عنوان

ﻃﺮاحی زﯾﺮﺳﺎﺧﺖ ﻣﺒﺘنی ﺑﺮ ﺑﻼﮐﭽﯿﻦ ﺳﻠﻮل‌های ﮐﻮچک ﻧﺴﻞ ﭘﻨﺠﻢ ﺑﺮای اﯾﻨﺘﺮﻧﺖ اﺷﯿﺎ

Number

پ۲۹۱۲۲

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ﻃﺮاحی زﯾﺮﺳﺎﺧﺖ ﻣﺒﺘنی ﺑﺮ ﺑﻼﮐﭽﯿﻦ ﺳﻠﻮل‌های ﮐﻮچک ﻧﺴﻞ ﭘﻨﺠﻢ ﺑﺮای اﯾﻨﺘﺮﻧﺖ اﺷﯿﺎ

First Statement of Responsibility

ﻣﺤﻤﺪ ﻣﻌﺮوﻓﯽ ﻣﺎﯾﯿﻦ ﺑﻼغ

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۸۴ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺮق ﮔﺮاﯾﺶ ﻣﺨﺎﺑﺮات ﺳﯿﺴﺘﻢ

Date of degree

۱۴۰۲/۰۶/۱۸

Text of Note

اینترنت اشیا (IoT) تبدیل به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره بشر شده‌است که سعی دارد به کمک کنترل و نظارت بر اشیا و فرآیندهای محیطی، تحول چشمگیری در ارتباط میان انسان و جهان اطراف ایجاد کند. افزایش روزافزون دستگاه‌هایIoT، حساسیت بالای برخی داده‌های جمع‌آوری‌شده و همچنین امکان افشای اطلاعات شخصی صاحبان آنان، موانع مهمی همچون امنیت و حریم خصوصی داده‌ها را بر سر راه پیشرفت این فناوری قرار داده است. فناوری بلاکچین یا زنجیره بلوک، به عنوان راه‌حلی برای حفظ امنیت و حریم خصوصی داده شناخته می‌شود. ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین به کمک خواصی مانند الگوریتم‌های توافق یا اجماع، قراردادهای هوشمند، ناشناسی و تغییرناپذیری، مکانیسم مفیدی برای مقابله با چالش‌های اساسی IoT ارایه می‌دهد. جهت تضمین عملکرد دستگاه‌های IoT، نسل پنجم شبکه‌های مخابراتی با ارائه نرخ داده بالاتر، تاخیر کمتر و پوشش‌دهی بهتر در مقایسه با نسل‌های پیشین ارتباطات مخابراتی، امکانات جذابی را برای پشتیبانی از توسعه چشمگیر دستگاه‌های IoT در آینده نزدیک پیشنهاد می‌دهد. این رساله با بهره‌گیری از قابلیت‌های بلاکچین سبب بهبود عملکرد امنیتی، حریم خصوصی داده و قابلیت اطمینان در برابر حملات سایبری به دستگاه‌های IoT در زیرساخت نسل پنجم شده‌است. برای این منظور یک ساختار سه لایه مبتنی بر بلاکچین در زیرساخت نسل پنج پیشنهاد شد. در مدل پیشنهادی با استفاده از سلول‌های کوچک و سلول‌های بزرگ نسل پنجم و ایجاد یک بلاکچین خصوصی سلسله مراتبی دو لایه با محوریت و در محدوده پوشش آن‌ها، کاهش تاخیر، کاهش ترافیک داده در شبکه و بهبود امنیت داده‌ها در تراکنش‌های محلی به وجود آمده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها در مورد داده‌های محلی حاکی از کاهش چشمگیر زمان پردازش مورد نیاز هر تراکنش محلی برای مبادله و یا انجام در مقایسه با معماری 5G پایه است. از سوی دیگر هر MC تراکنش‌هایی که در خارج از محدوده پوشش آن‌ قرار داشته باشد را به کمک یک بلاکچین عمومی سبک و مقیاس‌پذیر مبادله خواهد کرد. در بلاکچین عمومی از دو الگوریتم اجماع مختلف استفاده شده است. در ابتدا روش اجماع اثبات زمان سپری‌شده (PoET) که با چهار مکانیسم پیشنهادی جهت کاهش تاخیر و بهبود عملکرد ارایه شده‌است و سپس اجماع Coordicide مورد استفاده در IOTA در معماری پیشنهادی بررسی و پارامترهای مصرف انرژی، زمان پردازش، نرخ مسدود شدن و تراکنش‌های در صف مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به عدم تغییر بخش اصلی انرژی مصرفی تجهیزات IoT (حدود 90 درصد) که مربوط به گوش دادن به شبکه است، مصرف انرژی در اجماع PoET اصلاح‌شده، تنها حدود 4-5 درصد و در اجماع Coordicide حدود 2-3 درصد افزایش یافته‌است. از سوی دیگر هر چند زمان پردازش این دو روش از روش 5G پایه بیشتر است، اما کاهش محسوسی نسبت به PoET پایه ایجاد کرده‌است و تقریبا در تمامی سناریوهای عمومی مقدار برای اجماع Coordicide کمتر است. نتایج نرخ مسدودشدن داده و تراکنش‌های در صف، نشان می‌دهد که روش PoET اصلاح‌شده با وجود بهبود کیفیت به نسبتPoET، کماکان مقیاس‌پذیر نیست. از سوی دیگر اجماع Coordicide در ابتدا با نرخ مسدودشدن بالا شروع و با افزایش نرخ تراکتش وضعیت بهتری را فراهم می‌کند.

