区块链技术:这是一个好的候选物联网安全敏感的医疗数据?

文摘

在过去的几年里,无线设备连接到互联网的数量已经增加到这个数字在未来几年内可能达到数十亿美元。虽然云计算被视为解决方案来处理这些数据,安全挑战不能完全依靠这种技术来解决。安全问题将继续增加这样一个模型,特别是对私人和个人信息等敏感数据和医疗数据收集越来越多的智能连接设备构成所谓的物联网。因此,迫切需要一个完全分散的点对点和安全的技术解决方案来克服这些问题。区块链技术是一种很有前途的即时的解决方案,能将所需的属性。然而,仍然有挑战的上下文中使用它之前解决物联网。论述了这些挑战,提出一个安全物联网架构基于区块链技术的医疗数据。解决方案介绍了数据访问协议、智能合同和publisher-subscriber机制通知。给出了一个简单的分析模型强调系统的性能。解决方案的实现作为一个概念证明。

1。介绍

物联网是接管世界;据估计,设备连接到互联网的数量形成物联网将达到500亿到2020年(1]。一个关键的应用程序是电子健康智能家居。事实上,这种技术允许监控老年人或患有疾病,并自动将数据发送到远程服务器,供医生处理。该数据记录在所谓的EMR(电子病历)。

安全访问这个EMR是有问题的考虑到隐私问题,透明度,等等。这就是为什么为了发展电子健康智能家居安全可靠的解决方案,它需要前所未有的系统的所有部件之间的协调与配合。所有设备必须一起工作,与所有其他设备集成,和所有设备必须沟通和无缝地与远程交互系统和基础设施在一个安全的方式。这种解决方案是可行的,但是它可以是昂贵和费时的。因此,有必要对新思想和新技术,这将促进物联网安全朝着更加分散模型。

有如此巨大的数据,由一个单一的集中,有时监控供应商,可能会产生很多问题。云计算/存储技术不能只有自己保护用户的安全和隐私。物联网网络安全使用分散的方法最终是一个有趣的方式来解决今天面临的许多挑战物联网技术。采用点对点模型之间的事务处理数十亿数十亿互连设备的安装和维护成本将大幅降低数据中心和服务器。它还将允许存储和处理能力的分布在不同的设备和组件的网络增加了系统的可靠性;例如,一个节点的失败,不会导致整个网络停止或崩溃。

然而,为了建立良好定义的点对点通信协议,另一个的挑战需要解决,主要是安全性和隐私。一定程度的同行验证和必须达成共识,以防止欺骗和盗窃,一个重要特征,任何对等分布式解决方案必须有,尤其是大规模物联网网络。物联网的成功分散控制方法不仅必须是一个点对点的方法,也是一种信任环境没有参与者需要信任,不存在单点故障的信任。区块链技术提供这些特性和证明其效率等金融应用比特币(2,3),它可以在这一领域的价值和重要性。在本文中,我们讨论的第一个重要的背景了解区块链技术价值以及相关工作。然后,我们现在要解决的具体问题在物联网中,最后提出一个解决方案架构和模型。建议的解决方案是基于智能合同(4)和Publisher-Subscriber机制。在下面,我们提出一个数学模型来评估系统的性能及其实现。最后,我们得到一个结论和未来的工作。

2。相关的工作

2.1。背景

2.1.1。区块链

2008年Satoshi Nakamoto介绍比特币(5),一个完整的数字和分散的cryptocurrency。为了解决双比特币支出问题,区块链技术被引入。这是一个点对点分散的分布式分类帐上复制系统中所有节点参与。它是一个完整的透明技术,可以显示所有的事务创建以来,没有篡改或欺诈6]。区块链是连接一组块,每一块的。第一个块叫做“创世纪”,它是硬编码到软件。认为区块链的日志记录的批处理时间标记块,每一块被确认的密码散列。每个块的散列引用块之前。这个街区之间建立联系,从而创建一个块或区块链链。任何节点访问这个命令,back-linked块列表可以阅读并找出是世界状态的数据交换网络。

