一种面向物联网-区块链应用的层次化位置感知共识协议
密码学与安全
2023-05-30 v1 分布式、并行与集群计算
网络与互联网体系结构
摘要
基于区块链的物联网系统可管理物联网设备并实现高水平的数据完整性、安全性与溯源能力。然而，在许多物联网系统中采用现有共识协议限制了可扩展性，并导致高计算开销与共识延迟。此外，众多物联网应用以位置为中心的特性，加之物联网设备有限的存储与计算能力，带来了更多限制，主要源于区块链中位置无关的设计。我们受原始 Raft 协议启发，提出一种面向物联网-区块链应用的层次化位置感知共识协议（LH-Raft）以解决这些限制。所提 LH-Raft 协议基于节点声誉与距离形成局部共识候选组，以在各子层区块链中选举领导者。它利用门限签名方案达成全局共识，并通过局部与全局日志复制维护区块链交易的一致性。为评估 LH-Raft 性能，我们首先基于所提声誉机制与候选组形成模型进行了广泛的数值分析。随后从理论与实验角度将 LH-Raft 性能与经典 Raft 协议比较。我们使用 Hyperledger Ursa 加密库评估所提门限签名方案，以测量各类共识节点的签名与验证时间。实验结果表明，所提 LH-Raft 协议对大型物联网应用具有可扩展性，并显著降低了共识处理的通信开销、共识延迟与达成时间。
引用
@article{arxiv.2305.17681,
title = {A Hierarchical and Location-aware Consensus Protocol for IoT-Blockchain Applications},
author = {Hao Guo and Wanxin Li and Mark Nejad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.17681},
year = {2023}
}
备注
Published in IEEE Transactions on Network and Service Management ( Volume: 19, Issue: 3, September 2022). arXiv admin note: text overlap with arXiv:2305.16962