Bài viết Phân tích ứng dụng blockchain hỗ trợ cho quản lý và chia sẻ tài nguyên trong truyền thông Internet vạn vật nhằm phân tích tiềm năng về quản lý và chia sẻ tài nguyên trong truyền thông Internet vạn vật với sự hỗ trợ của Blockchain. Sự tích hợp của Blockchain và IoT được xem như một bước tiến quan trọng thúc đẩy cho sự phát triển hệ thống truyền thông trong tương lai. Mời các bạn cùng tham khảo!
Kỷ yếu Hội thảo khoa học cấp Trường 2022 Tiểu ban Điện-ĐTVT-CNTT Phân Tích Ứng Dụng Blockchain Hỗ Trợ Cho Quản Lý Và Chia Sẻ Tài Nguyên Trong Truyền Thông Internet Vạn Vật Hồ Phú Lộc Sinh viên Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1951150076@sv.ut.edu.vn Trương Xn Hịa Sinh viên Khoa Cơng nghệ thông tin Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1951150066@sv.ut.edu.vn Blockchain lần công bố vào năm 2008, thiết kế Satoshi Nakamoto, công nghệ thực hóa, xem phần cốt lõi Bitcoin tảng cho phát triển công nghệ thị trường Cryptocurrency (tiền mã hóa) Nội dung báo trình bày việc áp dụng Blockchain vào toán quản lý tài ngun lưu trữ thơng tin cách an tồn bảo mật hệ thống IoT Cụ thể quản lý chia sẻ tài nguyên phổ tần Tóm tắt-Những năm gần đây, phát triển Internet vạn vật (IoT) ngày tiên tiến Tuy nhiên, hiệu quản lý chia sẻ tài nguyên quan trọng, nguồn phổ tần khan Sự hữu công nghệ Blockchain việc tích hợp với hệ thống truyền thơng Internet vạn vật góp phần giải vấn đề Bài báo nhằm phân tích tiềm quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông Internet vạn vật với hỗ trợ Blockchain Sự tích hợp Blockchain IoT xem bước tiến quan trọng thúc đẩy cho phát triển hệ thống truyền thông tương lai Vào năm trước đây, có sáng kiến kết hợp công nghệ điện toán Cloud với IoT Sự kết hợp mở hội chế truy cập chia sẻ thông tin IoT Tuy nhiên, sáng kiến xuất lỗ hổng liên quan đến thiếu minh bạch xác liệu Tương tự vậy, Blockchain có tiềm to lớn kết hợp với IoT Công nghệ Blockchain sử dụng để đảm bảo an toàn giao tiếp thiết bị IoT, cung cấp dịch vụ chia sẻ đáng tin cậy, nơi thông tin đáng tin cậy theo dõi Dữ liệu Blockchain xác minh lúc khơng thay đổi theo thời gian, điều làm làm tăng tính bảo mật liệu [1] Việc quản lý tài nguyên phổ tần mạng gặp nhiều hạn chế trước nhu cầu kết nối khổng lồ dự đoán mạng viễn thông tương lai Cụ thể, với đặc điểm sở hạ tầng rộng lớn, mạng truyền thơng tương lai cần có u cầu tương thích với hoạt động quản lý tài nguyên chia sẻ phổ, điều phối tính tốn phi tập trung Sự tích hợp IoT Blockchain cho phép mạng giám sát, quản lý phổ sử dụng tài nguyên phổ tần hiệu hơn, giảm chi phí quản lý, cải thiện tốc độ phổ tần khắc phục cố phát sinh với mạng lưới, máy chủ thiết bị khơng gây ảnh hưởng đến tồn hệ sinh thái IoT mà mơ hình truyền thống cũ gặp phải Ngồi ra, Blockchain ghi lại việc sử dụng phổ thời gian thực để nâng cao Từ khóa-Blockchain, Internet vạn vật, quản lý tài nguyên I Trần Thiên Thanh Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam thanh.tran@ ut.edu.vn GIỚI THIỆU Sự đời ý tưởng mạng lưới thiết bị thông minh phát triển năm 1982 với mục đích nghiên cứu việc kiểm kho báo cáo nhiệt độ lon nước đặt bên máy bán nước Coca-Cola tự động Pennsylvania (Hoa Kỳ) Điều tạo móng vững cho việc nghiên cứu mạnh mẽ Internet vạn vật (IoT), cụ thể công nghệ nhận dạng qua tần số vô tuyến (Radio Frequency Identification, viết tắt: RFID) Công nghệ giúp kết nối thiết bị, đối tượng môi trường vào mạng Mạng lưới kết nối xe cộ, thiết bị gia dụng thiết bị điện tử khác dùng việc nghiên cứu thông tin liên lạc, quản lý chia sẻ tài nguyên Hiện nay, IoT áp dụng phát triển rộng rãi thông tin liên lạc mạng 5G (Mạng hệ thứ 5) tương lai gần 6G Tuy nhiên mạng lưới gặp nhiều thách thức an ninh bảo mật, chưa đảm bảo tính tin cậy độ an tồn thơng tin Ở thời điểm công nghệ khác kết hợp với IoT để đảm bảo tính an tồn bảo mật kết nối kiểm sốt thơng tin Blockchain 90 Hồ Phú Lộc, Trương Xuân Hòa, Trần Thiên Thanh hiệu phổ cách phân bổ động dải phổ dựa nhu cầu thiết bị [2], [3] II