为了理解区块链是如何工作的,我们将首先解释区块链网络的工作原理。这是一组节点,操作和使用复制在同一个网络交互区块链复制每个节点。一个节点可能使用多个用户或设备作为切入点,但是我们首先假设每个节点则只在网络本身。首先,用户节点和区块链之间的相互作用是通过一对私钥和公钥。

使用私钥签署的交易,然后由其他节点使用对应的公钥(7]。使用非对称加密是非常重要的提供完整性、不可抵赖性和身份验证的区块链网络。事务签署后,广播的节点连接到所有其他节点。节点,或同行,需要确保事务是有效的,因此他们需要触发验证过程称为“挖掘”。事务的区块链可以被定义为任何有价值的数据传输(比特币,物联网数据,等等)。事务是通过挖掘过程验证后,然后添加到区块链作为一个新的事务和数据块。由于区块链是透明的,这些交易可供所有节点连接到网络。这些块被组织在一个线性序列,增加加班,每个块包含一个时间戳和散列前面的块。这个组织块的构成了所谓的区块链。

呈现区块链技术时,有两个主要平台提到:比特币区块链是著名cryptocurrency区块链,和Ethereum区块链(8]。Ethereum是另一个公共区块链,允许用户实现智能合约,创建私人区块链和测试交易。在我们的概念验证的实现中,我们使用了Ethereum区块链。

2.1.2。工作的证明

它用于区块链,每个节点参与解决困难的数学难题,他们的解决方案验证模块。这个问题通常是一个散列函数之前的街区,为了维持时间顺序和解决双支出问题。一旦解决了这个难题,有一个“胜利者”,发布解决方案。一旦发布解决方案,为其他节点很容易验证的解决方案。然而,解决难题时是昂贵的计算能力。一旦大多数同龄人接受解决方案,网络中所有节点开始着手下一个块;和一个重复的过程。证明工作达成共识的一种方法。非常有效的保护的交易和区块链不可变的,因为它需要大量的资源,从计算资源到电气和CPU的权力。然而,这种方法也有它的弱点,因为它是低效的,典型的设备不是很强大。 The motivation behind proof of work is that the nodes which invest significant resources into the network are less likely to attack or cheat.

2.1.3。股份的证明

股份的证明是另一种方法,旨在解决计算能力的问题。为了验证一个特定的块或事务,cryptocurrency的数量是重要的。51%的数字货币所有者需要同意当前状态。股份的证明方法背后的原因很简单。是系统中的股份越高,价格越贵的节点维护一个安全的网络。股份证明不如证明安全的工作,但它提供了一个更有效的方法来计算能力的缺乏问题。

2.1.4。聪明的合同

可以包括代码执行区块链允许通用计算。类似于任何两个人之间的合同,聪明的合同是一段代码,可以有条件最终引发和行动执行如果条件进行了验证。聪明的重要性合同附带他们的能力来管理节点和参与者之间的交互系统的基于数据。聪明的合同和其他节点在区块链地址。触发一个聪明的合同是通过解决一个事务。然而这些合约的安全是非常重要的区块链(9]。

2.1.5节讨论。矿业

开采区块链技术的最重要的一个过程。挖掘的行为验证新块,这样他们可以添加到区块链。矿业是通过提供“工作证明”来验证一个街区;即。,each block contains a mathematical puzzle that needs to be solved by the miner in order to provide proof of work. This process can be very expensive regarding computational power. Miners are individuals or organizations having dedicated considerable computational power for mining and maintaining the blockchain.

