بستر برنامه های غیر متمرکز Ethereum

با توسعه سریع فن آوری های اطلاعاتی ، ارزهای رمزنگاری شده در سالهای اخیر گسترش یافته و به مردم امکان تجارت آنلاین را فراهم می کند. در میان دیگران ، نوع جدیدی از رمزنگاری به نام بیت کوین [1] پدیدار شد که تاکنون به محبوب ترین ارز دیجیتال رمزنگاری شده است. بیت کوین یک رمزنگاری غیرمتمرکز است که جایگزین باز و تنظیم کننده خود برای ارزهای سنتی است که توسط مقامات مرکزی مانند بانک ها و دولت ها اداره می شود. بیت کوین از یک فناوری نوآورانه استفاده می کند که به کاربران اجازه می دهد بدون تکیه بر هر طرف قابل اعتماد متمرکز ، ارز را به صورت آنلاین منتقل کنند. این امر از اثبات رمزنگاری کار ، امضاهای دیجیتال و یک شبکه همتا به همتا (P2P) برای حفظ یک دفترچه عمومی معروف به blockchain استفاده می کند که شامل تاریخچه کلیه معاملات است.

یک blockchain در اصل یک بانک اطلاعاتی توزیع شده از سوابق (یا دفترچه عمومی) کلیه معاملات یا رویدادهای دیجیتالی است که در بین احزاب شرکت کننده اجرا و به اشتراک گذاشته شده است. هر معامله در دفتر عمومی با اجماع بین اکثر شرکت کنندگان در سیستم تأیید می شود. پس از ورود ، اطلاعات هرگز قابل پاک نیست. blockchain حاوی یک سابقه خاص و قابل اثبات از هر معامله ای است که تاکنون انجام شده است. در نقطه ای که بلوک به اندازه مشخصی می رسد ، از طریق هش رمزنگاری شده با بلوک قبلی و به بلوک قبلی مرتبط می شود و از این طریق زنجیره ای از بلوک های زمانی را تشکیل می دهد (از این رو نام blockchain) ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

فناوری blockchain با موفقیت در هر دو برنامه مالی و غیر مالی اعمال می شود. این پتانسیل را دارد که نقش یکی از مهمترین بازیگران اقتصادی و نظارتی در جامعه ما ، واسطه را کاهش دهد. امروز ، ما یک بستر P2P واقعی داریم که بسیاری از چیزهای هیجان انگیز را بدون واسطه های قدرتمند یا یک دولت حاکم بر می دهد [2]. انقلاب blockchain دنیای دیجیتالی را با فعال کردن اجماع و ناشناس بودن توزیع شده تغییر می دهد ، جایی که هر معامله آنلاین گذشته و حال ، شامل دارایی های دیجیتالی ، در هر زمان در آینده قابل تأیید است. علاوه بر این ، blockchain از یک قدرت توزیع شده استفاده می کند که به طور مستقل و بدون یک نقطه کنترل ، یک طرف واحد که می تواند سیستم را خاموش کند ، و هرگونه اطلاعات ذخیره شده در یک سرور مرکزی ، و در نتیجه امنیت و در دسترس بودن بهبود یافته است.

Blockchain امروز مطمئناً در حال افزایش است. بسیاری ادعا می کنند که انقلاب blockchain نه تنها زندگی آنلاین ما را تحت تأثیر قرار خواهد داد بلکه جنبه های بیشتری از جامعه ما ، به عنوان مثال ، اقتصاد را در میان دیگران تغییر خواهد داد. blockchain موانع ورود به مشاغل را برای کارآفرینان کاهش می دهد و دسترسی محروم به فرصت ها و اطلاعات اساسی را به شما می دهد. این سیستم عامل برای سرمایه داری توزیع شده ، نه فقط یک سرمایه داری توزیع شده ایجاد می کند. بانک ها وسیله ای ایمن تر و بهتر طراحی شده برای پاکسازی معاملات را می بینند. صنایع دیگر بیشتر به "قراردادهای هوشمند" علاقه مند هستند که امکان فروش خدمات به مشتریان از طریق اینترنت را به مراتب و کارآمدتر فراهم می کند. در همین حال ، علاقه مندان به blockchain با پیوند دادن خریداران و فروشندگان از طریق فناوری ، برون مرزی یکپارچه شرکت ها را تصور می کنند.