IOT (INTERNET VẠN VẬT) IoT hiểu mạng Internet kết nối đồ vật thiết bị thông qua cảm biến, cho phép thiết bị thu thập trao đổi liệu với Khi đồ vật, thiết bị kết nối Internet, nhờ vào khả tự hoạt động dựa thơng tin gửi nhận mà thơng minh Các thiết bị IoT thu thập liệu nhờ vào cảm biến truyền liệu nhờ khả kết nối với mạng máy tính Bài báo gồm 06 phần Ngoài phần I giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu; phần II trình bày cấu trúc phát triển IoT; phần III nêu tổng quan Blockchain tính nó; phần IV chúng tơi tập trung phân tích vào lĩnh vực chia sẻ tài nguyên hỗ trợ Blockchain toán quản lý phổ tần phân bố động, phần V trình bày chia sẻ tài nguyên hỗ trợ Blockchain quản lý phổ Internet vạn vật (IoT) Và cuối cùng, phần VI tóm tắt kết luận báo đề xuất tương lai A Cấu trúc IoT Trong mạng IoT có nhiều giao thức kết nối dùng truyền thông vô tuyến dùng rộng rãi áp dụng vào lĩnh vực khác Cụ thể có năm giao thức phổ biến Wifi, Zigbee, ZWave, BLE RFID (bảng I) BẢNG I BẢNG SO SÁNH VỀ ĐỘ TIN CẬY VÀ AN TOÀN CỦA CÁC GIAO THỨC KẾT NỐI MẠNG [4] Technology Physical Layer Frequency Data Rate Topology Safety Reliability BLE Core 5.2 2.4 GHZ Mb/s to Mb/s Star Pt to Pt Wi-Fi IEEE 802.11 Up to 250 Mb/s Star Pr to Pr 20 Kb/s to 25 Kb/s Star Mesh 2.4 GHz GHz 868 MHz ZigBee IEEE 802.15.4 915 MHz 2.4 GHz Z-Wave ITU-T G-9959 865 MHz to 923 MHz 9.6 Kb/s to 100 Kb/s Mesh RFID ISO/IEC 18000 120 kHz to 5.8 GHz Kb/s to 848 Kb/s Pt-to-Pt Dựa vào so sánh đánh giá ưu, nhược điểm phương thức kết nối tài liệu [4] [5] nhận định rằng: Còn phương thức kết nối lại ZigBee Z-Wave thích hợp việc ứng dụng thiết bị thơng minh gia đình Nếu muốn truyền liệu nhanh chóng dễ sử dụng phù hợp với nhu cầu người dùng giải pháp Wi-Fi lựa chọn tốt Vì đáp ứng cho lượng lớn người dùng đảm bảo độ an toàn cao Tuy nhiên, vấn đề chi phí, BLE cung cấp giải pháp tốt hơn; Ngồi RFID lựa chọn tối ưu truyền thơng liệu đáp ứng yếu tố địa hình thời tiết mà cơng nghệ khác khơng áp dụng thực tiễn phát huy cao tính hiệu quả; Để giao thức kết nối thiết bị mạng IoT, cần phải qua lớp bên kiến trúc IoT [6] Kiến trúc IoT phụ thuộc vào chức việc triển khai lĩnh vực khác Cấu trúc hình thành mạng lưới IoT mơ hình nhận thấy mạng lưới chia thành 04 lớp 91 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật Mơ hình bốn lớp xem kiến trúc tảng IoT Kiến trúc IoT thay đổi tùy thuộc vào lĩnh vực nghiên cứu đề tài triển khai Những nghiên cứu phát triển IoT dựa vào kiến trúc tảng hình 1, tối giản mơ hình ba lớp [7] phát triển nâng cấp thành kiến trúc mơ hình năm lớp [8] Trong viết này, mơ hình năm lớp chúng tơi áp dụng vào nghiên cứu, có cải tiến thêm lớp Phần mềm trung gian (MW) lớp Mạng lớp Xử lý liệu Vì số lượng IoT kết nối với Blockchain lớn [9], gây vấn đề không đồng thiết bị, hệ điều hành định dạng liệu khác Điều khó để tích hợp tương thích với tất thiết bị IoT Lớp MW giải vấn đề [8] Hình Kiến trúc hình thành lớp IoT [6] • Lớp cảm biến: Bao gồm cảm biến có nhiệm vụ nhận liệu thông số vật lý môi trường, sau xử lý liệu truyền liệu qua lớp mạng; Lớp mạng: Chứa hệ thống thu nhận liệu (DAS) cổng Internet Nhiệm vụ tổng hợp biến đổi liệu, thực DAS đưa đến lớp xử lý liệu Lớp xử lý liệu: Nơi tập trung liệu xử lý hệ sinh thái IoT Dữ liệu xử lý trước gửi đến trung tâm liệu, nơi mà liệu truy cập chương trình phần mềm, thường gọi ứng dụng nghiệp vụ Ứng dụng cho phép theo dõi quản lý liệu Kết việc nghiên cứu hiển thị lớp ứng dụng; Lớp ứng dụng: Đó lớp cuối sơ đồ kiến trúc IoT Tại trung tâm liệu gọi đám mây trung tâm nhằm quản lý liệu, trì sử dụng ứng dụng người dùng B Sự phát triển IoT toàn giới tương lai IoT xuất sớm từ khoảng năm gần cuối kỉ XX Trong năm gần đây, công nghệ IoT bước cải tiến phát triển mạnh mẽ Công nghệ tạo viễn cảnh người sử dụng thiết bị tự động hóa kết nối vạn vật áp dụng công nghệ thông minh cho đời sống ngày điều khơng cịn xa lạ Trên website chuyên phân tích liệu tên IoT - Analytics Đức công bố số liệu thống kê số lượng