2.2。相关工作在物联网的集成,区块链、电子健康

这个领域的一次彻底调查后,我们发现区块链是一个很好的候选人未来分散物联网体系结构和模型。例如,作者在1)定义了一个完整的物联网体系结构组成的三层,在区块链用作存储层。作者还定义了一个数据管理和数据共享协议,研究不同的机制和影响系统即直接区块链访问,服务器客户端访问和发布者/订阅者访问。根据这项研究,我们发现,发布者/订阅者机制是非常重要的和最灵活的机制。因此,我们决定采用我们的解决方案。在几个ehealthcare区块链技术也被认为是解决方案。为例,论文的作者(10)强调了一般区块链技术在医疗保健作用和未来的影响。在文献[11),一个聪明的合同为基础的解决方案已经被作者定义管理访问电子病历。贡献在11)也很重要,因为它定义了智能的基本使用合同管理区块链的不同政党之间的关系。另一项研究,专注于智能的使用合同中物联网(12)和礼物重要方面和不同的观点的好处使用智能合同。一个用例的物联网在电子健康是身体医疗传感器组成一个无线区域网络(WBAN)和生成数据。讨论了这种方法在13]。作者使用了一个加密方法应用于区块链和一个中间设备管理数据流和区块链连接。作者的论文(14,15]还描述了一种加密方法,区块链被实现为一个解决方案来保护个人数据。作者在16]讨论了集成物联网和区块链的设计问题。讨论是非常有助于理解不同的可能实现选项(完全集中,pseudocentralized、分布式和完全分布式)。文献[17]讨论了数据隐私和完整性问题领域的电子健康,尤其是临床试验。作者提出了在这种贡献解决方案,集成了物联网和区块链来实现他们的目标。这项工作是高度相关的研究,但更侧重于关系党在临床试验中。摘要(18不是fullyin电子健康的区域,但它提供了一个全面的解决方案在智能家居环境中安全的数据。论文的作者提出了一个基于物联网的集成解决方案和区块链,防止外部攻击安全攻击通过监测物联网设备的事务。我们的研究目的是将受益于这些国家的艺术贡献得到明确的解决方案使用区块链技术物联网数据访问的保护。在下一节中,我们将面临的挑战当物联网应用区块链。

我们希望还提到,这篇文章是一个扩展的版本我们的以前的工作了19]。

2.3。挑战与物联网使用区块链技术

如前所述,区块链是一个点对点分散技术,提供透明和强大的认证机制,而无需外部第三方的信任。虽然这是一个非常重要的优势,也有一些重要的挑战。首先,区块链的内在架构,分类帐上复制所有节点连接到区块链。因此,存储大量的数据是低效区块链本身。这确实是一个大问题对于物联网设备,如典型的传感器,有有限的计算和存储资源。此外,由于没有第三方参与系统,每一块添加到区块链需要验证了它的每个节点。这就是所谓的“挖掘”过程previousely解释说,它需要高计算能力需求20.]runencryption算法。随着物联网生态系统很多样化,包括异构设备有不同的计算能力,所有这些设备将无法执行相同的加密算法所需的速度,这应该是考虑在提议的建筑解决方案。另一个物联网的特点,呈现更加复杂的问题是可伸缩性的问题。实际上,当物联网节点数量的增加,生成的数据的数量也会增加,因此区块链的交易数量也会增加。区块链的采矿和验证过程将需要更多的时间来完成,这应该减轻尽可能实现物联网系统的可伸缩性财产。在本文中,我们的目标是解决具体采矿问题和时间由系统完成交易。因此我们有我们的研究关注的因素和参数可能会影响采矿过程的复杂性越高,如块大小和块的时间。在下一节中,我们将讨论建议的体系结构的分布式物联网系统建议的解决方案的机制。

3所示。建议的体系结构

的主要思想方法解决问题所需的高计算能力为了与区块链是引入一个集中/分散体系结构相结合,即。物联网设备之间,引入中间服务器和区块链。一个很好的候选人这样一个中间系统是云边缘服务器,方便客户,高计算能力。另一个命题是使用的发布-订阅通知机制。特别是,我们有考虑从论文的作者获得的结果1)表明,发布-订阅机制是非常有效的过滤数据,并引入中间体解决电气的高需求和计算权力从区块链机制。此外,我们建议使用我们的解决方案智能维护合同规则、身份验证,不同节点之间的通信和政党的系统。最后,由于消息的事务与大量的数据高度区块链的性能产生负面影响,我们建议使用一个off-chain数据库来存储数据,在本例中我们使用ipf (21随着p2p存储系统。这个数字1提出了一个建议的体系结构的高度图识别不同的演员,区块链和物联网设备。

在下一节中,我们将首先考虑场景的细节方面的建议的体系结构组件及其之间的交互。

4所示。建议的解决方案

4.1。定义的场景

设计我们的解决方案,我们首先指定一个潜在的真实的生活场景来帮助识别所需的组件和功能。此场景与电子健康智能家居的远程监控病人。我们考虑一个家庭配备大量连接传感器(即。,connected things) that collect environmental data from the home (e.g. temperature, humidity, etc.) as well as medical sensors that collect health data from inhabitant (e.g., heart beats, ECG, etc.).

