blockchain از منظر حریم خصوصی و ناشناس سازی: بررسی ادبیات سیستماتیک

مجوز MDPI ، بازل ، سوئیس. این مقاله یک مقاله دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC توسط) توزیع شده است (http://creativeecommons. org/licenses/by/4. 0/).

خلاصه

تحقیقات ارائه شده با هدف بررسی رابطه بین حریم خصوصی و ناشناس سازی در فن آوری های blockchain در زمینه های مختلف کاربرد. این مطالعه از طریق یک بررسی ادبیات سیستماتیک در پایگاه داده های مختلف انجام می شود و در مرحله اول از انتخاب 199 نشریات به دست می آید ، که از این تعداد 28 مورد برای استخراج داده ها انتخاب شده اند. نتایج به دست آمده رابطه محکمی بین حریم خصوصی و ناشناس سازی در بیشتر زمینه های کاربرد blockchain ، و همچنین شرح تکنیک های مورد استفاده برای این منظور ، مانند امضای حلقه ، رمزگذاری همرفومورفیک ، ناشناس بودن K یا دفع داده ها ارائه می دهد. در میان ادبیات مورد بررسی ، برخی از محدودیت ها و خطوط آینده تحقیق در مورد موضوعات نزدیک به فناوری blockchain در زمینه های مختلف کاربرد قابل تشخیص است. به عنوان نتیجه گیری ، ما درجات مختلفی از استفاده از حریم خصوصی را با توجه به مکانیسم های مورد استفاده و تکنیک های مختلف برای اجرای ناشناس استخراج می کنیم ، که یکی از خطرات مربوط به حفظ حریم خصوصی قابلیت ردیابی عملیات است.

کلمات کلیدی: blockchain ، حریم خصوصی ، ناشناس بودن ، امنیت سایبری ، IoT

1. معرفی

اتحادیه اروپا مقررات مربوط به حمایت از داده های عمومی خود (GDPR) را در اختیار کل اتحادیه قرار داده و در دسترس قرار داده است و با توجه به نیاز به تقویت حریم خصوصی در پردازش داده های شخصی ، به نظر می رسد که ناشناس سازی به عنوان مکانیسم احتمالی برای اجرای آن مطرح شده استبشرمقررات عمومی حمایت از داده ها (EU) 2016/679 (GDPR) آیین نامه ای در قانون اتحادیه اروپا در زمینه حمایت از داده ها و حریم خصوصی در اتحادیه اروپا (EU) و منطقه اقتصادی اروپا (EEA) است. 25 مه 2018 مهلت اجرای GDPR [1] در اروپا بود ، که از این طریق تلاش ویژه ای برای تلاش برای اطمینان از حریم خصوصی داده های شخصی انجام می شود. برای این منظور ، چالش های فناوری برای رعایت استاندارد [1،2] در تمام ابعاد آن از نظر ذخیره سازی داده ها ، پردازش ، کنترل دسترسی ، مدیریت هویت و امنیت سیستم های رایانه ای ایجاد می شود. پس از آن ، اقدامات در صورت نقض امنیت [3،4] و اطمینان از ردیابی معاملات هنگام بازسازی اطلاعات در صورت فاجعه یا حمله ، یک مسئله بسیار مهم را نشان می دهد ،چشم انداز پزشکی قانونی رایانه. از این لحظه بر این است که تأکید ویژه بر مفهوم حریم خصوصی و استفاده از فناوری و مکانیسم های مناسب که این امر را امکان پذیر می کند ، قرار می گیرد. مفهومی که به طور مستقیم با اصطلاح دیگری که در تحقیق درج شده است مرتبط است: ناشناس. این دو مفهوم متعلق به حوزه امنیت سایبری و درمان داده های شخصی - آماده سازی و ناشناس سازی - همان چیزی است که ما قصد داریم علاوه بر نحوه مدیریت آن توسط فناوری blockchain ، تجزیه و تحلیل مکانیسم های مختلف مورد استفاده و همچنین آنها ، از طریق این کار تجزیه و تحلیل کنیم. مزایا و معایب. حریم خصوصی حق این است که فرد بداند که چگونه با داده های شخصی وی برای دستیابی به هدفی که برای آن جمع آوری شده و به ویژه در رابطه خود با اشخاص ثالث برخورد می شود ، برخورد خواهد شد. یکی از اهداف GDPR ، شفافیت پردازش داده ها است ، چیزی که حاکی از توجه دقیق به پردازش داده ها و این واقعیت است که برای دستیابی به هدف خود ، استفاده از اقدامات امنیتی اطلاعات را ضروری می کند. حریم خصوصی و امنیت اطلاعات مفاهیم از نزدیک مرتبط هستند. مکانیسم های امنیتی برای تضمین حریم خصوصی مورد نیاز است. از طرف دیگر ، ناشناس ماندن [5] توانایی تبدیل یک هویت به چیزی غیرقابل شناسایی است ،

