موضوع این مقاله در خصوص استفاده از بلاکچین در شهرهای هوشمند هست و به معماری، روند های ترکیب بلاکچین و شهر هوشمند و همچنین مسیر تحقیقات در آینده صحبت میکنه
بلاکچین چیست؟ تعریف بلاک چین در ویکی پیدیا به این صورت هست
این دادهها میتوانند برای نمونه تراکنشهای بانکی باشند یا اسناد مالکیت، قرارها،اینترنت اشیا، پیامهای شخصی یا اطلاعات دیگه. ویژگی زنجیرهٔ بلوکی اینه که کار ذخیرهٔ این دادهها بدون وجود یک مدیر و صاحباختیار مرکزی امکانپذیره، و نمیشه با تخریب یک نقطهٔ مرکزی دادههای ذخیرهشده رو تحریف یا نابود کرد. معروفترین کاربرد زنجیرهٔ بلوکی، رمز ارز بیتکوین است.
در سالهای اخیر ، شهر هوشمند به عنوان الگویی جدید برای ارائه خدمات و امکانات با کیفیت بالا به شهروندان و با بهینه سازی پویای منابع شهری، ظهور کرده.شهرهای هوشمند میتونن بهترین خدمات رو برای تقویت زندگی روزمره شهروندان در زمینه مراقبت های بهداشتی ، حمل و نقل ، مصرف انرژی و آموزش ارائه بدن.
با این حال ، مفهوم شهر هوشمند هنوز در حال تکامله و با وجود چشم انداز وسیع اون ، چالش های امنیتی رو به گسترشی وجود داره.
بلاکچین به دلیل ویژگی های خوبی مثل قابلیت کنترل ، شفافیت ، تغییر ناپذیری و تمرکز زدایی ، توانایی توسعه شهرهای هوشمند رو داره. بنابراین این ارائه فناوری پیشرفته بلاک چین رو راهکاری برای حل مسائل امنیتی شهرهای هوشمند میدونه
به طور کلی ، بلاکچین یک زنجیره بلوک هست که به طور مداوم در حال رشد و می تواند تمام معاملات انجام شده رو با کمک یک دفتر عمومی ذخیره کند ، جایی که هر معامله به طور رمزنگاری تأیید میشه و توسط همه گره های استخراج ( مانینگ نود )امضا میشه.
همونطوری که عرض شد، بلاکچین مشابه یک دفتر عمومی ، زنجیره بلوک هاییه که اطلاعات مربوط به همه معاملات را ذخیره میکنه و از طریق هش مرجع متعلق به بلوک قبلی (بلوک هش) به همدیگه متصل میشه.
بلاک آغازین یا بلاک والد بانام جنسیس یا پیدایش شناخته میشه
بلوک شروع یا بلوک اصلی بلوک پیدایش نامیده می شود.به طور کلی ، یک بلوک از یک بدنه بلوک (شامل معاملات و شمارنده معامله) همراه با یک هدر (شامل متادیتا مانند nonce ، nBits ، timestamp ، هش ریشه درخت Merkle ، هش بلوک والدین و نسخه بلوک) تشکیل شده است.
این هم یک دیاگرام از معماری یک زنجیره بلوکیهمونطور که مشاهده میفرمایید بلاک اول به نام پیدایش یا جنسیس میشناسند وبلاک های بعدی هرکدوم یک هش از بلاک قبلی همراه خودش داره
انواع بلاکچین
سیستم های بلاکچین را می توان به طور گسترده ای بر اساس مکانیزم کنترل و احراز هویت ، یعنی بلاکچین عمومی ، خصوصی و کنسرسیوم ، به سه نوع طبقه بندی کرد.
این انواع در زیر بخش های زیر بررسی می شود.
1- بلاکچین عمومی چیه؟ همانطور که از اسمش آن معلومه، بلاکچینی برای مردم، توسط مردم و از مردم. هرکسی که به اینترنت دسترسی داره می تونه با ورود به بلاکچین به یک نود مجاز تبدیل بشه و به عنوان بخشی از شبکه بلاکچین در نظر گرفته بشه.
2- خصوص یک شبکه بلاکچین بسته است که مثل بلاک چین عمومی به طور کامل توزیع شده و غیر متمرکز نیست. این بلاکچین محدود و نیازمند به کسب اجازه داره که تنها در یک شبکه بسته اجرا میشه. این مدل بلاکچین معمولا دارایی خصوصی یک سازمان یا یک فرده.
3- نوع سوم یا کنسرسیوم یا بلاکچین هیبرید . این نوع بلاک چین نیمه متمرکزه که در آن شبکه بلاکچین توسط بیش از یک سازمان اداره میشه. و در واقع بخشی از اون عمومی و بخشی خصوصی و از این رو ترکیبی از بلاکچین های عمومی و خصوصیه.