我们旨在解决的问题是:如何监控人员可以确保收集的数据从他们的私人环境和自己的身体,在他们的家门外只有访问被授权的人(例如,授权医生),不改变任何由第三方恶意的原因吗?

之后的方向来解决这个问题实际上是为了保护收集的数据存储的位置。为了实现这个目的,我们将突出显示的组件如何区块链物联网架构(区块链,聪明的合同,中间服务器,和off-chain数据库)可以有效地粘在一起。这个场景的主要演员是出版商的数据和这些数据的用户而最终提供者和消费者的物联网设备和终端用户(数据生成器和数据使用者)。图2提出了我们的解决方案部署在智能家居来源于更一般的建筑呈现在图1。

解决方案的主要思想是突出显示在图2是克服在智能家居中连接对象的限制无法直接连接到区块链由于其有限的处理能力和能源。这是通过使用中介边缘系统连接智能家居区块链,称为网关。这个网关将更强大的比普通传感器和将扮演的角色出版商区块链。最终,它将发布数据的组传感器在智能家居区块链连接。这些数据的所有者是监视的人(如老年)居住在他们的家园和访问这些数据。这些人可以指定一组授权的个人或组织,有权访问这些数据。

4.2。定义智能合同

为了指定数据所有者之间的正式关系,消费者,和客户、智能合同区块链的墙角石物联网系统。

我们定义了3种类型的合同。提出了智能合约呈现在图3。

4.2.1。准备出版商合同

第一个合同是出版商合同所部署的出版商。一个认为合同是函数,可以输入,检查它,sendback结果。当单个订阅系统和连接他的智能家居网关区块链,他必须首先指定网关或出版合同。一旦接受,他收到一个惟一的ID映射到他的区块链地址(Ethereum [22)地址的Ethereum区块链)。他还必须指定列表的物联网设备连接到区块链。这可以通过名字来缓解访问和理解生成的数据。此外,他必须指定一个类型的共享机制来管理发布者/订阅者的关系,最后,他mustspecify地址的列表,有权限访问数据(通常这些地址的用户有权访问的数据)。

4.2.2。订阅者合同

第二个合同是用户合同。它必须包含用户的地址在区块链,和出版商的订阅列表。它还必须指定特定的传感器订阅列表。传感器可以选择的类型、名称或使用一个通配符选择所有可用的传感器连接到一个特定的出版商。这是publisher-subscriber算法的关键组件,因为基于存储的信息在合同里,生成的数据可以过滤,然后再把它传递给用户。

4.2.3。客户合同

第三个合同是客户的合同。作为合同正常节点之间的映射,或者客户端连接到区块链,各自用户合同。它包含客户名称,这样就为客户简单交流彼此之间使用一个前端应用程序。这个名称映射到相应的地址在区块链。

4.3。协议描述

描述我们的协议之前,我们首先定义一些符号,将在本文后使用:(我) :出版商数k(2) :设备我与出版商k(3) :用户号码j(iv) :客户端数量j(v) :函数来检索数据从本地缓冲区(vi) :函数来检索发送物联网设备的ID(七) :函数在off-chain数据库中存储数据(八) :函数来生成数据库中的指针位置(第九) :散列指向数据库中的位置(x) :函数返回的用户列表订阅出版商P(十一) :参考区块链端(十二) :组j客户拥有相同的用户(十三) :函数,允许客户端检索用户发送的消息(十四) :函数连接到数据库(十五) :散列函数来检索数据对应