به طوری که روند دستیابی به رابطه با هویت اصلی غیر قابل برگشت است. برای دستیابی به اعتبار سنجی یک تکنیک ناشناس ، از مفرد یک هویت ، پیوند داده های مرتبط و استنباط اطلاعات مربوط به یک هویت معین جلوگیری می شود. هر دو مفهوم ، حریم خصوصی و ناشناس بودن ، یک چالش برای ترکیب فناوری blockchain و سازگاری با GDPR وجود دارد ، و مطالعه آن با هدف امکان ارائه اطلاعات در مورد آن ، یک ضرورت است. فناوری در حال ظهور و مختل کننده.

براساس مقاله منتشر شده توسط Satoshi Nakamoto در سال 2008 [6] ، اصطلاح blockchain نشان دهنده فناوری جدیدی فراتر از یک ارز مجازی است که قادر به ارائه دیدگاه متفاوتی از آنچه در حال حاضر شناخته شده برای ویژگی هایی مانند شفافیت و حریم خصوصی است. با در نظر گرفتن پیاده سازی های مختلف blockchain می تواند چندین سطح از حریم خصوصی و ناشناس بودن و همچنین شفافیت و ناپذیری سوابق را تعریف کند [7،8] ، و برای این کار لازم است طراحی و اجرای مکانیسم های حریم خصوصی و ناشناس که تضمین می کند این ویژگی ها موجود در blockchain است. بشربرای blockchain 3. 0 [9] ، این فناوری به همه زمینه های کاربردی ، نه فقط ارزهای رمزنگاری می رسد و در جامعه دیجیتالی که در آن غوطه ور هستیم ، قدرت می گیرد. بنابراین ، اهمیت بررسی مکانیسم هایی که به روش جهانی شده باعث می شود حریم خصوصی ، ردیابی ، ناشناس بودن و مهمتر از همه امنیت ، سهم قابل توجه فناوری blockchain را امکان پذیر کند.

اهداف مقاله به شرح زیر است.(1) یک بررسی ادبیات سیستماتیک (SLR) در مورد blockchain متمرکز بر حریم خصوصی و جنبه های ناشناس انجام دهید.(2) تکنیک های حریم خصوصی و ناشناس سازی مورد استفاده در متن blockchain را مشخص کنید.(3) مشکلات موجود در استفاده از تکنیک های حریم خصوصی و ناشناس سازی در blockchains را مشخص کنید.(4) زمینه حریم خصوصی برنامه و تکنیک های ناشناس را در blockchains مشخص کنید.

بقیه مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 برخی از کارهای مشابه را که توسط جامعه علمی انجام شده است ، نشان می دهد. بخش 3 نمای کلی از فناوری blockchain و ویژگی های اصلی آن را ارائه می دهد. بخش 4 مقدمه ای از روش تحقیق اعمال شده برای انجام SLR را ارائه می دهد. بخش 5 تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده را ارائه می دهد. بخش 6 بحث در مورد داده های به دست آمده را توسعه می دهد. بخش 7 نتیجه گیری را ارائه می دهد و به سؤالات برنامه ریزی شده در ابتدای تحقیقات پاسخ می دهد. بخش 8 پیشنهادی را برای تحقیقات آینده ارائه می دهد.