thiết bị công nghệ áp dụng IoT hình vào năm 2022, thị trường IoT dự kiến tăng 18% lên 14,4 tỷ kết nối hoạt động Dự kiến đến năm 2025 tốc độ tăng trưởng ngành IoT tăng cách đáng kể, có khoảng 27 tỷ thiết bị IoT kết nối [10] Hình Số lượng thiết bị kết nối Internet of Things (IoT) tồn giới dự đốn đến năm 2025 [10] 92 Hồ Phú Lộc, Trương Xuân Hòa, Trần Thiên Thanh C Vấn đề thiếu hụt phổ tần truyền thông 5G kết nối IoT lực xác minh Transaction khối Vì thay đổi nhỏ Transaction dẫn đến gốc Merkle khác, nên việc xác minh cách so sánh với gốc Merkle thay tất Transaction khối Thuật tốn đồng thuận: Là tính đặc biệt, Blockchain loại bỏ yêu cầu bên thứ ba để xác thực Transaction Thay vào đó, nút phải đạt đồng thuận trước khối, ghi lại nhiều Transaction, đưa vào Blockchain Để chống công gây hại, chế đồng thuận đưa vào để điều chỉnh xây dựng khối theo cách cơng Có thuật tốn đồng thuận khác như: Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) để đáp ứng yêu cầu hiệu suất ứng dụng Blockchain khác 2) Các loại Blockchain: Với ứng dụng khác nhau, Blockchains thường phân loại tùy theo yêu cầu thành Blockchain công khai, Blockchain riêng tư Blockchain kết hợp, dựa quy tắc xác minh, xác thực Transaction khởi tạo nút khác quản lý nút truy cập Blockchain công khai: Nhằm truy cập xác minh nút mạng Trong mạng Blockchain công khai, nút xác thực Transaction, giữ cục Blockchain thêm khối vào Blockchain Các Blockchains công khai phân phối đầy đủ nút có quyền trì sổ Nó sử dụng Transactions ẩn danh; Blockchain riêng tư: Được quản lý tổ chức Các nút cấp phép cung cấp quyền truy cập vào Blockchain khả xác thực Transaction điều khiển trung tâm Điều làm cho mạng cấp phép tạo ra, có nút cấp phép truy cập vào Transaction Blockchain định Trong phương pháp này, quyền riêng tư Transaction tăng cường đáng kể, tổ chức giữ quyền kiểm soát việc phân cấp thẩm quyền xác thực Transaction Blockchain kết hợp: Tương tự Blockchain riêng tư theo nghĩa hai lưu giữ mạng cấp phép Sự khác biệt với Blockchain kết hợp, nhiều tổ chức tham gia vào việc chia sẻ quyền truy cập xác thực Transaction Ngay tổ chức khơng tin tưởng hồn tồn, tổ chức hợp tác cách thay đổi phương pháp đồng thuận dựa mức độ tin cậy họ Mọi thiết bị khơng dây cần sóng vơ tuyến để giao tiếp, với số lượng thiết bị ngày tăng mở rộng IoT góp phần làm thiếu tần số khả dụng Điều đòi hỏi áp lực giải nhu cầu tăng lên Vấn đề thiếu hụt phổ tần số vấn đề vô nghiêm trọng vận hành mạng 5G đặc biệt kết nối với thiết bị IoT Có nhiều giải pháp đưa để giải vấn đề đề cập tài liệu [11] [12] Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đề xuất giải pháp để an toàn bảo mật cho hệ thống giải vấn đề phổ tần việc quản lý phổ hiệu thông qua Blockchain kết hợp IoT III BLOCKCHAIN (CÔNG NGHỆ CHUỖI KHỐI) Blockchain dự đốn cơng nghệ có tầm quan trọng Internet Về bản, Blockchain sở liệu mở phân tán, trì nút mạng ngang hàng (P2P) Blockchain sử dụng để ghi lại Transaction nút, xem “sổ phân tán” Nhờ kỹ thuật bảo mật, Transaction ghi lại Blockchain có khả chống giả mạo Trong phần này, giới thiệu tổng quan cơng nghệ Blockchain, tóm tắt đặc tính ứng dụng Blockchain [13] A Tổng quan Blockchain 1) Cấu trúc Blockchain: Trong mạng lưới Blockchain, Transaction xác nhận mạng lưới nút sau ghi lại Blockchain (hình 3) Đó khối bao gồm phần đầu phần thân nơi liệu Transaction lưu trữ Phần đầu chứa Mã băm khối trước đó, Time Stamp, Nonce Merkle Giá trị băm tính cách chuyển phần đầu khối trước đến hàm băm Với Mã băm khối trước lưu trữ khối tại, Blockchain phát triển với khối liên kết Ngồi ra, đảm bảo việc giả mạo khối trước phát cách hiệu Time Stamp sử dụng để lưu lại thời gian khối tạo Nonce sử dụng để tạo xác minh khối Cây Merkle nhị phân với nút gắn nhãn băm Transaction lưu trữ phần thân khối nút gắn nhãn ghép nối với băm nút Mã băm gốc Merkle, sử dụng để giảm nỗ 93 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thơng internet vạn vật Hình Cấu trúc Blockchain [13] B Các tính Blockchain