فناوری blockchain در ابتدا با بیت کوین مرتبط بود ، زیرا اصلی و اولین کاربرد شبکه است. با این حال ، بسیاری از موارد استفاده دیگر و چند صد برنامه مختلف در کنار بیت کوین وجود دارد که از فناوری blockchain به عنوان یک بستر استفاده می کنند. اتریوم یکی از آنهاست.

شکل 1. نمایش گرافیکی گردش کار معامله blockchain [1].

Ethereum [3] توسط Vitalik Buterin در سال 2013 راه اندازی شد ، نوعی از بستر نرم افزاری باز است که بر روی فناوری blockchain اجرا می شود. ایجاد برنامه های کاربردی که قبلاً یک فرآیند پیچیده است و به مهارت های پیشرفته در برنامه نویسی و رمزنگاری نیاز دارد. Ethereum این را تغییر می دهد. از سکوی آن نه تنها به عنوان رمزنگاری استفاده می شود ، بلکه به توسعه دهندگان نیز امکان می دهد تا عملیات پیچیده خود را به روشی که مایل به توسعه هستند تعریف کنند. این امکان را به آنها می دهد تا با برنامه های غیرمتمرکز نسل بعدی (DAPP) که ممکن است در بسیاری از زمینه های دیگر مورد استفاده قرار گیرد ، بنویسند ، توزیع و تعامل برقرار کنند ، در حالی که روند ایجاد برنامه ها را بسیار ساده تر و کارآمدتر می کنند. می توان از آن برای تحقق DAPP های blockchain غیر مالی استفاده کرد.

به معنای باریک ، اتریوم به یک مجموعه پروتکل اشاره دارد که سکویی را برای DAPP ها تعریف می کند. در قلب آن به اصطلاح دستگاه مجازی Ethereum (EVM) قرار دارد که قادر به اجرای کد پیچیدگی الگوریتمی دلخواه است. اتریوم همچنین "تورینگ کامل" است. توسعه دهندگان ممکن است DAPP ها را با استفاده از Solidty Language داخلی ایجاد کنند ، که مبتنی بر زبانهای موجود مانند پایتون و جاوا اسکریپت است.

Ethereum شامل یک پروتکل شبکه P2P مانند سایر blockchain است. پایگاه داده blockchain توسط بسیاری از گره های متصل به شبکه حفظ و به روز می شود. EVM روی هر گره شبکه اجرا می شود. به همین ترتیب ، دستورالعمل ها روی همه گره ها نیز اجرا می شوند. به همین دلیل است که Ethereum گهگاه "رایانه جهانی" خوانده می شود.

موازی سازی عظیم محاسبات در کل شبکه اتریوم ، محاسبه را کارآمدتر نمی کند. در واقع ، موازی سازی Ethereum را گران و کندتر از یک رایانه سنتی می کند. با این حال ، با توجه به اینکه هر گره اتریوم EVM را برای حفظ اجماع در سراسر شبکه اجرا می کند ، اجماع غیرمتمرکز سطح مطلق تحمل گسل را فراهم می کند ، که به نوبه خود با از بین بردن یک نقطه از خرابی و ایجاد داده های ذخیره شده در مقاوم در برابر سانسور blockchain ، زمان صفر را تضمین می کند. غیرقابل تغییر

پلت فرم Ethereum به گونه ای طراحی شده است که بی ویژگی یا ارزش آگنوستیک باشد. این وظیفه کارآفرینان و توسعه دهندگان است که تصمیم بگیرند از چه هدفی استفاده شود ، مشابه زبانهای برنامه نویسی. اتریوم به ویژه برای برنامه ای که قصد دارد به طور خودکار تعامل مستقیم بین همسالان را انجام دهد یا اقدامات گروهی هماهنگ را در یک شبکه ، به عنوان مثال ، برنامه های مربوط به هماهنگی بازار P2P یا اتوماسیون قراردادهای پیچیده مالی تسهیل کند. بر خلاف بیت کوین ، پتانسیل اتریوم فراتر از اتوماسیون مبادله مالی است. این ممکن است برای هر نوع برنامه غیر مالی با الزامات امنیتی ، اعتماد و ماندگاری ، به عنوان مثال ، رأی گیری ، ثبت دارایی ، مدیریت و IoT اعمال شود.