2. کار مرتبط

افزایش علاقه به فن آوری های مختل کننده ، از جمله blockchain ، منجر به بررسی مطالعات برای تعیین پیشرفت های پیشرفته شده است. ما بعضی از آنها را در نظر گرفته ایم که رویکرد آنها شبیه به هدفی است که ما پیشنهاد می کنیم ، اگرچه آنها تفاوت های قابل توجهی دارند ، چه از نظر زمینه های کاربردی یا سؤالاتی که آنها سعی در پاسخگویی دارند. ما ، به ویژه در جدیدترین مطالعات ، ادغام شبکه های حسگر در فناوری blockchain ، به عنوان راهی برای استفاده از مزایایی که از نظر امنیت ، ردیابی ، شفافیت و ناپذیری ارائه می دهد ، کشف کرده ایم.

مطالعه انجام شده در [10] یک بررسی منظم از چالش های حریم خصوصی در blockchain است که مشارکت اصلی آن شناسایی و طبقه بندی چالش های اصلی حریم خصوصی در blockchain و توسعه یک بررسی منظم از تکنیک های اصلی در حفظ حریم خصوصی و راه حل های blockchain است. از جمله طبقه بندی که تکنیک های اصلی را به کار می برد. همچنین شامل چندین پیشنهاد تحقیقاتی از سناریوهای اصلی ، مانند ارزهای رمزنگاری ، سلامت ، شهرهای هوشمند ، IoT یا مدیریت الکترونیکی و تجزیه و تحلیل روند آنها است. این مطالعه برخی از مشکلاتی را که blockchain در سازگاری خود با GDPR ارائه می دهد ، نشان می دهد.

مطالعه انجام شده در [11] چشم انداز برنامه های مبتنی بر برنامه های کاربردی مبتنی بر blockchain در حوزه های مختلف مانند زنجیره های تأمین ، تجارت ، بهداشت ، IoT ، انرژی ، آموزش یا مدیریت داده است. این یک مطالعه بررسی ادبیات است که به نوبه خود توضیحی از فناوری blockchain را ارائه می دهد. این هدف برای طبقه بندی دامنه برنامه های blockchain در بخش های مختلف و توصیف مناسب بودن فناوری blockchain برای ایجاد ارزش در این بخش ها با در نظر گرفتن محدودیت های آنها است. این مطالعه بخش های تجاری و صنعت را به عنوان بیشترین تحقیق در سال 2018 در رابطه خود با blockchain و پس از آن IoT ، مدیریت و مدیریت داده ها برجسته می کند. در مقابل ، بخش هایی که در آن کاربرد فناوری blockchain حداقل مورد بررسی قرار گرفته است ، بخش های آموزش و مالی هستند. از نظر حفظ حریم خصوصی و امنیت ، این مطالعه فرصتی برای بهبود در توانایی در ترکیب blockchain و ویژگی های ارائه شده ، مانند معاملات امن و ناشناس بودن ، می یابد. همچنین این سؤال را در مورد پایداری انرژی پروتکل blockchain ، مصرف زیاد مورد نیاز برای عملکرد آن و نیاز به یافتن پروتکل های جایگزین که از نظر مصرف انرژی کارآمدتر هستند ، ایجاد می کند. با توجه به مسئله حفظ حریم خصوصی و امنیت در مورد blockchain برای مدیریت داده ها ، نویسنده اظهار می دارد که حریم خصوصی و محرمانه بودن هنوز مشکلی برای blockchain به دلیل واقعیت ذخیره اطلاعات به عنوان یک دفترچه عمومی و مکانیسم های مورد استفاده ، به عنوان نام مستعار ، مشکل را حل نمی کند. با ضمانت کافیدر حقیقت ، نام مستعار روشی برای ناشناس بودن نیست ، بلکه تکنیکی است که پیوند یک مجموعه داده را با هویت اصلی که متعلق به آن است ، کاهش می دهد. نویسنده معتقد است که این فناوری هنوز هم در سناریوهایی که از پایگاه داده های سنتی استفاده می شود ، بالغ می شود و هنوز آنها را جبران نمی کند تا یکپارچه سازی blockchain شوند.

