Blok Zincirinin Araçlar İnternetinde Kenar Sunucu Konuşlandırma Şeması

İçindekiler

• 1. Giriş
• 2. Arka Plan ve İlgili Çalışmalar
  • 2.1 IoVs'te Blockchain
  • 2.2 Edge Computing Integration
• 3. Metodoloji
  • 3.1 Sistem Modeli
  • 3.2 Problem Formülasyonu
  • 3.3 Rastgele Algoritma
• 4. Deneysel Sonuçlar
• 5. Teknik Analiz
• 6. Kod Uygulaması
• 7. Gelecekteki Uygulamalar
• 8. References

1. Giriş

Akıllı araçların gelişimiyle birlikte, araçlar arasında güvenli ve güvenilir iletişim, Araçların İnterneti'nde (IoVs) kilit bir sorun haline gelmiştir. Blockchain; merkeziyetsiz, sahtesi düzenlenemez ve kolektif bakım sağlanabilir olması nedeniyle uygulanabilir bir çözüm olarak kabul edilmektedir. Ancak, araç düğümlerinin sınırlı işlem gücü blockchain uygulaması için zorluklar oluşturmaktadır. Bu makale, bu sınırlamaları ele almak için yol kenarı birimlerinin (RSUs) kenar sunucular olarak kullanıldığı kenar hesaplama yönteminin kullanılmasını önermektedir.

2. Arka Plan ve İlgili Çalışmalar

2.1 IoVs'te Blockchain

Blockchain teknolojisi, merkezi olmayan mimarisi aracılığıyla güvenli veri iletimi sağlar. Madencilik süreci, kaynak kısıtlı araç düğümleri için zorlayıcı olan önemli hesaplama kaynakları gerektirir. Nakamoto'nun orijinal Bitcoin makalesine göre, iş ispatı fikir birliği, mobil cihazların sağlayamayacağı önemli işlem gücü talep eder.

2.2 Edge Computing Integration

Edge computing, bulut yeteneklerini ağ kenarına genişleterek daha düşük gecikme süresiyle gerçek zamanlı hizmetler sağlar. RSU'lar, kararlı ağ topolojileri, güvenilir iletişim kanalları ve araç düğümlerine kıyasla üstün hesaplama/depolama kapasiteleri nedeniyle ideal kenar sunucular olarak hizmet verir.

3. Metodoloji

3.1 Sistem Modeli

Sistem, araç düğümlerinden, kenar sunucu görevi gören RSU'lardan ve bir blok zinciri ağından oluşur. Kenar sunucular madencilik işlemleri gerçekleştirir ve blok zinciri verilerini yönetirken, araçlar hesaplama görevlerini bu sunuculara aktarır.

3.2 Problem Formülasyonu

Kapsama problemi, konuşlandırılan kenar sunucular tarafından kapsanan araç düğüm sayısını maksimize etme olarak formüle edilmiştir. Amaç fonksiyonu şu şekilde ifade edilebilir: $\max \sum_{i=1}^{n} x_i$, kısıt $\sum_{j \in N(i)} y_j \geq x_i$ tüm $i$ değerleri için; burada $x_i$ aracın $i$ kapsanıp kapsanmadığını, $y_j$ ise kenar sunucusu $j$ konuşlandırılıp konuşlandırılmadığını gösterir.

3.3 Rastgele Algoritma

Önerilen rastgele algoritma, araç kapsamını maksimize etmek için kenar sunucusu konuşlandırmaya yönelik yaklaşık çözümler hesaplar. Algoritma, polinom zaman karmaşıklığı ile çözüm kalitesi üzerinde teorik bir garanti sağlar.

4. Deneysel Sonuçlar

Simülasyonlar, önerilen şemayı diğer konuşlandırma stratejileriyle karşılaştırdı. Rastgele algoritma, açgözlü yaklaşımlara kıyasla yaklaşık %15-20 daha iyi kapsama sağlarken rastgele konuşlandırmaya göre %25-30 iyileşme gösterdi. Performans, değişken araç yoğunlukları ve hareketlilik modelleri altında değerlendirilerek kapsama metriklerinde tutarlı üstünlük kanıtlandı.

5. Teknik Analiz

Sektör Analisti Bakış Açısı: Bu araştırma, blok zinciri ve kenar bilgi işleminin pragmatik bir füzyonuyla araç ağlarındaki kritik bir darboğazı ele alıyor. Yaklaşım teknik olarak sağlam ancak yoğun kentsel ortamlarda ölçeklenebilirlik sorunlarıyla karşılaşıyor. Rastgele algoritma iyi teorik sınırlar sağlıyor ancak gerçek zamanlı dağıtım kararlarında zorlanabilir. Görüntü çevirisi için CycleGAN gibi benzer çalışmalarla karşılaştırıldığında, bu çözüm daha kısıtlı bir optimizasyon problemini daha katı gecikme gereksinimleriyle ele alıyor. RSU'ların madenci olarak entegrasyonu yenilikçi ancak büyük ölçüde altyapı yatırımına bağlı.

6. Kod Uygulaması

Rastgele konuşlandırma algoritması için sözde kod:

function RandomizedDeployment(vehicles, potentialSites):
    deployedServers = []
    uncovered = vehicles.copy()
    
    while uncovered not empty:
        candidate = randomSelect(potentialSites)
        coverage = calculateCoverage(candidate, uncovered)
        if coverage > threshold:
            deployedServers.append(candidate)
            uncovered = removeCovered(uncovered, candidate)
        potentialSites.remove(candidate)
    
    return deployedServers

7. Gelecekteki Uygulamalar

Gelecek yönelimler arasında tahmine dayalı konuşlandırma için makine öğreniminin entegrasyonu, proof-of-work ve proof-of-stake'i birleştiren hibrit mutabakat mekanizmalarının geliştirilmesi ve 5G/6G araç ağlarına genişletme yer alıyor. Uygulamalar akıllı şehir altyapısı, otonom araç koordinasyonu ve dağıtılmış trafik yönetim sistemlerine kadar uzanıyor.

8. References

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Shi, W., et al. (2016). Edge Computing: Vision and Challenges.
3. Zhu, L., vd. (2020). IoV'de Blockchain Tabanlı Güvenli Veri Paylaşımı.
4. IEEE Transactions on Vehicular Technology, IoV'de Blockchain Özel Sayısı.
5. Isola, P., vd. (2017). Image-to-Image Translation with Conditional Adversarial Networks (CycleGAN).