đó, nút nhanh chóng xác minh truy xuất nguồn gốc khối khứ 1) Tính phi tập trung: Trong mạng Blockchain công khai, nút mạng ghi lại Transaction nút có cục riêng sổ cái, nơi Transaction ghi lại Do đó, sổ phân tán bảo vệ chống lại điểm lỗi IV ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN VÀO QUẢN LÝ PHỔ Hiện nay, ứng dụng hệ 5G trở lên cần yêu cầu tốc độ liệu cao, điều làm cho dung lượng mạng cần phải tăng lên, nhu cầu phổ tần tăng lên Có nhiều cách để quản lý phổ hiệu quả, gần việc sử dụng Blockchain sở liệu đáng tin cậy trở nên phổ biến Nhiều loại liệu cảm biến quang phổ kết khai thác liệu, ánh xạ phổ thông tin idle spectrum (phổ tần trống) ghi lại cách an toàn Blockchain Kết là, Blockchain mở khả cho Quản lý phổ động (DSM) gần xem kỹ thuật để giảm chi phí quản lý DSM Hơn nữa, Blockchain hỗ trợ việc khắc phục vấn đề bảo mật liên quan đến DSM Vì Blockchain sở liệu phân tán, mượn đặc điểm để đảm bảo ghi hệ thống DSM ghi lại cách phi tập trung [14] Việc ghi lại thông tin phổ tần ứng dụng quan trọng Blockchain quản lý phổ (hình 4) Blockchain ghi lại thông tin dạng Transaction, quản lý phổ dựa vào sở liệu, chẳng hạn sở liệu dựa vị trí để bảo vệ Primary Users (người dùng chính) Với Blockchain, Secondary Users (người dùng phụ) nhận thơng tin liên quan đến quản lý phổ Do đó, ưu điểm việc sử dụng Blockchain để ghi lại liệu quản lý phổ nêu đây: 2) Không cần tin cậy từ bên trung gian: Trong mạng Blockchain, thuận toán đồng thuận sử dụng để xác thực ghi lại transaction Vì vậy, bên trung gian đáng tin cậy không thiết phải xác thực transaction 3) Tính bất biến: Bởi Blockchain sử dụng hàm băm mật mã chiều nên thay đổi khối trước làm vơ hiệu hố cho khối Để giả mạo Transaction khối trước đó, nút độc hại trước tiên tạo khối chép khối Điều khó đạt được, nút tạo khối mới, làm cho Blockchain bất biến 4) Bảo mật liệu: Các thông tin, liệu chuỗi Blockchain phân tán an tồn tuyệt đối có người nắm giữ Private Key có quyền truy xuất liệu 5) Tính minh bạch: Trong mạng Blockchain công khai, tất nút truy cập vào Transaction Blockchain, xác minh Transaction thực Điều làm cho Blockchain công khai liệu lưu trữ 6) Truy xuất nguồn gốc: Time Stamp thêm vào đầu khối, ghi lại thời gian khối tạo Do 94 Hồ Phú Lộc, Trương Xuân Hòa, Trần Thiên Thanh Blockchain cho phép người dùng kiểm soát trực tiếp liệu lưu trữ Blockchain, đảm bảo tính tồn vẹn liệu Đặc biệt, thông tin TVWS (Công nghệ sử dụng khoảng tần số trống) phổ khơng sử dụng khác lưu trữ Blockchain Thơng tin gồm: tần số, thời gian vị trí TVWS yêu cầu ngăn chặn nhiễu Primary Users; Hiệu sử dụng phổ tần: Được cải thiện cách quản lý hiệu tính di động Secondary Users nhu cầu lưu lượng truy cập Primary Users Điều hỗ trợ tính chất phi tập trung Blockchain với Primary Users ghi lại thông tin Idle Spectrum, dễ dàng truy cập Secondary Users khơng cấp phép Ngồi ra, Secondary Users bắt đầu Transaction để thông báo đến người dùng khác có mặt mạng khỏi mạng Secondary Users; Truy cập đồng (Access fairness): Thực qua hệ thống dựa Blockchain, nơi ghi lại lịch sử truy cập Mặt khác, phương pháp đa truy cập cảm biến sóng mạng (CSMA) truyền thống khơng đồng hóa quyền truy cập chúng Nếu người dùng vượt ngưỡng truy cập xác định trước, người dùng bị từ chối quyền truy cập khoảng thời gian định vào băng thơng cụ thể Điều điều chỉnh Blockchain thông qua hợp đồng thông minh (Smart Contract) Các ứng dụng Blockchain chia sẻ phổ gồm chế độ như: Primary Cooperative Sharing, Secondary Cooperative Sharing, Secondary NonCooperative Sharing Primary Non-Cooperative Sharing [15] Những lợi ích hạn chế việc sử dụng Blockchain cho chế độ chia sẻ phổ tóm tắt Bảng II Hình Blockchain quản lý phổ tần [12] BẢNG II: NHỮNG LỢI ÍCH VÀ HẠN CHẾ CỦA BLOCKCHAIN TRONG CHIA SẺ PHỔ [15] Các chế độ chia sẻ phổ Primary Cooperative Sharing Secondary Cooperative Sharing Lợi ích Cho phép việc trao đổi nguồn phổ tần Cung cấp ghi thống transaction Với việc sử dụng hợp đồng thông minh tạo điều kiện cho việc