اتریوم از blockchain برای ردیابی رمزنگاری خود به نام "اتر" استفاده می کند. اتر نشانه دیجیتالی است که برای پرداخت هزینه های معامله و سایر خدمات محاسباتی در شبکه اتریوم استفاده می شود. این دومین روش محبوب پرداخت cryptocurrency در جهان ، درست در پشت بیت کوین است و دارای سرمایه ای در بازار 950 میلیون دلار آمریکا است. قیمت یک توکن اتر درست مانند سایر ارزهای رمزنگاری بی ثبات است ، اگرچه اتریوم خیلی بیشتر از یک دارایی دیجیتال است. این هرگز برای رقابت در برابر Altcoins ایجاد نشده است ، بلکه چیزی کاملاً منحصر به فرد و متفاوت است.

Ethereum ممکن است برای رمزگذاری ، عدم تمرکز ، امنیت و تجارت تقریباً در مورد هر چیزی مورد استفاده قرار گیرد: رأی گیری ، نام دامنه ، مبادلات مالی ، جمع آوری جمعیت ، مدیریت شرکت ، قراردادها و توافق نامه ها ، مالکیت معنوی و حتی مالکیت هوشمند به لطف ادغام سخت افزار. قرض گرفتن مفهوم اجماع توزیع شده و اثبات رمزنگاری که باعث می شود ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین در پرداختهای بدون اعتماد مؤثر باشد ، اتریوم استفاده از این فناوری ها را به توافق های بی اعتماد گسترش می دهد. این امر به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا به راحتی محصولات جدید نوآورانه را بر اساس سانسور و مقاوم در برابر تبانی بسازند. در حقیقت ، فناوری Ethereum فقط در آغاز مراحل رشد بالقوه خود است ، احتمالاً تا ده ها صنعت و هزاران سرویس گسترش یافته است.

DAPP ها برنامه هایی هستند که یک هدف خاص را ارائه می دهند. DAPP ها در شبکه های blockchain اجرا می شوند ، توسط هیچ مقام مرکزی کنترل نمی شوند و محدود به سیستم های رمزنگاری نیستند. در حقیقت ، هر سرویس متمرکز را می توان با استفاده از اتریوم به DAPP تبدیل کرد. برخلاف برنامه های متمرکز سنتی ، جایی که کد باطن روی سرورهای متمرکز کار می کند ، DAPP ها برنامه هایی هستند که مدل های سرور آن غیر متمرکز هستند. طبق نظریه کلی برنامه های غیر متمرکز ، DAPP ها مانند برنامه های وب هستند که همه ما می شناسیم. قسمت جلوی مشتری با یک زبان برنامه نویسی معمولی نوشته شده است. تمایز واقعی این است که به جای استفاده از رابط API با یک پایگاه داده ، از یک قرارداد هوشمند برای ارتباط با یک شبکه blockchain استفاده می شود و با استفاده از یک پروتکل مناسب ، به عنوان مثال ، SWARM یا IPF ، در یک ذخیره غیر متمرکز میزبانی می شود ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. DAPP ها کد باطن خود را در یک شبکه P2P غیر متمرکز اجرا می کنند. این تعداد نامحدود از اعضا از همه طرف بازار است. آنها انعطاف پذیرتر ، شفاف تر ، توزیع شده ، انعطاف پذیر هستند و ساختار انگیزه بهتری نسبت به مدل های نرم افزاری فعلی دارند [4]. به عنوان مثال ، DAPP ها بر خلاف برنامه های سنتی قادر به ذخیره ارزش در خود هستند. یکی دیگر از مزایای DAPPS ، اعتماد به نفس این است که خدمات خاموش نمی شوند ، بر خلاف موارد قبلی قبلی که خدمات آنلاین با ناامیدی کاربران خود قطع شده اند.

Ethereum در حال حاضر یک زمینه نوظهور با چالش های زیادی است. این پلتفرم به منطقه ای برای برنامه های مختلف بی پایان در بسیاری از خدمات و صنایع مختلف تبدیل شده است [5]. نمونه هایی از برنامه های موفق در حال اجرا در شبکه Ethereum به شرح زیر است:

Augur: یک بازار پیش بینی غیرمتمرکز ، که در آن کاربران با پیش بینی وقایع پاداش می گیرند. هر کسی ممکن است در مورد برندگان انتخابات سیاسی وارد و پیش بینی کند. کسانی که پیش بینی های صحیح را انجام می دهند ، جوایز پولی کسب می کنند. همچنین به کاربران این امکان را می دهد تا بازارهای پیش بینی خود را ایجاد کنند ، که ممکن است در مورد هر چیزی سؤال کند.