描述了合同之后,我们指定在本节中,出版商的行为节点在收到新数据产生的连接物联网设备。应该发生的步骤如下(1)off-chain数据库中存储数据(在我们的例子中ipf),(2)生成散列指向数据库中的位置,然后(3)发送哈希区块链上的每个节点订阅这个出版商。所有交易都使用区块链客户端发送,这是一个Ethereum客户在我们的实现中。出版商行为算法在算法中指定1。

在下面,我们将描述一个用户的行为在接收事务由发布者发送订阅。一旦事务由发布者发送,区块链端用户的接收,提取包括散列。用户首先验证出版商的地址,以确保它不是一个错误或垃圾邮件。如果不是,订阅者的作用取决于不同客户端直接连接到区块链。如果是直接连接,这意味着客户端部署自己的用户节点因此它接收事务直接通过区块链端用户节点的一部分。另外,客户端可能没有自己的用户节点,因此使用另一个用户节点区块链以及其他客户。这部分实现的可能性,背后有几个客户只有一个用户节点代表他们处理的数据区块链和转发给所有人。客户注册的用户是一组的一部分

中指定的算法显示这种行为的算法2。

第三部分描述了抓取的数据在第二部分使用了散列。客户端连接到ipf节点只要最终用户请求,并使用生成的哈希代码获取数据物联网设备。这种行为在算法中指定3。

图4强调了用户的特定模块节点和出版商节点。用户节点,图形用户界面(GUI)是最终用户的入口点。Ethereum客户机连接节点区块链和本地数据库存储接收的数据(它作为缓存来减少响应时间未来的访问)。

也是值得提到流程的一个重要的步骤实际上并不是图中可见4这是矿业。事实上,每笔交易发生,区块链上的节点(矿工)应当验证事务previousely解释道。这增加的时间将一条消息从出版商用户还对整个系统的性能产生重要的影响的响应时间。

图5拟议的协议,它显示了序列图描述了架构的不同组件之间交换的消息。前面提出的算法指定发布者和订阅者的内部行为节点以及它们之间的交通信息。矿工行为对应于采矿过程发生的每一次事务传播到区块链。

表1描述中使用的主要功能的实现提出了协议。每个函数也是这个表中描述。在表2,所使用的主要变量,允许协议功能正确。表中给出的变量2构成的输入或输出参数表中描述的功能1。

5。系统的性能分析

如前所述,采矿过程是系统的重要组成部分,应该显式地考虑系统的绩效评估主要的响应时间。最终,这样的一个系统的性能,优化应考虑许多因素。的主要性能参数是延迟处理事务,因此重要的是要确定的参数/因素对这种延迟可能有重要影响。

在此系统中,事务时间很显然取决于数据的速度和规模; 。这个速度是很重要的,因为它影响采矿过程。如果数据所产生的物联网设备的速度增加,交易时间也会增加。采矿过程还取决于设备处理器的能力来验证一个事务,那么延迟时间(23]。最好的方法来减少交易时间是降低率和数据的大小。不幸的是,这并不总是可能的。首先,它并不总是能够控制CPU的计算能力,因为它是与设备硬件,而且它并不总是能够控制数据传输的速度和大小由传感器(这也取决于应用程序逻辑)。例如,实时监测心电图的个体可以是至关重要的。,医生必须能够解释收到的心电图数据。在这种情况下,心脏测量应取样并送速度高。这并不适用于所有类型的生理信号。例如,它不是关键在高频测量体温。因此,改变ECG信号的采样率没有仔细确认从医生可能不适合一个准确的解释数据。 Therefore, we consider in this work the mining time as the main performance metric to evaluate the performance of our proposed system:

让是数量的设备连接到一个出版商。

让物联网设备数据生成的速率,因此相关的一代新块区块链。

一个出版商所产生的全部数据速率相关物联网设备,假设所有的设备具有相同的数据速率等于 每秒的样本数据。

每一个新的数据将生成一个新的事务进而将触发采矿区块链的一个新的块。在这种情况下,开采率将取决于块大小我和时间生成的块 。块大小本身取决于交易一个块的数量可以满足;它确实变化从一个区块链平台到另一个。正如前面指出的,比特币使用固定大小的块而Ethereum使用一个变量的大小。

