Ин таҳқиқот чаҳорчӯбаи консенсусеро бо номи Elastic Proof-of-Location Byzantine Fault Tolerance (EPoLBFT) пешниҳод мекунад, ки ҳадаф дорад дар шабакаҳои калон ва динамикии Интернети ашё (IoT) на танҳо ҳувияти рақамӣ, балки заминаи ҷисмонии дастгоҳро низ ба консенсуси blockchain ворид намояд. Равиши асосӣ аз он иборат аст, ки дастгоҳҳо бе ошкор кардани координатаҳои дақиқи худ ба дигар валидаторҳо бо Proof-of-Location-и zero-knowledge (zk-PoL) исбот мекунанд, ки дар минтақаи муайяни ҷуғрофӣ қарор доранд, валидаторҳои мувофиқ ба кумитаҳои минтақавӣ ҷудо мешаванд ва консенсуси Byzantine Fault Tolerant ба ҷойи тамоми шабака дар ҳамин кумитаҳои хурдтар иҷро мегардад.

EPoLBFT панҷ ҷузъи асосиро муттаҳид мекунад: zk-PoL-и ҳифзкунандаи махфият, филтри эътимод/обрӯ бар асоси таърихи рафтор, ташаккули кумита тавассути sharding-и ҷуғрофӣ, консенсуси шабеҳи PBFT дар дохили кумита ва механизми мутобиқсозии эластикӣ, ки андозаи кумита, давомнокии epoch ва гранулярии минтақавиро мувофиқи шароити шабака тағйир медиҳад. Блокҳои минтақавӣ баъдан аз ҷониби Global Finalisation Committee (GFC) тавассути марҳилаи дуюми BFT ба дафтари глобалӣ пайваст карда мешаванд.

Таҳқиқот EPoLBFT-ро дар симулятори консенсуси blockchain-IoT бо номи BICA дар шабакаҳои дорои 200, 400, 600, 800 ва 1000 гиреҳ арзёбӣ кардааст. Андозаи пешфарзи кумита 21 валидатор аст ва мувофиқи ҳадди классикии BFT ҳадаф ин будааст, ки ҳар кумита ба 6 валидатори Byzantine тоб оварад. Ҳар озмоиш бо 30 иҷрои мустақили симулятсия такрор шуда, таъхир, throughput, сарбории иртиботӣ, масрафи энергия ва устуворӣ ба ҳамлаҳо таҳқиқ шудааст.

Дар графикҳои симулятсия EPoLBFT бо калон шудани шабака нисбат ба PBFT-и классикӣ таъхири камтар ва throughput-и баландтар нишон медиҳад. Муҳаққиқон сабаби асосиро маҳдуд шудани паёмҳои консенсус ба кумитаҳои хурди минтақавӣ ба ҷойи тамоми шабака шарҳ медиҳанд. Дар модели энергия низ гузориш шудааст, ки EPoLBFT махсусан дар диапазони 600–1000 гиреҳ нисбат ба PBFT ва G-PBFT афзоиши сусттари масрафи энергияро нишон медиҳад. Ин натиҷаҳо ченкуниҳои шабакаи воқеии ҷисмонии IoT нестанд, балки натиҷаҳои модел дар симулятори BICA мебошанд.

Дар қабати zk-PoL, Groth16 zk-SNARK ва каҷи BN254 моделсозӣ шудаанд. Андозаи proof-и гузоришшуда дар манбаъ 0,2 KB, вақти тавлиди proof 12,5 ms, вақти санҷиш 5,8 ms ва истифодаи хотира 1 KB мебошад. Proof-ҳо бо epoch маҳдуд шуда, ҳангоми анҷоми epoch, гузаштани ҳадди ҳаракатнокӣ ё ба вуҷуд омадани рӯйдоди trust-risk санҷиши дубора пешбинӣ шудааст.

Шарҳ аз нигоҳи Туркия: Таҳқиқот дар инфрасохтори воқеии IoT-и Туркия анҷом дода нашудааст ва аз додаҳои махсуси Туркия оид ба дастгоҳ, шабака, ҷойгиршавии ҷуғрофӣ ё ҳамла истифода намекунад. Равиш метавонад барои низомҳои permissioned IoT, аз ҷумла биноҳои интеллектуалӣ, IoT-и саноатӣ, smart city ва инфрасохтори муҳим аз ҷиҳати консептуалӣ арзёбӣ шавад; аммо пеш аз истифодаи маҳаллӣ иқтидори воқеии дастгоҳ, таъхирҳои шабакаи бесим, ҳаракатнокӣ, инфрасохтори санҷиши ҷойгиршавӣ, модели боэътимоди anchor ва масрафи энергия бояд дар шароити воқеии саҳроӣ алоҳида тасдиқ карда шаванд.