BlockApps: این برنامه کاربران را قادر می سازد تا DAPP ها را به سرعت ، اعم از خصوصی ، نیمه خصوصی یا صنعت عمومی ، ساخت ، استقرار و راه اندازی کنند. این ساده ترین راه برای نوشتن ، توسعه و اجرای برنامه ها ، از اثبات مفهوم تا تولید و سپس در نهایت ، ادغام آن بر روی blockchain را فراهم می کند.

ویفوند: با استفاده از قراردادهای هوشمند ، این برنامه یک بستر باز برای جمع آوری جمعیت فراهم می کند. مشارکتها به دارایی های دیجیتالی که در blockchain Ethereum ذخیره می شوند تبدیل می شوند و متعاقباً ممکن است مورد استفاده ، معامله و فروش قرار گیرند. این کمک می کند تا هزینه هایی را که سیستم عامل های سنتی سرمایه گذاری آنلاین از کمک های خود دریافت می کنند ، کاهش دهد.

اثبات: این برنامه به ایجاد زنجیره های عرضه کاملاً شفاف کمک می کند. کل فرآیند در blockchain ، از جمله منشأ محصول موجود است. مصرف کنندگان می توانند به این برنامه دسترسی پیدا کرده و در مورد آنچه می خواهند قبل از خرید خریداری کنند ، تصمیم آگاهانه بگیرند.

Consensys: این استودیوی برنامه ایجاد جوزف لوبین ، بنیانگذار اتریوم است. این برنامه پورتال محصولات برای توسعه دهندگان است و به آنها امکان می دهد ابزارهای صحیحی برای کمک به آنها در ساخت برنامه های Ethereum داشته باشند. این امکان را فراهم می کند تا مدل های جدید خدمات و تجاری در blockchain ساخته شوند.

با توجه به اینکه DAPP بر روی شبکه اتریوم غیرمتمرکز ساخته شده است ، متعلق به یک نهاد واحد نیست. در عوض ، این نتیجه همکاری بین همه بازیکنان است. این بدان معنی است که نمی توان آن را سانسور کرد و یا توسط کسی حذف شد.

به تازگی ، شرکت های بزرگی مانند Uber و Airbnb مفهوم DAPP ها را پذیرفتند و با ارائه یک فروشگاه داده غیر متمرکز و قابل اعتماد ، بخش های "دنیای واقعی" تجارت خود را غیر متمرکز کردند. آنها جزو اولین کسانی هستند که راه حل های غیرمتمرکز را اتخاذ می کنند. برنامه تجاری غیرمتمرکز آنها توسعه بسیاری از برنامه های غیر متمرکز تر را تشویق می کند. در حقیقت ، همانطور که در بالا ذکر شد ، هر یک از این برنامه ها سعی می کنند با استفاده از نوآوری blockchain ، اقتصاد را دوباره به دست آورند و از این طریق ما را به دنیای غیر متمرکز نزدیک می کند.

شکل 2. تصویر DAPP با استفاده از blockchain با قراردادهای هوشمند و پروتکل های ذخیره سازی [3].

قابل توجه ترین چیز در مورد ارزهای رمزپایه و blockchain ممکن است این باشد که چگونه آنها یک مردم و سازمان ها را در سطح جهانی فعال کنند ، همه به نفع خود عمل می کنند تا چیزی با ارزش مشترک و عظیم ایجاد کنند. بسیاری از ناظران ادعا می کنند که این یک جایگزین واقعی برای شرکت های فعلی است. عدم تمرکز ، فن آوری های مبتنی بر جمعیت از ارزهای رمزنگاری شده ، دفترچه های توزیع شده ، اجماع توزیع شده و قراردادهای هوشمند امکان تغییر اساسی در نحوه سازماندهی افراد امور خود و ارائه الگوی جدیدی برای طراحی شرکت است. شرکت ها کاملاً در هسته سرمایه داری مدرن قرار دارند ، اما هسته اصلی اغلب توسط یک جمعیت دارای فناوری مورد ضرب و شتم قرار می گیرد [6]. دو تلاش اخیر برای جایگزینی جمعیت برای یک شرکت: فناوری blockchain و سازمان های خودمختار غیر متمرکز (DAOS). DAO ها سازمان های غیر متمرکز و بدون اقتدار مرکزی یا رهبر هستند. آنها بر روی کد برنامه نویسی کار می کنند که در blockchain Ethereum رمزگذاری شده است. مانند blockchain ، کد یک DAO با از بین بردن هرگونه نیاز به کنترل متمرکز و قدرت مردم از سازمان سنتی دور می شود. حتی توسعه دهنده اصلی DAO هیچ اقتدار اضافی ندارد و بدون نیاز به مداخله انسان به طور مستقل اجرا می شود. این بودجه توسط گروهی از افراد تأمین می شود که هزینه های اساسی آن را پوشش می دهند و به جای هر نوع مالکیت یا سهام عدالت ، حق رای را به سرمایه گذاران می دهند. این یک سیستم خودمختار و شفاف ایجاد می کند که تا زمانی که یک سرویس مفید برای مشتریان خود ارائه می دهد ، در شبکه ادامه خواهد یافت.