在这种背景下,开采速率对应于分数个基点。有两种可能的情况;第一个是当从出版商所生成的数据速率低于开采率和第二种情况是当它是更高的。每种情况下的最大延迟时间是制定如下:

案例1:最大延迟=如果 案例2:最大延迟= 在哪里是必要的块的数量,以适应所有事务如果 。

可以假设计算t = 1 。

以同样的方式可以推广到所有生成的数据从所有出版商。我们得到以下公式: 在这个公式中,我们没有考虑用户的工作和时间和出版商自己的操作。我们认为,这些时间可以忽略不计比较开采时间构成中最重要的部分。

6。解决方案的实现

要实现我们的解决方案,我们选择使用一个框架开始(24]。这个框架是基于分散的应用程序的概念(DApps)和拟合我们的技术要求。开始框架实现了Ethereum区块链,ipf数据库,和耳语协议用于多个DApps之间发送消息。我们选择使用GoEthereum (geth)客户端,连同SolidityC [25语言智能合约编程。使用HTML、Javascript和JQuery例举项目前端和GUI。我们已经成功地实现了我们的私人区块链以及通知聪明的合同。我们已经考虑了两种类型的节点,一个笔记本和一个覆盆子π。我们已经成功地连接这两个网关区块链。覆盆子π允许生成真实数据的嵌入式传感器。

技术细节。在本节中,我们将讨论系统的设置和实现实验的细节。图6我们的实验表明,由两个节点组成,覆盆子π(即作为一个被动的出版商。,it is not a miner node) and the laptop acting as a subscriber as well as a miner for the blockchain. To validate the system architecture, we have implemented the scenario presented in Figure5。这个场景涉及首先发布者,注册系统。出版商足以提供其名称,登记自Ethereum地址是自动获取使用“味精。发送者”功能。出版商一旦注册,系统识别传感器的列表提供的这个特殊的出版商。为此,广告协议使用(这是一个核心功能提出pub-submodel)。传感器建模在出版合同中两个变量的记录,传感器ID和传感器类型。一旦出版商及其传感器注册区块链,任何用户连接到区块链可以发现出版商和传感器。在一般情况下,当一个特定的用户注册系统,它有可能发现所有可用的出版商通过这个特殊的用户以及他们提供传感功能。然后用户可以订阅这些出版商如果是授权。如果成功,用户的地址添加到出版商的合同。

一旦产生新数据的传感器与出版商ipf的网关将其存储在存储和发送一个广播消息包含一个散列的区块链指向数据存储的位置。当收到通知特定的用户(在我们的实验笔记本电脑),它的前端模块检查合同包含所有出版商的地址来验证这个出版商是否在其出版商列表相关联。如果通知源地址列表中确实存在则接受通知,否则过滤。

系统行为的实现是具有挑战性因为SolidityC并不完全成熟,许多功能尚未实现的实现时间。验证GUI是正常工作,我们进行了测试使用仪表板。

不同的系统实现和部署步骤如下:(我)建立私人使用Geth区块链。(2)配置的笔记本电脑和树莓π和连接它们的区块链。(3)使用SolidityC编程提出了智能合约模型。(iv)部署区块链上的合同。(v)编程订阅者的前端(HTML网页)。(vi)编程后端(Javascript链接智能合同和前端)(七)配置ipf off-chain数据库。(八)使用开始框架连接的所有元素。