EPoLBFT кӯшиш мекунад кадом мушкилотро ҳал кунад?

Мушкилоти асосие, ки EPoLBFT ҳадаф қарор медиҳад, дар як меъморӣ якҷоя баррасӣ кардани хароҷоти иртиботии протоколҳои классикии Byzantine Fault Tolerance дар шабакаҳои калони IoT ва набудани заминаи ҷисмонӣ мебошад. Дар PBFT-и анъанавӣ бо зиёд шудани шумораи валидаторҳо паёмрасонӣ тақрибан ба шакли квадратӣ меафзояд. Гиреҳҳои IoT бошанд метавонанд иқтидори маҳдуди протсессор, хотира ва энергия дошта бошанд.

Мушкилоти дуюми таҳқиқот ин аст, ки танҳо ҳувияти криптографӣ нишон намедиҳад, ки амалиёти IoT аз манбаи ҷисман маънодор омадааст. Масалан, дар амали IoT, ки ба дастрасии ҷисмонӣ ё ҷойгиршавӣ ҳассос аст, ҳамлагари дурдасте, ки ҳамон ҳувияти криптографиро ба даст овардааст, метавонад худро ҳамчун дастгоҳи воқеӣ нишон диҳад. Аз ин рӯ, муҳаққиқон минтақаи ҷуғрофии тасдиқшудаи дастгоҳро низ ҳамчун сигнали эътимод ба консенсус илова мекунанд.

Ҳангоми пинҳон нигоҳ доштани ҷойгиршавии дақиқ узвият дар минтақа чӣ гуна исбот мешавад?

Дар EPoLBFT мақсад нашр кардани координатаҳои дақиқи дастгоҳ нест, балки исбот кардани он аст, ки дастгоҳ дар дохили минтақаи иҷозатдодашуда қарор дорад. Раванди санҷиши ҷойгиршавӣ дар панҷ марҳила муайян шудааст.

1. Distance bounding ва баҳодиҳии ҷойгиршавӣ: Гиреҳи beacon бо anchor-ҳои наздик амали challenge–response анҷом медиҳад. Anchor-ҳо аз round-trip time ё хусусиятҳои сигнал ҳудудҳои масофаро ҳосил мекунанд.
2. Anchor attestation: Anchor-ҳои сабтиномшуда attestation-и имзошуда месозанд, ки ба маълумоти минтақа, вақт ва масофа вобаста аст.
3. Commitment-и ҷойгиршавӣ: Гиреҳ барои ҷойгиршавии воқеии худ commitment-и криптографӣ месозад, ки онро пинҳон мекунад, вале баъдан тағйир додан мумкин нест.
4. Zero-knowledge proof: Гиреҳ бе ошкор кардани координата исбот мекунад, ки commitment ба ҷойгиршавии дохили минтақаи иҷозатдодашуда мувофиқат мекунад ва имзоҳои зарурии anchor эътибор доранд.
5. Location certificate: Агар санҷиш муваффақ бошад, сертификате сохта мешавад, ки мувофиқ будани гиреҳро барои epoch ва минтақаи муайян нишон медиҳад.

Commitment-и умумие, ки таҳқиқот медиҳад:

\[ C = Com(\ell,r) \]

чунин шакл дорад. Дар ин ҷо \(\ell\) ҷойгиршавии воқеӣ ва \(r\) арзиши тасодуфиест, ки барои пинҳон кардани commitment истифода мешавад.

Zero-knowledge proof ба таври умум:

\[ \pi = ZK\text{-}Prove \left( \ell,r,\Sigma : C=Com(\ell,r) \land P(\ell) \land Verify(\Sigma) \right) \]

чунин ифода мешавад. \(P(\ell)\) нишон медиҳад, ки ҷойгиршавӣ шарти минтақаи иҷозатдодашударо қонеъ мекунад; \(\Sigma\) бошад маҷмӯи anchor attestation-ро ифода менамояд.

Кумитаҳо чӣ гуна ташкил мешаванд?

Шабака мувофиқи ҷойгиршавиҳои тасдиқшуда ба минтақаҳои ҷуғрофӣ ҷудо мешавад. Ҳар минтақа як consensus committee ташкил медиҳад. Интихоби роҳбар бо Verifiable Random Function (VRF), сертификати рамзшудаи Proof-of-Location ва холҳои қаблии эътимоднокӣ алоқаманд карда мешавад.