DAO ها به عنوان نرم افزار منبع باز و توزیع شده برای اجرای قراردادهای هوشمند ساخته شده در پروژه اتریوم وجود دارند. DAO ها مانند یک سازمان غیرمتمرکز هستند، با این تفاوت که عوامل مستقل مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) تصمیم می گیرند نه انسان ها. این پروتکل روی یک پشته غیرمتمرکز عمل می کند و به هیچ گونه الزام آور یا سند قانونی، بدون مدیر و سرور مرکزی نیاز ندارد. انسان ها مسئول نیستند، بلکه در لبه ها هستند. هوش مصنوعی همان چیزی است که تصمیم گیری می کند و DAO خودش را حفظ می کند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. DAO ها فقط با داشتن تمام تصمیم گیری ها توسط هوش مصنوعی تعریف نمی شوند، بلکه سرمایه داخلی خود را نیز دارند.

شکل 3. DAO کار رهبران و مدیران شرکت را خودکار می کند [3].

امروزه، بسیاری احساس می کنند که DAO دقیقاً همان چیزی بود که برای غلبه بر تعصبات و کمبودهای هسته سرمایه داری مدرن مورد نیاز بود. این یک تغییر پارادایم است که می تواند فرصت های جدیدی را برای دموکراتیزه کردن تجارت ارائه دهد. DAO مردم را قادر می سازد تا سازمان های خود را بسازند و طراحی کنند که مطابق با نیازهای بهینه ماموریت، چشم انداز و استراتژی خود برای تغییر جهان هستند [6].

فناوری های بلاک چین در چند سال اخیر شتاب زیادی به دست آورده اند و توجه محققان را به خود جلب کرده اند. در [7]، نویسندگان یک بررسی فنی دقیق در مورد بلاک چین معرفی کردند. این یک دیدگاه متمرکز پردازش داده از فناوری بلاک چین، درمان مسائل همزمانی و کارایی اجماع در طراحی بلاک چین دارد. با رویکرد از این منظر، مقاله سعی می کند بین فناوری های بلاک چین و سیستم های پردازش تراکنش توزیع شده ارتباط برقرار کند. نویسندگان [8] برخی از ویژگی های اساسی فناوری های دفتر کل توزیع شده، از جمله اتریوم را توصیف و تحلیل می کنند. آنها چالش های امنیتی را ارائه می دهند، اشکالات را بررسی می کنند و رابطه خود را با شبکه مسیریاب پیاز TOR توصیف می کنند.

استخراج معادن بخش مهمی از فناوری blockchain است زیرا این چیزی است که سیستم را عملکرد و قادر به عدم تمرکز بودن در آن نگه می دارد. معدن در اتریوم از پروتکل اثبات کار استفاده می کند. هیچ راهی برای تقلب در سیستم وجود ندارد زیرا غیرممکن است که پاسخی به معادله ریاضی جعل کنید یا وانمود کنید که کار کرده اید. این یک سیستم محکم و ایمن است. می توان گفت که معدن cryptocurrency کیمیاگری مدرن است زیرا برق را به طلای دیجیتال تبدیل می کند. سودآوری این امر تا حد زیادی به کل قدرت محاسباتی که معدنچیان برای حل مشکلات اختصاص می دهند بستگی دارد. در [9] ، نویسندگان الگویی از پویایی یک طرح توزیع پاداش مبتنی بر صف را در یک استخر معدن محبوب اتریوم تشکیل می دهند.