trao đổi loại phổ tần khác Cho phép quyền sử dụng phổ tần xử lý phần tán an toàn Việc sử dụng hợp đồng thông minh cho phép loại phổ thứ cấp khác sử dụng transactions Cung cấp ghi thống transaction 95 Hạn chế Nguồn phổ tần real-time thực không khả thi độ trễ Blockchain Nguồn phổ tần near-realtime khả thi cần thiết kế cẩn thận Tốc độ mà transaction sử dụng phổ tần xác thực bị giới hạn độ trễ hoạt động Blockchain Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật Các chế độ chia sẻ phổ Secondary Sharing Non-Cooperative Open Access Commons Primary NonCooperative Sharing Private Commons Lợi ích Cung cấp ghi hoạt động primary users mà dựa vào truy cập hội thực thi Cung cấp phương pháp cho phép liên hệ trực tiếp người dùng cục (như điều phối can thiệp), điều loại bỏ việc tắc nghẽn Nâng cao hiệu sử dụng phổ tần Blockchain sử dụng để xác nhận diện xác minh danh tính Tùy thuộc vào tốc độ sử dụng thuật toán đồng thuận, đồ việc sử dụng phổ tần cục tạo Nâng cao hiệu sử dụng phổ tần Có thể xây dựng đồ thời gian thực việc sử dụng phổ tần cục Việc thực thi quyền truy cập phổ tần thực dễ dàng nhờ Blockchain Trong tài liệu [16], việc sử dụng Blockchain phép đảm bảo chia sẻ phổ mạng vô tuyến nhận thức chứng minh an toàn hoạt động tốt giao thức truy cập phương tiện Aloha truyền thống Các nghiên cứu [17] cho thấy rằng: Việc quản lý chia sẻ phổ tần an tồn dựa cơng nghệ Blockchain cải thiện tính bảo mật bảo vệ quyền riêng tư cho mạng di động có hỗ trợ máy bay không Hạn chế Với phương pháp tiếp cận noncooperative cho secondary users, phương pháp sử dụng cho TVWS (Công nghệ sử dụng khoảng tần số trống) có nhiều chi phí khơng có khác biệt Chi phí cho việc sử Blockchain cao dụng Nếu chức người quản lý commons không chia sẻ cho nhóm người quản lý đáng tin cậy với chi phí lớn, trở thành điểm thất bại người lái (UAV) Quy trình hoạt động phổ tần an toàn dựa vào Blockchain thể qua hình Trong tương lai, việc sử dụng Blockchain cho ứng dụng mạng di động hỗ trợ UAV phổ biến hơn, đáp ứng nhiều tính triển khai tối ưu hóa, hạn chế lượng lập kế hoạch quỹ đạo Hình Quy trình hoạt động giao dịch phổ an toàn dựa Blockchain [17] 96 Hồ Phú Lộc, Trương Xuân Hòa, Trần Thiên Thanh Trong tài liệu [18] cho thấy tài nguyên chia sẻ dựa Blockchain liên hợp cho V2X (Vehicularto-Anything), chia sẻ tài nguyên với đồng thuận cách khai thác giá trị phương tiện hiển thị hình Truyền thông V2V (Vehicle to Vehicle) giúp phát tắc nghẽn giao thông với việc đỗ xe quy mô lớn [19] Thông tin IoV (Internet of Vehicles) cần xác để tránh trường hợp khơng mong muốn Ưu tiên hàng đầu bảo mật giao tiếp V2V IoV, đảm bảo cho tin cậy người dùng Khi đó, Blockchain trở thành giải pháp tốt để tạo hệ thống phân tán an tồn [20] Hiện tại, cơng nghệ Blockchain ứng dụng cho IoV ngày nhiều [21] Trong tài liệu [22] đề xuất kiến trúc mạng phương tiện dựa Blockchain thành phố thông minh, hoạt động theo cách phân tán để tạo hệ thống quản lý vận tải phân tán Nghiên cứu [23] sử dụng Blockchain để đạt chia sẻ liệu an toàn IoV Một hệ thống dựa Blockchain đề xuất để tăng cường bảo mật cho hệ sinh thái xe cộ [24] Việc tích hợp cơng nghệ Blockchain vào mạng không dây để quản lý chia sẻ tài nguyên thông minh, kết nối mạng linh hoạt an toàn đề xuất nghiên cứu [25] Đặc biệt chia sẻ phổ, thể qua hình 7a Hình Chia sẻ tài nguyên dựa Blockchain liên hợp cho V2X [18] Hình Quản lý tài nguyên tiềm hỗ trợ Blockchain: a) Chia sẻ phổ tần; b) Bộ nhớ đệm D2D; c) Tạo lượng; d) Giảm tải tính tốn [25] 97 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật V QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN HỖ TRỢ BLOCKCHAIN TRONG IOT Ví dụ: Trong quản lý chia sẻ tài nguyên, Blockchain sử dụng để chia sẻ phổ tần, ghi lại tất yêu cầu sử dụng phổ, hình Tích hợp Blockchain vào IoT, cung cấp khả tương tác thiết bị chia sẻ liệu, giúp tạo môi trường mạng đáng tin cậy Ngồi ra, khả tương tác áp dụng để chia sẻ phổ, người dùng phổ, khả tương tác định, tạo môi trường hợp tác