در [12] ، دستگاه های IoT و برنامه های کاربردی آنها با استفاده از فناوری blockchain قابل افزایش هستند. به دلیل محدودیت پهنای باند ، مشکلات مقیاس پذیری و الگوریتم های اجماع گران ، استفاده از ساختار اصلی blockchain در IoT دشوار است. در این انتشار ، و برای پاسخ به این محدودیت ها ، یک مدل blockchain مقیاس پذیر سبک (LSB) را ارائه می دهد که اعتماد به نفس را فراهم می کند و زمان پردازش مورد نیاز برای اعتبارسنجی معامله را کاهش می دهد.

برای بخش بهداشت ، در [13] پیشرفته ترین امنیت و حفظ حریم خصوصی در داده های پزشکی مورد بررسی قرار گرفته است. این رویکردهای بدون مجوز و اجازه را طبقه بندی می کند و مزایا و معایب آنها را تجزیه و تحلیل می کند. از حوزه بهداشت ، نویسندگان می دانند که اجرای blockchain برای ذخیره داده های پزشکی میلیون ها بیمار ، از نظر مالی غیر عملی است ، یافته ای که در ابتدا برای معاملات کوچک طراحی شده است. آنها این یک ضرر را می دانند که آنها نمی توانند سوابق بیمار را پس از بخشی از blockchain ، همانطور که توسط GDPR مورد نیاز است ، حذف کنند. از طرف دیگر ، بیشتر داده ها چرخه زندگی خود را دارند و ادامه ذخیره اطلاعات در صورت دیگر مفید نیست. در صورت مواجهه با گزینه اجرای blockchain به عنوان راه حل در زمینه بهداشت ، به نظر می رسد که راه حل خارج از زنجیره به احتمال زیاد است ، اما لازم به ذکر است که blockchain فقط می تواند امنیت داده های ذخیره شده در آن را در نظر بگیرد ، نیاز به وجود می آید. برای یافتن راهی برای تأمین اطلاعات ذخیره شده در خارج از زنجیره. به همین دلیل در نظر گرفته می شود که رمزگذاری داده های پزشکی و همچنین ذخیره ایمن کلیدها ضروری است. این اهمیت برخورد با اطلاعات حساس مانند داده های پزشکی را هنگام اجرای امنیت و حفاظت از حریم خصوصی ، تضمین محرمانه بودن ، صداقت و اصالت داده ها در نظر می گیرد. اگرچه blockchain یک الگوی جدید است که مزایای خاص خود را نسبت به فن آوری های سنتی دارد ، اما هنوز هم مواردی وجود دارد که باید برطرف شود و تحقیقات بیشتری در مورد مدیریت داده های پزشکی داشته باشد

