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https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9641| Tipo do documento: | Tese |
| Título: | Multi-level consensus algorithm for appendable-block blokchains in iot environments |
| Título(s) alternativo(s): | Algoritmo de consenso multinível para blockchain com blocos extensíveis para ambientes iot |
| Autor: | Lunardi, Roben Castagna  |
| Primeiro orientador: | Zorzo, Avelino Francisco |
| Resumo: | Currently, there are different devices collecting data and providing services through the Internet. Some of these devices - or just things - collaborate to exchange information and use them to make smarter decisions in an environment called Internet of Things (IoT). Connecting everyday physical objects is creating new business models, improving processes and reducing costs. However, security issues in IoT can have a high impact on both business and physical assets. Recently, the blockchain technology emerged as a possible solution to overcome security issues in IoT. Despite of that, traditional blockchains (such as Bitcoin or Ethereum) are not well suited to the resource-constrained nature of IoT devices or to the large volume of information expected from typical IoT environments. The adoption of a lightweight blockchain framework called appendable-block blockchain has been proposed to be used in IoT environments. This blockchain adopts a different data structure, based on blocks with decoupled and appendable data. While this blockchain presented good performance results (few milliseconds to append a new block), the lack of a consensus algorithm makes it vulnerable to many security issues. Another problem in current blockchain implementations is the lack of discussion on users behavior in different contexts and how it could be adapted for different consensus algorithms. To overcome this problem, this thesis presents a set of steps to create a multi-level consensus mechanism for different contexts. The main idea is to develop a solution that allows the usage of consensus algorithms at the block level and at the transaction level. Moreover, this solution can help to insertion of information in parallel, separating nodes in contexts. This approach can help to provide a solution that can use different configurations or consensus, according to the requirements of each context in the IoT environment. Finally, the results obtained in the experiments shows that a multi-level consensus can produce a high throughput and low latency to insert new transactions in appendable-block blockchains. |
| Abstract: | Atualmente, diferentes dispositivos coletam dados e prestam serviços na Internet. Alguns desses dispositivos - ou apenas coisas - colaboram para trocar informações e usá-las para tomar decisões mais inteligentes em um ambiente chamado Internet das Coisas (IoT - Internet of Things). A possibilidade de conectar objetos físicos do dia a dia está criando novos modelos de negócios, melhorando processos e reduzindo custos. No entanto, os problemas de segurança em IoT podem ter um alto impacto nos ativos físicos e corporativos. Recentemente, a tecnologia blockchain surgiu como uma possível solução para superar problemas de segurança em IoT. Apesar disso, as blockchains tradicionais (como o Bitcoin e Ethereum) não são adequadas para a natureza de recursos restritos dos dispositivos de IoT ou para o grande volume de informações produzidos em ambientes de IoT típicos. A adoção de uma estrutura de blockchain leve chamada appendable-block blockchain foi proposta para ser usada em ambientes IoT. Esta blockchain adota uma estrutura de dados diferente, baseada em blocos com dados desacoplados e anexáveis. Embora esta blockchain tenha apresentado bons resultados de desempenho (alguns milissegundos para acrescentar um novo bloco), a falta de um algoritmo de consenso o torna vulnerável a muitos problemas de segurança. Outro problema nas implementações atuais de blockchain é a falta de discussão sobre o comportamento dos usuários em diferentes contextos e como elas poderiam ser adaptadas para diferentes algoritmos de consenso. Para superar esse problema, esta tese apresenta um conjunto de etapas para criar um mecanismo de consenso multinível para diferentes contextos. A ideia principal é desenvolver uma solução que permita o uso de algoritmos de consenso no nível dos blocos e no nível das transações. Além disso, esta solução pode ajudar a paralelizar a inserção de informações que separando os nós em contextos. Essa abordagem pode ajudar a fornecer uma solução que pode usar diferentes configurações ou consensos simultaneamente, de acordo com os requisitos de cada contexto no ambiente de IoT. Finalmente, os resultados obtidos nos experimentos mostram que um consenso multinível pode produzir um alto rendimento e baixa latência para inserir novas transações em appendable-block blockchains. |
| Palavras-chave: | Blockchain Distributed Ledgers Consensus Algorithms IoT Internet of Things Algoritmos de Consenso Internet das Coisas |
| Área(s) do CNPq: | CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO |
| Idioma: | eng |
| País: | Brasil |
| Instituição: | Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul |
| Sigla da instituição: | PUCRS |
| Departamento: | Escola Politécnica |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Restrição de acesso: | Trabalho não apresenta restrição para publicação |
| URI: | http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9641 |
| Data de defesa: | 3-Mar-2021 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| ROBEN CASTAGNA LUNARDI_TES.pdf | ROBEN_CASTAGNA_LUNARDI_TES | 2,9 MB | Adobe PDF |  Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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