tốt cải thiện hiệu phổ [15], [16] Hơn nữa, Blockchain sử dụng mạng V2X (Vehicular-to-Anything) cách thúc đẩy việc trao đổi thông tin trao đổi lượng phương tiện với [25] Ngoài ra, đảm bảo giao tiếp an tồn phương tiện hạ tầng khóa công khai (PKI) phần quan trọng mạng V2X Trong bối cảnh này, Blockchain sử dụng làm sở hạ tầng để cung cấp thơng tin liên lạc an tồn riêng tư cho PKI [28] Truyền thông IoT cho thấy tất đồ vật thiết bị hàng ngày kết nối với nhau, thu thập chia sẻ thông tin Điều cho phép tự động hóa hoạt động cụ thể cho phép xuất ứng dụng khác nhà thông minh, giao thông thông minh, nông nghiệp thông minh, thiết bị đeo thể người, v.v Các thiết bị IoT cần có tiêu chuẩn giao thức phù hợp để đạt tự động hóa phát triển Tuy nhiên, giải pháp dựa mơ hình Centralized, gây chi phí cao cho việc bảo trì Cùng với vấn đề liên quan đến bảo mật có cấu trúc tập trung khiến IoT trở thành lĩnh vực đầy thách thức [26] Trong bối cảnh này, Blockchain công nghệ kết hợp tuyệt vời cho IoT Nó cung cấp khả tương tác bản, cải thiện độ bảo mật tin cậy [27] Hình Việc triển khai Blockchain hệ thống IoT [4] chưa thể làm rõ việc PoW thực Blockchain công khai tích hợp với IoT [27] Vì mà CMs khác PBFT đề xuất bối cảnh ứng dụng IoT [27], [30] Một thách thức khác việc tích hợp Blockchain vào thiết bị nhỏ dung lượng nhớ hạn chế chúng Trong Blockchain, nút cần ghi tất khối trước chuỗi, nên khơng thể lưu trữ liệu lớn thiết bị IoT Vì vậy, chưa làm rõ để Blockchain tích hợp hồn tồn vào IoT Ngồi ra, Blockchain có vấn đề quyền riêng tư, nghiên cứu khác ra, danh tính người Tuy nhiên, ngồi lợi ích trên, việc tích hợp Blockchain mạng IoT nhiều thách thức [15] Trong trường hợp chuỗi công khai, CMs (Content Management System) phi tập trung thường u cầu khả tính tốn từ nút mạng cao (như Blockchain dựa PoW) Đây vấn đề hầu hết thiết bị IoT bị hạn chế nguồn điện Điều đặc biệt với thiết bị cung cấp Cellular IoT, triển khai khu vực xa tiếp cận [29] Việc sử dụng Blockchain Cellular IoT, đặc biệt xem xét tính tốn thuật tốn đồng thuận, làm giảm đáng kể tuổi thọ thiết bị Cellular IoT, hạn chế khả hiệu giao tiếp chúng Do đó, 98 Hồ Phú Lộc, Trương Xn Hịa, Trần Thiên Thanh dùng suy cách phân tích mẫu transaction [2] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M A Khan, K Salah, “IoT security: Review, blockchain solutions, and open challenges”, Future Generation Computer Systems, pp 395-411, 2018 DOI:10.1016/j.future.2017.11.022 Do cách tiếp cận phi tập trung CMs Blockchain, độ trễ Blockchain gây ảnh hưởng đến hiệu suất mạng không dây V2X, ứng dụng công nghiệp, … Hơn nữa, tình V2X, bảo mật thông tin khả phục hồi quan trọng lỗi nhỏ dẫn đến hậu nghiêm trọng, chí gây tử vong Trong trường hợp này, Blockchain cung cấp lớp bảo mật cho phương tiện thực trao đổi quản lý khóa [31] [2] H N Dai, Z Zheng, Y Zhang, “Blockchain for Internet of Things: A Survey”, IEEE Internet of Things Journal, vol.6, issue 5, pp 8076–8094, 2019 DOI:10.1109/JIOT.2019.2920987 [3] Y Sun, L Zhang, G Feng, B Yang, B Cao and M Imran, “Performance Analysis for Blockchain Driven Wireless IoT Systems Based on Tempo-Spatial Model”, 2019 International Conference on CyberEnabled Distributed Computing and Knowledge Discovery (CyberC), pp 348-353, 2019 DOI:10.1109/CyberC.2019.00066 Cuối cùng, thách thức quan trọng khác lĩnh vực mà phần lớn chưa khám phá, hiệu suất liên kết không dây ảnh hưởng đến hiệu suất Blockchain [3] Mặc dù cơng trình nghiên cứu gần khả ứng dụng giao thức CSMA / CA mạng lưới Blockchain không dây việc triển khai bảo mật tối ưu nút IoT hỗ trợ Blockchain [32], cần nghiên cứu thêm [3], [33] [4] S J Danbatta and A Varol, “Comparison of Zigbee, ZWave, Wi-Fi, and Bluetooth Wireless Technologies Used in Home Automation”, 2019 7th International Symposium on Digital Forensics and Security (ISDFS), pp 1-5, 2019 DOI:10.1109/ISDFS.2019.8757472 [5] X Jia, Q Feng, T Fan and Q Lei, “RFID technology and its applications in Internet of Things (IoT)”, 2012 