فن آوری های blockchain بسیاری از مدلهای تجاری نوآورانه را که قبلاً امکان پذیر نبوده اند ، تسهیل می کند ، به عنوان مثالردیابی زنجیره تأمین و کشاورزی و کشورها [10]. با توجه به ماهیت بسیار توزیع شده خدمات IoT ، blockchain همچنین توجه محققان در دامنه IoT را به خود جلب می کند.ioT به طور فزاینده ای در هر دو فضای مصرف کننده و سازمانی به یک فناوری محبوب تبدیل می شود. اکثریت قریب به اتفاق سیستم عامل های IoT مبتنی بر یک مدل متمرکز است که در آن یک کارگزار یا هاب تعامل بین دستگاه ها را کنترل می کند. با این حال ، این رویکرد در بسیاری از سناریوها غیر عملی شده است ، جایی که دستگاه ها باید داده های خود را به صورت خودمختار مبادله کنند. این الزام خاص منجر به تلاش برای سکوهای IoT غیرمتمرکز شده است. مسائل طراحی و روشهای معماری خدمات IoT محور blockchain (B-IOT) هنوز به خوبی مورد بررسی قرار نگرفته است. یک توسعه دهنده باید خدمات B-IOT را تا حد امکان به معماری کاملاً توزیع شده طراحی کند.

فناوری blockchain اجرای سیستم عامل های IoT غیرمتمرکز مانند تبادل داده ایمن و قابل اعتماد و همچنین نگهداری از پرونده را تسهیل می کند. در چنین معماری ، blockchain به عنوان دفترچه عمومی عمل می کند و یک رکورد قابل اعتماد از تمام پیام های رد و بدل شده بین دستگاه های هوشمند را در یک توپولوژی IoT غیر متمرکز نگه می دارد [11]. نمونه ای از برنامه IoT مبتنی بر اتریوم ، به اصطلاح سیستم خانه هوشمند (SHS) [12] است که از دستگاه های خانه ناهمگن ، لوازم و سنسورها برای اتوماسیون عملیات مانند روشنایی ، تهویه مطبوع و نظارت تشکیل شده است. صاحب خانه می تواند هر معامله ای را که در داخل SHS انجام شده است ، بررسی کند. علاوه بر این ، می توان سیاست هایی را برای انجام معاملات فقط توسط شخص مجاز به دسترسی و نظارت بر داده ها تنظیم کرد. این مقاله همچنین بسته های blockchain Ethereum را برای SHS با توجه به ویژگی های قرارداد هوشمند خود برای رسیدگی به خط مشی کنترل دسترسی ، ذخیره داده ها و مدیریت جریان داده ها بررسی می کند. امروزه بسیاری از برنامه های SHS در بازار وجود دارند ، از جمله Samsung Smart Things ، Google Brillo/Weave ، Apple Homekit و Amazon Alexa.

دستگاه های IoT اغلب با اتصال ساخته می شوند ، اما در ذهن محاسبه نمی شوند. در نتیجه ، شبکه های IoT نمی توانند الگوریتم های اجماع پیچیده محاسباتی را کنترل کنند. اثبات کار ، اسب کار ارزهای رمزنگاری شده ، بیش از حد نیاز دارد تا به طور مؤثر در IoT استفاده شود. اثبات سهام ، انواع آن یا پروتکل های کاملاً متفاوت به احتمال زیاد اجرا می شود ، اما هیچ یک از این موارد هنوز تصویب استاندارد برای IoT را ندیده اند.

فن آوری های کم وسیعی با قدرت کم (LPWA) اخیراً محبوب شده اند. در میان فن آوری های مختلف LPWA ، باند باریک IoT (NB-IOT) و برد طولانی (LORA) دو فناوری اصلی رقابتی پیشرو هستند. بر خلاف شبکه های NB-IOT که عمدتاً توسط اپراتورهای شبکه تلفن همراه ساخته شده و اداره می شوند ، شبکه های منطقه گسترده Lora (Lorawan) بیشتر توسط شرکت ها یا سازمان های خصوصی اداره می شوند که ممکن است مشکلات اعتماد بین برنامه های IoT و عملیات شبکه را به همراه آورد. در [13] ، نویسندگان پیشنهاد می کنند یک راه حل مبتنی بر فناوری blockchain به منظور ایجاد یک اثبات مفهوم باز ، قابل اعتماد و غیرمتمرکز برای امکان امکان استفاده از IoT با قدرت کم و محدود برای دسترسی به زیرساخت های مبتنی بر blockchain ایجاد کنند. برای دستیابی به این هدف ، یک دروازه IoT به عنوان یک گره blockchain پیکربندی شده است و یک مکانیسم پیام رسانی مبتنی بر رویداد برای IoT Devices با قدرت پایین ارائه شده است. نمایش سیستم با استفاده از گره های لورا و یک دروازه در یک شبکه خصوصی اتریوم تحقق می یابد.