Агар дар як кумита \(n\) валидатор ва \(t\) гиреҳи Byzantine, ки таҳаммул карданашон пешбинӣ шудааст, мавҷуд бошанд, шарти асосии амният:

\[ n \geq 3t+1 \]

нигоҳ дошта мешавад. Азбаски кумитаи пешфарзи таҷриба \(k=21\) аст, дар таҳқиқот:

\[ f_c= \left\lfloor \frac{k-1}{3} \right\rfloor = 6 \]

истифода шудааст.

Ибораи “Elastic” чӣ маъно дорад?

Дар EPoLBFT эластикӣ танҳо маънои иваз шудани роҳбарро надорад. Протокол пешниҳод мекунад, ки се параметр мувофиқи шароити шабака мутобиқ карда шаванд: андозаи кумита, давомнокии epoch ва гранулярии минтақаи ҷуғрофӣ.

Сатҳи ҳаракатнокӣ \(\mu\), холҳои хавфи Byzantine \(\beta\) ва зичии минтақавии гиреҳҳо \(\rho\) назорат мешаванд. Ҳаддҳои пешфарз:

• \(\mu_{th}=0,3\)
• \(\beta_{th}=0,25\)
• \(\mu_{low}=0,1\)
• \(\beta_{low}=0,1\)

Ҳангоми баланд будани ҳаракатнокӣ ё хавфи ҳамла андозаи кумита зиёд ва давомнокии epoch кӯтоҳ карда мешавад. Вақте шабака устувор аст, барои кам кардани хароҷоти санҷиши дубора ва иртибот кумитаҳои хурдтар ва epoch-ҳои дарозтар истифода мешаванд.

Минтақаҳои ҷуғрофии зич метавонанд ба consensus zone-ҳои хурдтар ҷудо шаванд, дар ҳоле ки минтақаҳои камзиче, ки шумораи кофии валидатор надоранд, метавонанд барои нигоҳ доштани шарти амниятии BFT муттаҳид карда шаванд.

Чаро BFT-и маҳаллӣ метавонад сарбории иртиботиро кам кунад?

Дар PBFT-и классикӣ мубодилаи паёмҳои prepare ва commit байни ҳамаи валидаторҳо тақрибан мураккабии паёмии \(O(N^2)\)-ро ба вуҷуд меорад. EPoLBFT бошад валидаторҳоро ба \(M\) кумитаи минтақавӣ ҷудо карда, ҳадаф дорад паёмрасонии маҳаллиро кам кунад.

Дар таҳқиқот мураккабии умумии иртибот тақрибан чунин ифода шудааст:

\[ C_{\mathrm{total}} = O\left(\frac{N^2}{M}\right) + O(G^2) \]

Дар ин ҷо \(G\) андозаи Global Finalisation Committee мебошад. Муҳаққиқон дар тарҳи маъмул \(G \ll N\)-ро пешбинӣ мекунанд.

Ёддошти манбаъ: Ҳамин муодилаи мураккабӣ дар мақола пай дар пай ҳамчун Муодилаи (4) ва Муодилаи (5) такрор шудааст.

Консенсуси маҳаллӣ чӣ гуна анҷом дода мешавад?

Дар дохили кумита PBFT-и тағйирёфтаи се марҳила истифода мешавад. Дархости Client ба гиреҳи primary фиристода мешавад; primary паёми PRE-PREPARE-ро паҳн мекунад; гиреҳҳои backup паёмҳои PREPARE-ро мубодила мекунанд ва сипас ба марҳилаи COMMIT мегузаранд.

Дар манбаъ таъхири маҳаллӣ:

\[ T_{\mathrm{intra}} = 2\Delta+c_m t_{\sigma} \]

чунин моделсозӣ шудааст. \(\Delta\) ҳадди болоии таъхири яксамтаи паём дар дохили кумита; \(c_m\) шумораи паёмҳои кумитаи коркардшуда; \(t_{\sigma}\) бошад хароҷоти санҷиши паёмро ифода мекунад.

Номувофиқии ҳадд дар дохили манбаъ: Матни шарҳии Бахш 3.5 мегӯяд, ки гиреҳ пас аз “2f паёми мувофиқи PREPARE” ба ҳолати prepared мегузарад, дар ҳоле ки Algorithm 2 сатри 7 шарти “2f+1 PREPARE паём”-ро истифода мекунад. Ин ду ифода дар манбаъ фарқ доранд; матни Verianla яке аз онҳоро хомӯшона дуруст қабул намекунад.

Finality-и глобалӣ чӣ гуна таъмин мешавад?

Вақте кумитаи минтақавӣ дар бораи як блок ба мувофиқа мерасад, ба ҷойи аз нав фиристодани тамоми блок дар саросари шабака, commitment-и фишурдае ба монанди block header ва Merkle root ба Global Finalisation Committee ирсол мешавад. GFC бо намояндагони минтақаҳои гуногун PBFT иҷро карда, блокҳои минтақавиро ба тартиби глобалӣ мепайвандад.