2nd International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks (CECNet), pp 1282-1285, 2012 DOI:10.1109/CEC Net.2012.6201508 VI KẾT LUẬN Trong báo, nhóm tác giả tập trung phân tích tiềm Blockchain hỗ trợ để chia sẻ, quản lý tài nguyên mạng IoT Trước tiên, nhóm giới thiệu cấu trúc IoT phát triển tương lai tồn giới việc thiếu hụt phổ tần IoT Qua đó, trình bày tổng quan Blockchain tính Đồng thời, nhóm sơ lược ngắn gọn quản lý phổ kỹ thuật phân bổ thảo luận mối quan hệ Blockchain quản lý phổ Ngoài ra, ưu điểm với thách thức sử dụng Blockchain để hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên mạng truyền thơng IoT nhóm đưa Sự tương tác, kết hợp Blockchain vào IoT quan trọng để phát triển dự đốn mạng truyền thông tương lai [6] P Gokhale, B Omkar, B Sagar, “Introduction to IOT”, International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology, vol.5, issue 1, pp 41-44, 2018 [7] M Burhan, R A Rehman, B Khan and B -S Kim, “IoT Elements, Layered Architectures and Security Issues: A Comprehensive Survey”, Sensors 18, no 9, 2018 DOI:10.3390/s18092796 [8] L Lao, Z Li, S Hou, B Xiao, S Guo and Y Yang, “A Survey of IoT Applications in Blockchain Systems: Architecture, Consensus, and Traffic Modeling”, ACM Computing Surveys, pp 1–32, 2021 [9] O Novo, “Scalable Access Management in IoT Using Blockchain: A Performance Evaluation”, in IEEE Internet of Things Journal, vol 6, no 3, pp 4694-4701, 2019 DOI:10.1109/JIOT.2018.2879679 Bên cạnh đó, nhóm tác giả xác định vấn đề mở, khắc phục thách thức Blockchain để chia sẻ tài nguyên phổ hiệu IoT là: Phát triển giải pháp lightweight Blockchain (Blockchain tối giản) cho thiết bị IoT chi phí thấp; Blockchain hiệu suất cao cho mạng tương lai; phát triển giải pháp Blockchain cách xem xét vấn đề bảo mật quyền riêng tư [10] M Hasan, “State of IoT 2022: Number of connected IoT devices growing 18% to 14.4 billion globally”, 2022 Availble: https://iot-analytics.com/number-con nected-iot-devices/ Accessed on: 24/6/2022 [11] V Nallarasan, K Kottilingam, “Spectrum Management Analysis for Cognitive Radio IoT”, 2021 International Conference on Computer Communication and Informatics (ICCCI), 27-29 January 2021, Coimbatore, India, IEEE, pp 1-5, 2021 99 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật [12] X Liu, X Zhang, “Rate and Energy Efficiency Improvements for 5G-Based IoT with Simultaneous Transfer”, in IEEE Internet of Things Journal, vol 6, no 4, pp 5971-5980, 2019 DOI:10.1109/JIOT.2018 2863267 [22] P K Sharma, S Y Moon, J H Park, “Block-VN: A distributed blockchain based vehicular network architecture in smart city”, Journal of Information Processing Systems, vol.13, no.1, pp 184–195, 2017 DOI: 10.3745/JIPS.03.0065 [13] Y C Liang, “Blockchain for Dynamic Spectrum Management”, Dynamic Spectrum Management Signals and Communication Technology, Singapore: Springer, 2019 [23] J Kang et al., “Blockchain for Secure and Efficient Data Sharing in Vehicular Edge Computing and Networks”, IEEE Internet of Things Journal, vol 6, no 3, pp 4660-4670, 2019 DOI: 10.1109/JIOT.2018 2875542 [14] H Xu, P V Klainea, O Oniretia, B Cao, M Imrana, L Zang, “Blockchain-enabled resource management and sharing for 6G communications”, Digital Communications and Networks, vol.6, issue 3, pp 261269 2020 DOI:10.1016/j.dcan.2020.06.002 [15] M B H Weiss, K Werbach, D C Sicker and C E C Bastidas, “On the Application of Blockchains to Spectrum Management”, IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking, vol 5, no 2, pp 193-205, 2019 DOI:10.1109/TCCN.2019 2914052 [24] A Dorri, M Steger, S S Kanhere and R Jurdak, “BlockChain: A Distributed Solution to Automotive Security and Privacy”, IEEE Communications Magazine, vol 55, no 12, pp 119-125, 2017 DOI:10.1109/MCOM.2017.1700879 [25] Y Dai, D Xu, S Maharjan, Z Chen, Q He, Y Zhang, “Blockchain and Deep Reinforcement Learning Empowered Intelligent 5G Beyond”, IEEE Network, vol 33, no 3, pp 10-17, 