تاکنون ، بیشتر تحقیقات در مورد اتریوم روی IoT متمرکز شده است. اکنون زمان آن رسیده است که فراتر از IoT برویم و حضور انسان را در عصر اینترنت لمسی فعال کنیم. در حالی که IoT فرصت های زیادی را برای اتوماسیون برای طیف گسترده ای از ابزارهای دارای اینترنت باز کرد ، اینترنت لمسی با هدف بازپس گیری و افزایش حضور انسان در روباتیک و فناوری کنترل از راه دور پیشرفته است. اینترنت لمسی با ارائه احساسات فیزیکی در سیستم های کنترل زمان واقعی و شبکه ، که به گونه ای در هم تنیده و فوری کار می کنند ، بازخورد هاپتیک را امکان پذیر می کند که فرآیندهای بسیار پویا می توانند از راه دور خودکار یا کنترل شوند.

این امر به لطف ویژگی اصلی که اینترنت لمسی را از پیشینیان خود متمایز می کند ، یعنی افزایش در دسترس بودن اتصالات پر سرعت از طریق اینترنت موبایل با تأخیر بسیار پایین به پایان به ترتیب 1-10 میلی ثانیه امکان پذیر است. این جنبه بسیار مهم است زیرا زمان انتظار بین یک کاربر انسانی و یک ربات از راه دور را تقلید می کند که از جنبش برای استفاده های از راه دور مانند جراحی از راه دور استفاده می کند.

مقایسه اینترنت لمسی با شبکه های تلفن همراه IoT و 5G مفید است و در مورد مشترکات و تفاوت های ظریف آنها توضیح می دهد. برای تصویرگری ، شکل 4 نمایی از مشترکات و اختلافات فوق را از طریق سه لنز IoT ، 5G و اینترنت لمسی ارائه می دهد. تفاوت های عمده ممکن است از نظر پارادایم های ارتباطی اساسی و دستگاه های فعال کننده به بهترین وجه بیان شود.ioT با تمرکز روی دستگاه های هوشمند (به عنوان مثال ، سنسورها و محرک ها) به ارتباطات دستگاه به ماشین (M2M) متکی است. در همزیستی با M2M در حال ظهور یا ارتباطات نوع دستگاه (MTC) ، 5G الگوی ارتباطی سنتی انسانی به انسان (H2H) خود را برای خدمات معمولی سه گانه بازی (صدا ، فیلم ، داده) با تمرکز روزافزون بر ادغام حفظ می کند. با سایر فن آوری های بی سیم و عدم تمرکز. در مقابل ، اینترنت لمسی در اطراف ارتباطات انسان به ماشین (H2M) متمرکز خواهد شد که از دستگاه های لمسی/هاپتیک استفاده می کنند [14]. از همه مهمتر ، به نظر می رسد با وجود اختلافات آنها ، IoT ، 5G و اینترنت لمسی به سمت مجموعه مشترکی از اهداف مهم طراحی همگرا می شوند:

• تأخیر بسیار کم به ترتیب 1-10 میلی ثانیه
• قابلیت اطمینان فوق العاده با در دسترس بودن تقریباً تضمین شده 99. 999 درصد
• همزیستی H2H/M2M
• ادغام فن آوری های داده محور با تمرکز خاص بر WiFi
• امنیت

شکل 4. سه لنز IoT ، 5G و اینترنت لمسی: مشترکات و تفاوت ها [14].

در این پروژه ، ما چندین چالش تحقیق کلیدی مربوط به اتریوم و اینترنت لمسی را مطالعه می کنیم:

معاملات غیرمتمرکز: مدل معامله غیرمتمرکز فن آوری blockchain Ethereum اعتماد را در بین معاملات ایجاد می کند بدون اینکه به واسطه ای نیاز داشته باشد. با این حال ، تغییر بالقوه به معاملات اعتماد غیرمتمرکز بر اساس در مقیاس بزرگ برای هر نوع تعامل و معامله (انسان به انسان ، انسان به ماشین ، ماشین به ماشین) ممکن است حاکی از ساختار و عملکرد چشمگیر متفاوت باشدجامعه از راه هایی که هنوز نمی توان پیش بینی کرد ، جایی که در حال حاضر روابط قدرت و سلسله مراتب ایجاد شده است می تواند به راحتی ابزار خود را از دست بدهد.