این مدل بلاکچین انعطاف پذیری داده هایی راوکه می خوان عمومی و شفاف نگه داشته بشن و داده هایی که می خان خصوصی نگه دارند، رو در اختیار مشاغل قرار میده.
در این جدول هم مقایسه بین انواع بلاکچین و تفاوتهاشون با همیدگه رو مشاهده میکنیم
شهر هوشمند به مفهوم استفاده از همه منابع و فن آوری های موجود به صورت هماهنگ و با هدف توسعه ی مراکز شهری یکپارچه و قابل سکونت و پایدار اشاره داره.
برخی از ویژگی های معروف شهر هوشمند در جوامع مدرن:
شامل انرژی هوشمند برای بهینه سازی مصرف.
ساختمان هوشمند با قابلیت فرماندهی مستقل در مصرف انرژی ، سیستم روشنایی و امنیت در سراسر کشور.
فناوری هوشمند برای امکان پذیر کردن راه حلهای پردازش و اتصال شبکه هوشمند در شهرها ؛
حمل و نقل هوشمند برای صدور مجوز برای جابجایی هوشمند ،
مراقبت های بهداشتی هوشمند برای فعال کردن دستگاه های پزشکی متصل و هوشمند به سیستم های تشخیص ونظارت بر سلامتی و تندرستی ؛
امنیت هوشمند برای کاهش خطرات امنیتی برای محافظت از اطلاعات ، خواص و حتی مردم ؛
و دولت هوشمند، برای ارائه خدمات و سیاست های دیجیتالی از طرف دولت
اعتقاد بر اینه که شهر هوشمند مبتنی بر چهار رکن / ستون شامل زیرساخت های فیزیکی ، زیرساخت های نهادی ، زیرساخت های اجتماعی و زیرساخت های اقتصادیه.که مسئولیت هر رکن رو خدمتتون توضیح میدم
زیرساخت های فیزیکی برای اطمینان از پایداری منابع و عملکردهای روان شهر هست. که شامل زیرساخت های ساخته شده و منابع طبیعی است.
زیرساخت های سازمانی با مشارکت در تصمیم گیری ، استراتژی های سیاسی ، حکمرانی شفاف و خدمات اجتماعی به منظور ارتقا دولت شهر هوشمنده. کسب منافع حدکثری از سرمایه انسانی و کار با شهروندان برای اداره آسان و همچنین بهبود شهر ضروری است.
زیرساخت های اجتماعی از سرمایه های انسانی ، کیفیت زندگی و سرمایه های فکری تشکیل شده. زیرساخت های اجتماعی به حفظ پایداری در یک شهر هوشمند کمک میکنه چون آگاهی ، محبوبیت و تعهد شهروندان در مفهوم شهر هوشمند نقش داره.
زیرساخت های اقتصادی به رشد مداوم اقتصاد و مشاغل اشاره داره تا با استفاده از بهترین شیوه های تجارت الکترونیکی ، بهره وری از شهر رو افزایش بده.
* ارتباط امن : اشاره به ایمن سازی سیمی و همچنین بی سیم در شهر هوشمند داره
* نظارت و پاسخگویی ایمن میگه دستگاه های اینترنت اشیا مسئول جمع آوری و انتقال داده ها در برابر حملاتی مانند تزریق داده های اشتباه snifیا جعلی هستند. برای پاسخگویی به رفتار مشکوک یا حمله ، سیستم باید استراتژی های حذف یا پاسخ را در نظر بگیرد.
* راه اندازی امن : کرم ها ، ویروس ها و بدافزارهای دیگه به عنوان یک کد قابل اجرا هستند و قابلیت توزیع از طریق اتصال به اینترنت رو دارند. بدافزار قبل از بوت کنترل سیستم را بر عهده می گیرد و خودش رو به گونه ای پنهان می کند که حتی توسط اسکنرهای ویروس یا هسته سیستم عامل هم شناسایی نمیشن. بنابراین ، طراحی یک سیستم بسیار کم مصرف هش بر اساس عملکرد ایمن سازگار با بوت برای دستگاه های اینترنت اشیا پیشنهاد شده
* مدیریت چرخه حیات برنامه ها - توسعه دهنده علاوه بر در نظر گرفتن اقدامات امنیتی در هر سطح سرویس ، باید در هر مرحله از نصب و توسعه ، کلید ، کد و اجزای سیستم رو نیز تأیید کنه.
* به روزرسانی های نرم افزاری برای دستگاه های اینترنت اشیا لازم تا با شناسایی و رفع آسیب پذیری به موقع ، بر حملات امنیتی پیچیده غلبه کنه.