این مطالعه [14] تمرکز خود را بر روی معماری blockchain ، الگوریتم های اجماع ، برنامه ها ، معاملات و چالش ها قرار می دهد. این برنامه کاربردی خود را در زمینه های بهداشت ، صنعت انرژی ، بورس اوراق بهادار ، رأی گیری ، بیمه ، مدیریت هویت و تأمین مالی تجارت بررسی می کند. مشکلات فعلی در تنظیم و این واقعیت که هیچ مدل بین المللی برای ارز رمزنگاری وجود ندارد ، عوامل منفی برای ارتقاء ارز رمزنگاری هستند. در این کار ، ما برخی از آسیب پذیری هایی را که Blockchain در مواجهه با یک حمله احتمالی دارد و کاربران را در معرض جرایم سایبری قرار می دهد ، در معرض دید قرار می دهیم. حمله 51 ٪ در جایی که یک یا چند نفر از افراد مخرب اکثریت گره هایی را که blockchain را تشکیل می دهند ، کنترل می کنند ، جایی که می توانند با انجام هزینه های مضاعف معاملات را معکوس کنند و از اعتبار سایر معدنچیان جلوگیری کنند. این امر به موضوعات تحقیقات آینده مانند امنیت ، حفظ حریم خصوصی ، مقیاس پذیری و مصرف انرژی باز می شود که جنبه هایی برای حل یا بهبود آن وجود دارد.< Pan> این مطالعه [14] تمرکز خود را بر روی معماری blockchain ، الگوریتم های اجماع ، برنامه ها ، تجارت و چالش ها قرار می دهد. این برنامه کاربردی خود را در زمینه های بهداشت ، صنعت انرژی ، بورس اوراق بهادار ، رأی گیری ، بیمه ، مدیریت هویت و تأمین مالی تجارت بررسی می کند. مشکلات فعلی در تنظیم و این واقعیت که هیچ مدل بین المللی برای ارز رمزنگاری وجود ندارد ، عوامل منفی برای ارتقاء ارز رمزنگاری هستند. در این کار ، ما برخی از آسیب پذیری هایی را که Blockchain در مواجهه با یک حمله احتمالی دارد و کاربران را در معرض جرایم سایبری قرار می دهد ، در معرض دید قرار می دهیم. حمله 51 ٪ در جایی که یک یا چند نفر از افراد مخرب اکثریت گره هایی را که blockchain را تشکیل می دهند ، کنترل می کنند ، جایی که می توانند با انجام هزینه های مضاعف معاملات را معکوس کنند و از اعتبار سایر معدنچیان جلوگیری کنند. این موضوع برای تحقیقات آینده مانند امنیت ، حفظ حریم خصوصی ، مقیاس پذیری و مصرف انرژی باز می شود ، که جنبه هایی برای حل یا بهبود آن وجود دارد. این مطالعه [14] تمرکز خود را بر روی معماری blockchain ، الگوریتم های اجماع ، برنامه ها ، معاملات و معاملات و بازرگانی قرار می دهد. چالش ها. این برنامه کاربردی خود را در زمینه های بهداشت ، صنعت انرژی ، بورس اوراق بهادار ، رأی گیری ، بیمه ، مدیریت هویت و تأمین مالی تجارت بررسی می کند. مشکلات فعلی در تنظیم و این واقعیت که هیچ مدل بین المللی برای ارز رمزنگاری وجود ندارد ، عوامل منفی برای ارتقاء ارز رمزنگاری هستند. در این کار ، ما برخی از آسیب پذیری هایی را که Blockchain در مواجهه با یک حمله احتمالی دارد و کاربران را در معرض جرایم سایبری قرار می دهد ، در معرض دید قرار می دهیم. حمله 51 ٪ در جایی که یک یا چند نفر از افراد مخرب اکثریت گره هایی را که blockchain را تشکیل می دهند ، کنترل می کنند ، جایی که می توانند با انجام هزینه های مضاعف معاملات را معکوس کنند و از اعتبار سایر معدنچیان جلوگیری کنند. این امر به موضوعات تحقیقات آینده مانند امنیت ، حفظ حریم خصوصی ، مقیاس پذیری و مصرف انرژی باز می شود که جنبه هایی برای حل یا بهبود آن وجود دارد.

با توجه به استفاده از blockchain برای IoT [15] ، می توانیم رشد تعداد دستگاه های IoT و چالش هایی را که برای استفاده از فناوری ایجاد می شود ، مشاهده کنیم. مفهوم IoT مبتنی بر blockchain (BIOT) ظاهر می شود ، معماری آن را پیشنهاد و تجدید نظر می کند. blockchain همیشه بهترین راه حل برای هر سناریو نیست ، بلکه این است که به روشی مناسب تعیین شود و تعیین کند که کدام یک از ویژگی های زیر برای کاربرد آن در IoT ضروری است: عدم تمرکز ، مبادله P2P ، سیستم های پرداخت ، معاملات عمومی پی در پی ، توزیع قویسیستم و جمع آوری میکرو معاملات. برای BIOT ، طیف گسترده ای از برنامه ها را توصیف می کند. با استفاده از blockchain می توان سطح امنیتی پایین را که دستگاه های IoT دارند ، بهبود بخشید. مسئله حفظ حریم خصوصی از دیدگاه IoT با محدودیت منابع دستگاه ها شرط می شود ، که همیشه امکان توسعه بار محاسباتی مورد استفاده در blockchain را ندارند. علاوه بر این ، راندمان انرژی در دستگاه های IoT یکی دیگر از نقاط ضعف است که به دلیل مصرف مورد نیاز فرآیند معدن ، ادغام با blockchain می شود. در مورد الگوریتم های هشویی ، اسکریپت یا X11 سریعتر است و مصرف انرژی در فرآیند معدن را کاهش می دهد. با این حال ، هنوز در مرحله اولیه Biot قرار دارد و برای بهبود برخی جنبه ها باید در تحقیقات عمیق تر شود. محدودیت های قدرت و محاسبات می تواند شرکت های IoT را مستقیماً در blockchain دشوار کند ، بنابراین نویسندگان [16] یک سرویس محاسبات ابری را برای دستگاه های IoT رایگان از کارهای پیچیده ای که نیاز به قدرت محاسبات دارند ارائه می دهند ، و سپس مدلی را ارائه می دهند که در آن معدنچیانو ارائه دهنده ابر در blockchain شرکت می کند. در [17] ، نویسندگان بر حمایت از امنیت و حفظ حریم خصوصی داده های جمع آوری شده از طریق سنسورها و چالش این مسئله برای اینترنت صنعتی اشیاء (IIOT) و ارائه دهنده خدمات ابری تمرکز می کنند. با بهره گیری از ویژگی های ارائه شده توسط blockchain ، مانند شفافیت و تغییر ناپذیری ، قراردادهای هوشمند را با اتریوم پیاده سازی می کند تا امنیت اطلاعات را تضمین کند. بر اساس یک راه حل رمزنگاری ، در [18] فناوری blockchain با IoT ترکیب شده است به طوری که از یک blockchain خصوصی استفاده می کند زیرا داده های جمع آوری شده از طریق کنتورهای هوشمند مصرف کنندگان علاوه بر ذخیره معاملات رمزگذاری شده با سرویس ، خصوصی و محرمانه هستند. کلید عمومی ارائه دهنده ،

به طوری که آنها فقط توسط ارائه دهنده خدمات ، گیرنده اطلاعات موجود در معامله ، می توانند رمزگشایی شوند. ظهور فناوری 5G به همراه IoT یک راه حل ممکن برای نیاز به پهنای باند کافی برای تضمین عملیات ایمن داده های زمان واقعی در مورد کالاها در ترانزیت در زنجیره های عرضه ، جایی که [19] پروتکل کنترل دسترسی را بر اساس blockchain ارائه می دهد ، که ارائه می دهد. علاوه بر بازده ارتباطات و محاسبات ، از چندین ویژگی امنیتی و عملکردی نیز پشتیبانی می کند.

مطالعه ما در شناسایی چگونگی استفاده از مکانیسم های موجود در blockchain برای دستیابی به حریم خصوصی در اطلاعات متمرکز شده است و اگر این کار را به روش کافی با توجه به زمینه کاربرد انجام دهد ، تعیین کنید که آیا با کاربرد GDPR سازگار است و اگر ،بنابراین ، معایب شناسایی شده قبل از فناوری blockchain را نشان دهید.

3. فناوری blockchain

از سال 2008 ، Satoshi Nakamoto [6] مقاله ای را منتشر کرد که یک ارز دیجیتالی جدید با ویژگی هایی که یک انقلاب تکنولوژیکی بوده است ، نه فقط در دنیای امور مالی ، منتشر کرد. این یک روش جدید برای انجام کارها با توجه به فلسفه پشت مدل ایجاد شده از بیت کوین بود. این ارز جدید چیزی بسیار مهم را به وجود می آورد و نوآوری را از نظر سازمان و ذخیره اطلاعات به مدلهای موجود می بخشد. فناوری blockchain معرفی شده است. اول از همه ، این به معنای از بین بردن واسطه ها ، دستیابی به دموکراتیک شدن همه گره های شرکت کننده ، شبکه ای بین برابر (همسالان (P2P)) است که از طریق یک پروتکل اجماع موفق به تأیید اطلاعاتی که وارد blockchain می شود. این احتمال که همه شرکت کنندگان در شبکه دارای یک کپی از پایگاه داده (پایگاه داده توزیع شده) با جلوگیری از یک محیط اعتماد متمرکز حاصل می شوند و امنیت بیشتری را در برابر خرابی احتمالی یک نقطه واحد فراهم می کند ، شروع به ساختن یک ساختار بسیار مقاوم تر برای حملات احتمالی می کند. ویژگی های مختلفی وجود دارد که فناوری blockchain در هر زمینه ای که مورد نظر برای استفاده است ، ارائه می دهد ، از در دسترس بودن خدمات تا تداوم اطلاعات معتبر در سیستم. از آنجا که این ایده نوآورانه در مورد ارزهای رمزنگاری شده در ابتدا پیشنهاد شد ، با گذشت سالها نسخه های دیگر بیت کوین پدیدار شده اند و سایر ارزهای رمزپایه مانند Litecoin ، Ripple ، Monero ، Ethereum و موارد دیگر را معرفی می کنند. پروژه هایی مانند Alastria [20] متولد شدند ، که نشان دهنده تعهد به تحقیق و توسعه فناوری blockchain در بخش های مختلف پارچه تولیدی است. با قراردادهای هوشمند ، blockchain با عملکرد جدیدی ارائه شد و قراردادهای نرم افزاری را در زنجیره بلوک ها معرفی کرد که با برآورده کردن شرایط خاص ، اجرای آنها را بدون نیاز به مداخله اشخاص ثالث (blockchain 2. 0) تأیید می کند ، همانطور که در مورد اتریوم وجود دارد.[21]مرحله بعدی استفاده از این فناوری در سایر زمینه ها بود ، جایی که از ویژگی های عدم تمرکز برای انجام توسعه برنامه های نرم افزاری غیرمتمرکز (DAPP) استفاده می شود و به عنوان blockchain 3. 0 شناخته می شود [22]. با توجه به آثار در [7،8،23،24،25] ، از blockchain در چندین زمینه استفاده شده است ، مانند بهداشت ، تدارکات و حمل و نقل ، IoT یا حتی در صنعت (صنعت 4. 0) ، هر بار برنامه های جدید برای این کار کشف می شودفن آوری.

این صنعتی است که فرآیندهای آن با دقت جامع دیجیتالی می شود و انواع مختلفی از عناصر صنعتی ، سنسورها ، محرک ها و سایر مؤلفه های الکترونیکی و بنابراین رایانه را شامل می شود. در حال حاضر این صنعت با نوسازی و تغییرات اساسی در طراحی فرآیندهای تولیدی خود روبرو است که در آن مناطق دیگر فناوری مانند IoT ، داده های بزرگ ، واقعیت افزوده ، محاسبات ابری ، چاپ سه بعدی و حتی هوش مصنوعی ، شهرهای هوشمند ،این دلالت بر این است که باز کردن فناوری blockchain به بسیاری از دستگاه های مختلف که با یکدیگر اطلاعات به اشتراک گذاری می کنند ، همان چیزی است که ما آن را صنعت 4. 0 می نامیم [24].

واقعیت این است که فناوری blockchain بسیار بیشتر از توسعه ارز دیجیتال است. با طراحی یک blockchain با عناصر بسیار خاص ، شکل جدیدی از پردازش اطلاعات را با تمام آنچه که دلالت دارد امکان پذیر کرده است [26]:

دفتر کل. این ساختار ذخیره سازی اطلاعات است: یک دفترچه توزیع شده. این بدان معنی است که همه اعضای شرکت کننده در blockchain یک نسخه یکسان از این پایگاه داده توزیع شده دارند.

