Оценка эффективности адаптивного алгоритма блокчейн-сетей, как части мультиконсенсусной системы на сетях связи

Актуальность предлагаемых в работе подходов и решений обусловлена стремлением к распределенным вычислениям и децентрализации модулей систем с помощью технологии блокчейн с целью повышения автономности, безопасности и независимости компонентов системы. Внедрение технологии блокчейн для децентрализации затрудняется отсутствием гибкости с точки зрения алгоритма принятия единого решения в системе – консенсуса, влияющего на количество генерируемого сетевого трафика и требованиям к аппаратной составляющей. В связи с меняющимся характером передаваемого трафика, загруженности канала связи, времени суток передачи трафика, оборудования, используемых сетевых протоколов разработка единого универсального алгоритма консенсуса не является возможной, так как зависит от очень широкого ряда изменяемых и специфичных параметров, характерных для разных задач. Внесение механизмов адаптации к текущим сетевым условиям и изменение алгоритма консенсуса без потери информации и с удовлетворяющим уровнем задержек позволило бы обеспечить достаточную гибкость для дальнейшего внедрения в существующие телекоммуникационные системы.

Целью настоящей работы является оценка эффективности предлагаемого адаптивного алгоритма выбора консенсуса блокчейн-сетей. Его сущность заключается в смене алгоритма консенсуса на участке сети связи блокчейн-сети при достижении определенных условий, позволяющий регулировать количество генерируемой нагрузки на сеть связи для снижения потерь блоков транзакций и последующей задержки их обработки.

Предложенная модель оценки эффективности базируется на методах математического моделирования, анализе дифференциальных уравнений, теории массового обслуживания и сетевых графов. Анализ результатов показал эффективность предложенной модели при сравнении результатов аналитического расчета и проведенного эксперимента.

Научная новизна заключается в предлагаемом подходе разработки адаптивного алгоритма выбора консенсуса, в отличие от разработки универсального алгоритма консенсуса, и модели оценки эффективности предлагаемого подхода на сети связи с учетом ряда параметров, характеризующих устройства и участок сети связи.

Теоретическая значимость заключается в универсальности предлагаемой модели оценки эффективности для расчета скорости синхронизации всех узлов блокчейн-сети при задаваемых сетевых параметрах.

Практическая значимость предложенного алгоритма и метода оценки эффективности заключается в формировании новых подходов и возможностей при интеграции технологии блокчейн в современные сети связи, абстрагируя от проблематики подбора консенсуса в изменяющих условиях участка сети связи.

1. Бахвалова Е.А., Судаков В.А. Исследование алгоритмов консенсуса для блокчейн-платформ // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2021. № 26. 16 с. DOI:10.20948/prepr-2021-26

2. Багдасарян К.М., Еремин В.Д. Теоретические аспекты развития криптоэкономики и перспективы использования технологии блокчейн в финансовом секторе // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13. № 1. С. 21. EDN:SLAEMB

3. Вербицкий А.С., Барсуков Н.М. Предназначение и подходы к созданию интеллектуальных систем в военном деле // XXXVI Международная научно-практическая конференция «Cовременная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации» (Пенза, Российская Федерация, 25 апреля 2024). Пенза: Наука и Просвещение, 2024. С. 49. EDN:TYHIZU

4. Кашеварова Н.А., Куликова М.Е. Интеграция блокчейна и искусственного интеллекта как механизма модернизации различных отраслей экономики // Вестник университета. 2024. № 5. С. 54‒67. DOI:10.26425/1816-4277-2024-5-54-67. EDN:YMKWPE

5. Грепан В.Н. Анализ и эффективность применения кодов коррекции ошибок в блокчейне // Вестник науки. 2024. Т. 3. № 7(76). С. 253‒262. EDN:SMSYYR

6. Киямов Ж.У. О проблемах оптимизации и безопасности для многоуровневой виртуальной сети. Дис. … канд. техн. наук. СПб., 2023. URL: https://disser.spbu.ru/files/2023/disser_kiyamov.pdf (дата обращения 15.10.2024)

7. Звозникова Г.О. Обзор алгоритмов технологий blockchain // Теория и практика современной науки. 2020. № 5(59). С. 187‒190. EDN:LNYGCV

8. Канатьев К.Н., Большаков В.Н., Анисимов А.Р., Скоморохина Е.Р., Чикенев С.Д. Анализ возможностей технологии блокчейн в управлении данными // Инновации и инвестиции. 2023. № 5. С. 174‒178. EDN:XVVEUW

9. Pomogalova A.V., Elagin V.S., Vladyko A.G., Donskov E.A. Methods for evaluating network characteristics on blockchain-v2x system nodes // Proceedings of the Conference on Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications (SOSG, Moscow, Russian Federation, 15–17 March 2022). IEEE, 2022. DOI:10.1109/IEEECONF53456.2022.9744263. EDN:JDDQVF

10. Гарипов Р.И., Максимова Н.Н. Анализ методических подходов к оценке эффективности блокчейна // Управление в современных системах. 2020. № 1(25). С. 13‒17. EDN:URBTFO

11. Pomogalova A.V., Donskov E.A., Elagin V.S., Vladyko A.G. Aspects of Data Transfer and Synchronization for Vulnerable Road Users Emergency Scenarios Based on Blockchain Technology in ITS // Proceedings of the Conference on Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO, Vyborg, Russian Federation, 1‒3 July 2024). IEEE, 2024. DOI:10.1109/SYNCHROINFO61835.2024.10617888

12. Андрианова Е.Г., Головин О.Л. Концептуальные аспекты построения доверенных неоднородных блокчейн-сред нового технологического уклада // ИТ-Стандарт. 2017. № 3(12). С. 1‒6. EDN:ZTUOER

13. Елагин В.С., Спиркина А.В., Владыко А.Г., Иванов Е.И., Помогалова А.В., Аптриева Е.А. Основные сетевые характеристики blockchain трафика и подходы к моделированию // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 4. С. 39‒45. DOI:10.36724/2072-8735-2020-14-4-39-45. EDN:QWRTMK

14. Шалева А.С. Моделирование и оптимизация алгоритма распространения сообщений в одноранговой блокчейн-сети NEO. СПб.: СПбГУ, 2021. URL: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/32274/1/st050450.pdf (дата обращения 15.10.2024)