کنترل و مدیریت داده های تولید شده توسط دستگاه های اینترنت اشیا و همزمان جلوگیری از دسترسی غیر مجاز برای سیستم های اینترنت اشیا ضروری است
محافظت از برنامه ها
امروزه ، پروژه های شهر هوشمند در حال محبوبیت هستند و کشورهای مختلف و همچنین شهرهایی مثل مادرید ، منچستر ، بارسلونا ، آمستردام و سنگاپور ، فعالانه در حال برنامه ریزی استراتژی های شهر هوشمند خود هستند.
چندین عامل غیرفناوری (مثل نیاز به منابع انسانی ماهر و سرمایه گذاری مالی بالا) ، پیاده سازی و استقرار شهرهای هوشمند رو با چالشهایی مواجه میکنه
فناوری بلاکچین ویژگی های ذاتی داره که باعث میشه راه حلی جذاب برای چالشهای شهر هوشمند باشه مثل*عدم تمرکز: معاملات ذاتاً در یک سیستم متمرکز سنتی از طریق واسطه های معتمد مرکزی مورد تایید قرار میگیره مثل بانک ها . بدیهی که همه بلاک چین ها از مزایای عدم تمرکز به نسبت های مختلف بهره می برند و این ترتیب یکپارچگی داده ها رو حفظ می کنند و نیاز به سیستم متمرکز سنتی رو از بین میبرند.
* تغییر ناپذیری: هر پایگاه داده متمرکز عمومی در برابر هک شدن آسیب پذیره و برای حفظ امنیت به شخص ثالث معتبری نیاز دارد. اما بلاکچین با استفاده از رمزنگاری غیرقابل تغییر و ایمن میشه.
* دموکراسی: به معنی عدم اعمال نفوذ در یک بلوک - قبل از گنجاندن بلوک در شبکه بلاک چین موجود ، همه نودهای غیرمتمرکز، الگوریتم های اجماع رو برای رسیدن به توافق به روش P2P اجرا می کنند.
* نام مستعار : به هر نود در سیستم بلاکچین یک آدرس مستعار اختصاص داده میشه که به پنهان کردن هویت واقعی این نود ها کمک میکنه. نام مستعار به ویژه برای مواردی که نیاز به خصوصی بودن هویت کاربر داره ضروری.
* امنیت و شفافیت: همانطور که یافتن یک نقطه شکست در سیستم های بلاکچین کاری خسته کننده است ، باعث افزایش کلی امنیت شبکه هم میشه. علاوه بر این ، شفافیت در سیستم بلاکچین حفظ میشه چون تمام سوابق معاملات برای همه افراد در یک شبکه بلاکچین قابل دسترسیه.
جنبه های بی شماری از شهرهای هوشمند مثل مراقبت های بهداشتی هوشمند ، حمل و نقل هوشمند ، شبکه هوشمند ، مدیریت زنجیره تامین ، سیستم های مالی و شبکه های مرکز داده وجود داره که بلاکچین میتونه در توسعه آنها نقش موثر داشته باشه
از موارد کاربرد بلاکچین در شهر های هوشمند میه به موارد زیر اشاره کرد
مفهوم شهر هوشمند هنوز به تکامل نرسیده و الزامات بلوغ و پایداری در راه حل های شهر هوشمند مبتنی بر بلاکچین ،این حوزه رو به منطقه ای بسیار سیال و پر از تاریکی تبدیل کرده
بنابراین ، قبل از اجرای گسترده اون ، بسیاری از چالش های مهم تحقیقاتی وجود دارد که باید در آینده نزدیک مورد بررسی قرار بگیره.
موارد و موضوعاتی پرچالشی که باید قبل از اجرای فراگیر شهر هوشمند حتما مورد بررسی بیشتر قرار بگیره مواردی مثل
رشد انفجاری جمعیت جهان به همراه روند سریع شهرنشینی ، پایداری زیست محیطی و اقتصادی شهرها را به خطر می ندازه. بخاطر همین ، مفهوم "شهر هوشمند" ارائه داده شد که از ICT مدرن به روشی هوشمندانه استفاده میکنه تا بتونه یک محیط شهری پایدار ایجاد کنه و زندگی شهروندان را بهبود بده.
با این وجود ، چالش های امنیتی رو به گسترش در شهرهای هوشمند وجود داره . این چالش ها رو میشه با استفاده از فناوری بلاکچین به دلیل ویژگیهای خوب اون از جمله قابلیت کنترل ، شفافیت ، تغییرناپذیری و عدم تمرکز برطرف کردکه البته در این راه نقاط تاریک و مبهم زیادی وجود داره که نیازمنده بررسی و تحقیقات بیشتره