2019 DOI:10.1109/MNET 2019.1800376 [16] K Kotobi and S G Bilén, “Blockchain-enabled spectrum access in cognitive radio networks”, 2017 Wireless Telecommunications Symposium (WTS), 2628 April 2017, Chicago, IL, USA, IEEE, pp 1-6, 2017 [26] K Christidis and M Devetsikiotis, “Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things”, IEEE Access, vol 4, pp 2292-2303, 2016 DOI:10.1109/A CCESS.2016.2566339 [17] J Qiu, D Grace, G Ding, J Yao, Q Wu, “Blockchain-Based Secure Spectrum Trading for Unmanned-Aerial-Vehicle-Assisted Cellular Networks: An Operator’s Perspective”, IEEE Internet of Things Journal, vol 7, no 1, pp 451-466, 2020 DOI: 10.1109/JIOT.2019.2944213 [27] B Cao et al., “When Internet of Things Meets Blockchain: Challenges in Distributed Consensus”, IEEE Network, vol 33, no 6, pp 133-139, 2019 DOI: 10.1109/MNET.2019.1900002 [18] H Chai, S Leng, K Zhang, S Mao, “Proof-ofReputation Based-Consortium Blockchain for Trust Resource Sharing in Internet of Vehicles”, IEEE Access, vol 7, pp 175744-175757, 2019 DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2956955 [19] I García-Magariđo, S Sendra, R Lacuesta and J Lloret, “Security in Vehicles with IoT by Prioritization Rules, Vehicle Certificates, and Trust Management”, IEEE Internet of Things Journal, vol 6, no 4, pp 59275934, 2019 DOI:10.1109/JIOT.2018.2871255 [20] M Singh, A Singh and S Kim, “Blockchain: A game changer for securing IoT data”, 2018 IEEE 4th World Forum on Internet of Things (WF-IoT), 05-08 February 2018, Singapore, pp 51-55, IEEE, 2018 [21] M Liu, F R Yu, Y Teng, V C M Leung, M Song, “Performance Optimization for Blockchain-Enabled Industrial Internet of Things (IIoT) Systems: A Deep Reinforcement Learning Approach”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol 15, no 6, pp 3559-3570, 2019 DOI:10.1109/TII.2019.28978 05 [28] H Liu, Y Zhang, T Yang, “Blockchain-Enabled Security in Electric Vehicles Cloud and Edge Computing”, IEEE Network, vol 32, no 3, pp 78-83, 2018 DOI: 10.1109/MNET.2018.1700344 [29] N Mangalvedhe, R Ratasuk, A Ghosh, “NB-IoT deployment study for low power wide area cellular IoT”, 2016 IEEE 27th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), 04-08 September 2016, Valencia, Spain, pp 1-6, 2016 [30] O Onireti, L Zhang and M A Imran, “On the Viable Area of Wireless Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) Blockchain Networks”, 2019 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), 2019, pp 1-6, DOI: 10.1109/GLOBECOM38437.2019 9013778 [31] A Lei, H Cruickshank, Y Cao, P Asuquo, C P A Ogah, Z Sun, “Blockchain-Based Dynamic Key Management for Heterogeneous Intelligent Transportation Systems”, IEEE Internet of Things Journal, vol 4, no 6, pp 1832-1843, 2017, DOI: 10.1109/JIOT.2017.2740569 100 Hồ Phú Lộc, Trương Xuân Hòa, Trần Thiên Thanh [32] Y Sun, L Zhang, G Feng, B Yang, B Cao, M A Imran, “Blockchain-Enabled Wireless Internet of Things: Performance Analysis and Optimal Communication Node Deployment”, IEEE Internet of Things Journal, vol 6, no 3, pp 5791-5802, 2019 DOI: 10.1109/JIOT.2019.2905743 [33] B Cao, M Li, L Zhang, Y Li and M Peng, “How Does CSMA/CA Affect the Performance and Security in Wireless Blockchain Networks”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol 16, no 6, pp 4270-4280, 2020 DOI: 10.1109/TII.2019.2943694 101 ... 97 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật V QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN HỖ TRỢ BLOCKCHAIN TRONG IOT Ví dụ: Trong quản lý chia sẻ tài nguyên, Blockchain. .. quan Blockchain tính nó; phần IV chúng tơi tập trung phân tích vào lĩnh vực chia sẻ tài nguyên hỗ trợ Blockchain toán quản lý phổ tần phân bố động, phần V trình bày chia sẻ tài nguyên hỗ trợ Blockchain. .. January 2021, Coimbatore, India, IEEE, pp 1-5, 2021 99 Phân tích ứng dụng Blockchain hỗ trợ cho quản lý chia sẻ tài nguyên truyền thông internet vạn vật [12] X Liu, X Zhang, “Rate and Energy Efficiency