Text of Note

AbstractThe Internet of Things (IoT) has become an integral part of daily human life, which tries to create a significant change in the relationship between humans and the surrounding world with the help of controlling and monitoring environmental objects and processes. The ever-increasing expansion of IoT devices, the high sensitivity of some collected data, and the possibility of revealing the personal information of their owners have placed essential obstacles, such as data security and privacy, on the way to the development of this technology. Blockchain technology is known as a solution to maintain data security and privacy. The decentralized nature of blockchain provides a valuable mechanism to deal with the primary challenges of IoT with the help of properties such as consensus algorithms, smart contracts, anonymity, and immutability. To guarantee the performance of IoT devices, the fifth generation of telecommunication networks offers attractive possibilities to support the significant development of IoT devices by providing higher data rates, lower delay, and better coverage than the previous telecommunications generations. This thesis uses blockchain capabilities to create security, data privacy, and reliability against cyber attacks on IoT devices in the fifth-generation infrastructure. For this purpose, a three-layer structure based on blockchain is proposed in the fifth-generation infrastructure. In the proposed model, the small cell and Macrocell of the fifth generation create a two-layer hierarchical private blockchain centered on and within their coverage, delay reduction, data traffic reduction in the network, and improved data security in local transactions. The results of the simulations on local data indicate a significant decrease in the processing time required for each local transaction to be processed or performed compared to the basic 5G architecture. On the other hand, each MC will exchange transactions outside its coverage area with the help of a light and scalable public blockchain. Two different consensus algorithms are used in the public blockchain. First, the Proof of Elapsed Time (PoET) consensus method, which is presented with four proposed mechanisms to reduce delay and improve performance, and then the Coordicide consensus used in IOTA in the proposed architecture, examines energy consumption parameters, time Processing, blocking rate and queued transactions were investigated. Due to the non-change of the main part of the energy consumption of IoT equipment (about 90 percent), which is related to listening to the network, Energy consumption in the modified PoET consensus increased by only about 4-5 percents and in the Coordicide consensus by about 2-3 percents. On the other hand, although the processing time of these two methods is higher than the conventional 5G method, it has significantly reduced compared to the basic PoET, and in almost all general scenarios, the value for Coordicide consensus is lower. The results of the data blocking rate and queued transactions show that the modified PoET method still needs to be scalable despite the quality improvement compared to PoET. On the other hand, Coordicide Consensus initially starts with a high blocking rate but provides a better situation as its tract rate increases.

Variant Title

Blockchain-based backbone designing for 5G small cells enabled IoT

Entry Element

‏ﻣﻌﺮوﻓﯽ ﻣﺎﯾﯿﻦ ﺑﻼغ،

Part of Name Other than Entry Element

ﻣﺤﻤﺪ ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏ﻣﻈﻔﺮی ﺗﺎزه ﮐﻨﺪ،‏

Entry Element

‏ﻋﺒﺪﻟﯽ،

Entry Element

‏ﻣﺮﺗﻀﻮی،

Part of Name Other than Entry Element

ﺑﻬﺰاد ‏

Part of Name Other than Entry Element

رﺿﺎ ‏

Part of Name Other than Entry Element

ﺳﯿﺪاﻣﯿﺮ ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز