Анализ консенсус-механизмов блокчейна и их применимость к системам Интернета вещей

Аннотация

Консенсус-механизм является основным компонентом технологии блокчейн, позволяющим множеству узлов согласовывать консистентное представление о данных внутри сети блокчейна. Тщательно подобранный алгоритм, на основе которого происходит консенсус транзакций, может обеспечить сеть такими свойствами как отказоустойчивость и неизменяемость. В настоящее время актуальным является применение блокчейна (со всеми его преимуществами) к системам Интернет вещей (IoT), набирающих с каждым годом всё большую популярность. IoT-системы используется в важных для общества сферах таких как здравоохранение, экономика, сельское хозяйство, транспорт, также находит применение в различных формах социального обеспечения («умные города», логистические поставки, отслеживание товара, посылки и т.п.). Целостность и консистентность данных чрезвычайно важны в этих сферах, потому программно-аппаратный сбой или дискредитация данных могут нанести ущерб компании и ее клиентам, использующим IoT-устройства. Кроме того, блокчейн стал основой для децентрализованных сетей. Основной сложность внедрения блокчейн в IoT является нехватка вычислительных ресурсов этих самых «умных устройств». Из этого следует, что традиционные консенсус-алгоритмы, например, Proof of Work не применимы, так как являются чрезвычайно ресурсозатратными. В данной статье проведен сравнительный анализ популярных механизмов консенсуса по перечню выработанных критериев. На основе полученных результатов сделаны выводы, помогающие в выборе наиболее подходящих механизмов консенсуса для применимости в IoT-системах, определены условия, необходимые для их интеграции. Также рассмотрена возможность реализации как PoW, так и PoS алгоритмов в IoT-системах с помощью специально разработанных для них консенсус-алгоритмов, таких как Microchain и Proof of Supply Chain Share.