اعتماد: فناوری blockchain Ethereum امکان ایجاد اعتماد و اعتماد به نفس غیرمتمرکز بین دو یا چند طرف را در قالب ذخیره ، جابجایی و مدیریت ارزش به گونه ای فراهم می کند که وجود سیستم های عظیم دولتی در آینده قابل پخش باشد. این فناوری خود یک بانک اطلاعاتی توزیع شده است که لیستی از کلیه معاملات را حفظ می کند و به مرور زمان به طور مداوم رشد می کند.

ارتباطات قابل تعامل: توانایی ماشین آلات ، دستگاه ها ، سنسورها و کاربران نهایی انسان برای ارتباط و برقراری ارتباط با یکدیگر از طریق یک شبکه ارتباطات بسیار لمسی ، تبادل اطلاعات و تصمیمات شبه واقعی را تضمین می کند ، حتی اگر منابع شبکه در بین آنها مشترک باشدشبکه مجازی موبایل و اپراتورهای خدمات.

تصمیمات غیرمتمرکز در اینترنت لمسی: توانایی سیستم های فیزیکی سایبری در تصمیم گیری به تنهایی و انجام وظایف خود تا حد امکان خودمختار وعده های بزرگی دارد. توجه زیادی به سیستم های چند عامل مورد توجه قرار گرفته است ، جایی که عوامل خودمختار ، روبات ها و چیزهای هوشمند در فرایندهای تجاری در بین افراد شرکت می کنند. فقط در مورد استثنائات ، مداخلات یا اهداف متناقض ، وظایف به سطح بالاتری واگذار می شوند. برای دستیابی به یک نتیجه ارزشمند ، راه حل های معماری و فناوری غیرمتمرکز باید مستقر شود. در [15] ، نویسندگان یک راه حل معماری برای ابداع پروتکل فعالیت تجاری برای سیستم های چند عامل ارائه می دهند. آنها همچنین فناوری Blockchain Ethereum و قراردادهای هوشمند را به عنوان کاندیداهای بالقوه برای سازماندهی یک شبکه ارتباطی برای عوامل خودمختار بررسی کردند.

ترکیب اینترنت اتریوم و لمسی می تواند راه حل بسیار قدرتمندی باشد. Ethereum Blockchain سیستم های انعطاف پذیر و واقعاً توزیع شده را قادر می سازد تا با همسالان به روشی قابل اعتماد و شنیدنی تعامل داشته باشند. قراردادهای هوشمند به خودکار کردن فرآیندهای پیچیده چند مرحله ای کمک می کنند. دستگاه های موجود در اکوسیستم اینترنتی لمسی نقاط تماس با دنیای فیزیکی هستند. هنگامی که هر یک از آنها با هم ترکیب می شوند ، گردش کار وقت گیر به روش های جدید و منحصر به فرد امکان پذیر می شود و از این طریق به تأیید رمزنگاری و همچنین صرفه جویی در هزینه و زمان قابل توجه می رسد.

شروع با بررسی فنی از blockchain Ethereum در زمینه اینترنت لمسی در حال ظهور ، تجزیه پروژه به شرح زیر است:

• مطالعه چالش هایی برای ساخت و اجرای معماری P2P توزیع شده برای اینترنت لمسی بر اساس فناوری های Blockchain Ethereum
• مطالعه پتانسیل اتریوم برای هماهنگی تعامل بین انسان ، ماشین ها و قراردادهای هوشمند
• توسعه سیستم های کنترل غیر متمرکز و خودمختار برای برنامه های اینترنتی لمسی
• تقویت اعتماد به سیستم عامل های اتریوم مبتنی بر اینترنت لمسی

ما معتقدیم که ادغام اتریوم و اینترنت لمسی منجر به تحولات عظیم در چندین صنایع می شود ، مدلهای جدید تجاری را به وجود می آورند و ما را مجدداً تجدید نظر می کنند که چگونه سیستم ها و فرآیندهای موجود در اقتصاد و جامعه ما به روشی غیر متمرکز تر اجرا می شوند.