پروتکل های اجماع. هر بار که یک بلوک جدید در شبکه معرفی می شود ، باید توسط اکثریت اعضای متعلق به شبکه blockchain تأیید شود و این از طریق پروتکل های اجماع حاصل می شود. از جمله مشهورترین آنها اثبات کار (POW) ، اثبات سهام (POS) ، اثبات نماینده سهام (DPOS) ، تحمل گسل عملی بیزانس (PBFT) ، اثبات اجاره بها (LPOS) ، اثبات حذف شده است.-Time (شاعر) ، اثبات فعالیت (POA) ، اثبات اهمیت (POI) ، اثبات ظرفیت (POC) ، اثبات سوزش (POB) و اثبات وزن (POW)بشر

معدنچیاناینها گره های شبکه ای هستند که بلوک های جدید را ایجاد می کنند. برای انجام این کار ، آنها باید یک مشکل رمزنگاری پیچیده را حل کنند که به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد ، گره ای که ابتدا این چالش را حل می کند ، مسئول ایجاد بلوک جدید است و بنابراین پاداش دریافت می کند.

زیرساخت های کلیدی عمومی (PKI). این نوع رمزنگاری این امکان را ایجاد می کند که نه تنها گره های شرکت کننده شبکه blockchain را شناسایی کرده و ارتباط بین آنها را از طریق کلیدهای دولتی و خصوصی تسهیل می کند ، بلکه شناسایی بلوک ها و معاملات به روشی ایمن و غیرقابل تکرار در سیستم است. توابع هش (به عنوان مثال ، SHA-256) برای اعتبارسنجی محتوای هر بلوک در زنجیره استفاده می شود. گره هاشبکه گره هایی که کل شبکه blockchain را تشکیل می دهند و بین آنها ارتباطات ، تبادل داده ها ، معاملات ، اضافه کردن بلوک های جدید یا اعتبارسنجی معاملات وجود دارد.

در جنبه امنیت ، فناوری blockchain از ویژگی های بسیار خاصی برخوردار است:

عدم تحملپس از تأیید معامله ، دائمی می شود و قابل تغییر نیست.

دسترسی. مبتنی بر یک بانک اطلاعاتی توزیع شده به معنای در دسترس بودن بالا است.

تمامیت. استفاده از توابع رمزنگاری برای اعتبارسنجی معامله ، سطح یکپارچگی اطلاعات را افزایش می دهد و از ورود اطلاعات فاسد جلوگیری می کند ، در این صورت بلوک رد می شود زیرا محتوا با توابع هش ذخیره شده قابل تأیید نیست. علاوه بر این ، هنگامی که هر بلوک اشاره ای به سلف خود داشته باشد ، از جمله نتیجه عملکرد هش همان ، که به ما امکان می دهد اعتبار سنجی کل زنجیره را انجام دهیم.

شفافیت. این واقعیت که تمام معاملات در دفترچه ذخیره می شوند و هرگونه معامله قابل ردیابی است ، برای بسیاری از زمینه های کاربرد بسیار جذاب است.

قابلیت حسابرسیسابقه ای از اطلاعات کافی در مورد معاملات وجود دارد که منجر به تأیید معاملات و صحت آنها می شود.

تحمل خطا. ویژگی مربوط به مفهوم عدم تمرکز به مکانیسم های اجماع که اعتبار معاملات را تأیید می کنند ، اضافه شده است.

ثبات. طراحی غیرمتمرکز دفترچه و استفاده از توابع رمزنگاری شده باعث می شود تا اطلاعات ذخیره شده در زنجیره به طور دائم و بدون امکان اصلاح آن بدون شناسایی ، حفظ شود.

حریم خصوصی. هویت افراد درگیر در معامله توسط توابع رمزنگاری محافظت می شود ، مفهومی مربوط به ظرفیت ناشناس بودن در blockchain.

ناشناس بودندر صورت لزوم ، شبه و ناشناس سازی توسط توابع رمزنگاری ارائه می شود تا هویت واقعی شرکت کنندگان در blockchain مشخص نباشد. این کار با استفاده از رمزنگاری کلیدی عمومی و خصوصی امکان پذیر است.

این دو ویژگی آخر blockchain - آماده سازی و ناشناس بودن - هدف مطالعه ما در این مقاله است و در بخش های بعدی ما به این مفاهیم و مکانیسم های مورد استفاده برای اجرای آنها عمیق تر خواهیم شد.