的实现细节描述不同步骤如下:第一步实现系统创建一个私有区块链来缓解测试和实验。为此,我们使用Geth(运行一个完整的命令行界面Ethereum节点中实现去)创建《创世纪》文件(创世纪块是第一块在区块链),这是一个Json文件。创建《创世纪》文件后,我们指定一些属性等区块链的身份,rpcport,港口,数据目录和网络Id。下一步是试验区块链通过添加同行,区块链连接,并发送Ethereum信息确保区块链是正常的。我们应感谢Geth Javascript控制台和Geth函数允许我们测试区块链。一旦创建的区块链,以下步骤是创建和部署智能合同。如前所述,我们指定合同中描述的部分5然后用SolidityC编译器来生成它们。成功设置后私人区块链和部署智能合同,后端最终完成。下一步是部署GUI,即。,DApp的前端。实现前端由不同的文件:html、Javascript和css文件门户网页及其交互作用,还有几开始配置文件。GUI的可见部分是门户网页上运行网络服务器中执行的手提电脑。一个网络服务器配置文件也可以在开始。这种环境用于部署一个区块链存储GUI,前端和后端。最后,我们部署ipf数据库和私人区块链连接在一起。所有同行就可以连接到区块链和存储数据的ipf off-chain数据库。这已经完成了试验台的实现和部署。

测试和结果。之前测试的结果,我们将首先出现一个区块链的关键参数:(我)每个块的事务数量。它计算块大小除以平均交易规模。事实上,交易数量在一块Ethereum区块链可以达到每2200个事务块作为一个最大值和1050个事务/块作为最小值(26]。(2)事务吞吐量,取决于两个主要价值:块大小和预期的块之间的时间间隔。(3)阻断时间、开采时间或所需的时间来验证一个街区。(iv)每秒事务数(tps)的数量。

我们已经评估了对区块链规模开采时间的变化。这是通过不同每秒事务数(tps)的数量。

的难度参数Ethereum区块链(即。难度的,矿块)(26采矿时间直接相关。事实上,困难是一个标量值对应的难度在特定场合的应用发现块处理。它定义了采矿目标,可以计算前一块难度和时间戳。难度越高,统计计算一个矿工必须执行发现一个有效的阻止。这个值是用来控制块区块链的生成时间,保持块生成频率目标范围内。在我们的实验中,我们让这个值故意低,以避免在测试中等待太长时间。事实上,因为发现一个有效的阻止区块链需要执行一个事务,整体操作可以花很多时间。困难时我们取得了我们的测试值很低,一段时间后,我们有困难时进行其他测试值高值增加。在比特币,平均预期的1.75 tps系统吞吐量值。值得注意的是,矿工,实际上这个试验台的笔记本电脑有以下技术配置:英特尔(R) (TM)核心i7 - 2670 qm CPU @ 2.20 ghz 8.00 gb内存,64位操作系统。

图7(一)显示困难的变化值和块的数量。实际上,难度增加线性的块的数量是一个属性然而区块链图7 (b)表明,开采时间成倍增长的速度愈来愈多的事务(即。,number of transactions per second) which is also inherent to the blockchain behavior since more transactions the blockchain needs to process per second higher the processing capacity is required from the blockchain Miners. The following Figure highlights also the difficulty value increases, the mining time increases significantly which is also a characteristic of the blockchain that impacts our solution. Therefore there is need to find the right tradeoff between the difficulty level and the target response time of the system which will be perceived by the end-users.

7所示。结论和未来的工作

这项工作的目的是考虑的可能性,使用区块链技术在物联网领域的数据访问保护电子健康领域可能的应用与保护个人医疗信息收集的医疗传感器和环境传感器在智能家居。我们提出了一个解决方案的架构的设计意图,基于数据的提供者和用户之间的合同。应对数据的大小商店,我们提出了将区块链off-chain数据库。块包含主合同信息以及参考,完整的数据存储。我们还讨论和提出了这样一个系统的性能和参数,可能影响的时间来处理事务。我们已经实现了系统试验台,进行了一些测试来验证系统组件的行为。我们已经表明,现有技术允许实现建议的体系结构。最后,我们表现的一些性能测量系统强调系统如何响应时间(矿业)对利率变化的交易时需要考虑的一个重要因素在电子健康领域部署这样一个系统。在我们未来的工作,我们的目标是扩展系统工作在一个公共区块链,开展大规模的评估。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了大学的埃夫里市Val dEssonne和黎巴嫩大学CNRS黎巴嫩。这部分工作也进行了框架的PHC N37319SK CEDRE项目。作者也谢谢他们的同事Massum哈桑博士的早期讨论这个话题。

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