Сегодня, с быстрым развитием Интернета вещей, большое количество интеллектуальных терминалов, таких как датчики, автономные транспортные средства и промышленное оборудование, постоянно загружают данные в сеть. Как добиться быстрой обработки, гарантируя при этом, что данные не могут быть подделаны, стало ключевой проблемой, с которой сталкивается инженерное сообщество. Блокчейн считается важным решением благодаря своим функциям безопасности децентрализованных реестров. Однако в реальных сценариях Интернета вещей скорость отклика системы блокчейна зачастую не позволяет удовлетворить спрос «почти в реальном времени».
Исследовательская группа по информатике из Университета Тиба в Японии отметила, что фундаментальным узким местом, ограничивающим скорость, является не сам протокол блокчейна, а метод двухточечной связи между узлами и неэффективность передачи данных, вызванная неправильной топологией сети. Они обнаружили, что лишь немногие предыдущие исследования систематически изучали влияние топологии наложения и стратегий выбора узлов на задержки блокчейна IoT, что делает сеть склонной к перегрузкам и очередям при расширении.
Чтобы выяснить реальный источник задержек, исследовательская группа с помощью моделирования построила различные структуры подключения клиентов блокчейна и провела сравнительный анализ производительности в различных сетевых топологиях. Результаты показывают, что в децентрализованной среде Интернета вещей одна и та же транзакция или блок неоднократно пересылается по нескольким каналам, а количество копий данных быстро увеличивается, что является одним из ключевых факторов, вызывающих перегрузку сети. Когда пути связи значительно перекрываются, транзакции и блоки ставятся в очередь между узлами, ожидающими пересылки, и общее время подтверждения значительно удлиняется.
В ответ на эту проблему команда предложила децентрализованный и легкий новый алгоритм «Dual Perigee» для оптимизации отношений соединений узлов блокчейна в сети IoT. Вместо того, чтобы полагаться на случайные соединения, устройства, использующие Dual Perigee, оценивают существующие соединения на основе того, насколько быстро соседние узлы могут пересылать транзакции и завершать блоки. Если соединение работает плохо в течение длительного времени, устройство активно отключается и находит более эффективных соседей, позволяя всей сети самопроизвольно развиваться в топологию, более подходящую для высокоскоростной передачи без необходимости централизованного управления.
Исследовательская группа протестировала Dual Perigee в сети моделирования блокчейна IoT, содержащей 50 узлов. Результаты показывают, что алгоритм снижает задержку, связанную с блоками, на 48,54% по сравнению со стандартным методом, используемым в блокчейне Ethereum, а также обеспечивает повышение производительности более чем на 23% по сравнению с ранее предложенными передовыми технологиями, такими как Perigee. Стоит отметить, что эти улучшения достигаются практически без увеличения вычислительной нагрузки IoT-терминалов, поскольку Dual Perigee опирается только на пассивные измерения, случайно генерируемые при получении узлом данных, а вычислительная нагрузка самого алгоритма минимальна.
Кьен Нгуен, доцент Высшей школы перспективных исследований/Высшей школы информатики Университета Тиба, сказал, что это исследование пытается построить мост между теоретическим проектом и фактическим развертыванием блокчейна IoT. Разъясняя фундаментальные причины высокой задержки, он предлагает децентрализованное решение, которое является одновременно простым и реализуемым. Статья была написана совместно Коки Косикавой, Юэ Су, Хироо Секия и другими из Университета Тиба и опубликована в журнале «IEEE Transactions on Network and Service Management» 17 декабря 2025 года.
Исследователи полагают, что этот децентрализованный механизм выбора узлов с учетом задержек закладывает основу для нового поколения блокчейн-платформ, которые в будущем будут поддерживать критически важные сервисы IoT в режиме реального времени. Ожидается, что благодаря значительному сокращению времени подтверждения и распространения данных блокчейна система удовлетворит потребности чрезвычайно чувствительных ко времени приложений. Руан Цзянь отметил, что Dual Perigee может поддерживать более безопасную, отзывчивую и надежную цифровую инфраструктуру.
Поскольку масштабы Интернета вещей продолжают расширяться, а система усложняется, надежные и децентрализованные механизмы связи будут становиться все более важными. Исследовательская группа полагает, что Dual Perigee, как ожидается, будет использоваться в ряде новых услуг Интернета вещей, требующих быстрого и надежного обмена данными, включая умные города, умные дома, промышленный мониторинг, системы медицины и здравоохранения, а также отслеживание цепочек поставок. Это исследование получило проектное финансирование от Японского общества содействия науке (JSPS) и Японского агентства науки и технологий (JST), что еще раз отражает важность, которую соответствующие учреждения придают технологии интеграции Интернета вещей и блокчейна.
Составлено из /ScitechDaily