط چارچوب جدید Edge-IoT نظارت، مدیریت و کنترل شوند. حتی اگر آنها توسط هکرها به خطر بیفتند، می توان رفتار مخرب آنها را شناسایی کرد و آسیب را محدود کرد.
5- استقرار مستقل در مقابل استقرار توزیع شده
EdgeChain را می توان با نیازهای برنامه مورد نظر تطبیق داد که این مزیت مهم دیگری است و به EdgeChain اجازه می دهد هم در حالت های مستقل مانند خانه هوشمند و هم در حالت های توزیع شده مانند شهر هوشمند باید ایجاد شود. جعبه‌های چندگانه EdgeChain می‌توانند در یک محیط کاملاً توزیع‌شده در برنامه‌ها و برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگتر، مانند پردیس‌های هوشمند و شهرهای هوشمند، که در آن جعبه‌های توزیع‌شده با هم کار می‌کنند تا داده‌های بلاک چین و قراردادهای هوشمندی را تولید کنند که به اشتراک گذاشته می‌شوند.