Таъхири умумии EPoLBFT дар манбаъ:

\[ T_{\mathrm{EPoLBFT}} = T_{\mathrm{att}} + T_{\mathrm{form}} + T_{\mathrm{intra}} + T_{\mathrm{final}} \]

ҷудо карда шудааст. Дар ин ҷо вақти location attestation, вақти ташаккули кумита, консенсуси маҳаллӣ ва вақти global finalisation ҷузъҳои алоҳида мебошанд.

Агар кумита вайрон шавад, чӣ мешавад?

Гиреҳҳо вақти block commit-ро бо timer назорат мекунанд. Агар кумита пас аз кӯшишҳои такрории view-change quorum ташкил карда натавонад, ба ҳолати “High-Fault State” мегузарад ва Dynamic Node Admission Process (DNAP) фаъол мешавад.

DNAP марҳилаҳои таъсиси пайвасти амн бо гиреҳҳои standby-и пешакӣ иҷозатдодашуда, vetting аз рӯйи proof-и ҷойгиршавӣ ва ҳувият, санҷиши ҳадди reputation, ҳамоҳангсозии ҳолати blockchain аз чанд гиреҳ ва санҷидани он ки кумитаи нав дубора шарти BFT-ро иҷро мекунад, дар бар мегирад.

Барои шумораи нави гиреҳҳои фаъол \(n'\) ҳадаф:

\[ n' \geq 3f+1 \]

мебошад.

Холи reputation чӣ гуна ҳисоб карда мешавад?

Барои гиреҳҳои standby ва validator холи обрӯ аз ҷузъҳои дастрасӣ, рафтори ростқавлии тасдиқшуда ва ҷарима ташкил мешавад:

\[ Rep_i = w_1Uptime_i + w_2Honesty_i - w_3Penalty_i \]

ва вазнҳо:

\[ w_1+w_2+w_3=1 \]

шартро қонеъ мекунанд. Арзишҳои Reputation дар охири ҳар epoch бо EWMA нав карда мешаванд:

\[ Rep_i^{(e+1)} = \alpha Rep_i^{(e)} + (1-\alpha)\widehat{Rep}_i^{(e)} \]

Дар ҳолати вайронкуниҳои ҷиддии протокол татбиқи ҷаримаи мустақим ва муваққатан хориҷ кардани гиреҳҳои дорои reputation-и паст аз интихоби кумита пешбинӣ шудааст.

zk-PoL чӣ қадар сарбории ҳисоббарорӣ илова мекунад?

Манбаъ барои zk-PoL Groth16 zk-SNARK ва каҷи BN254-ро моделсозӣ мекунад. Қабати zero-knowledge дар баробари таъмини махфият хароҷоти иловагии ченшаванда низ ба вуҷуд меорад.

Манбаъ эътироф мекунад, ки тавлиди proof барои гиреҳҳои хеле маҳдуди IoT метавонад гарон бошад. Аз ин рӯ, пешбинӣ мешавад, ки раванди гаронтари proof generation аз ҷониби edge/fog gateway дастгирӣ шавад. Ҳадаф ин аст, ки гиреҳҳои validator санҷиши proof-ро анҷом диҳанд ва ҳамон proof-и эътибори ҷойгиршавӣ дар тӯли як epoch дубора истифода шавад.

Графикҳои таъхир ва throughput чиро нишон медиҳанд?

Дар Расми 2, вақте андозаи шабака аз 200 гиреҳ то 1000 гиреҳ зиёд мешавад, таъхири консенсуси PBFT-и классикӣ ба таври назаррас меафзояд. Каҷ/сутунҳои EPoLBFT бошад таъхири камтар ва сусттар афзояндаро нишон медиҳанд. Муҳаққиқон ин фарқро ба маҳдуд шудани паёмрасонии global PBFT ба кумитаҳои хурдтари минтақавӣ нисбат медиҳанд.

Дар Расми 3 EPoLBFT дар андозаҳои шабакаи санҷидашуда throughput-и баландтар аз PBFT ва G-PBFT нишон медиҳад. Гарчанде DAG-BFT дар шабакаҳои калон throughput-и рақобатпазир медиҳад, манбаъ қайд мекунад, ки бинобар сохтори confirmation-и асинхронӣ varians бештар аст.

Номувофиқии манбаъ дар дохили график: Дар легендаи Расми 2 ва Расми 3 силсилаи иловагӣ бо номи “RBFT” мавҷуд аст. Аммо Бахш 4.2 ва Ҷадвал 4 протоколҳои муқоисашавандаро PBFT, G-PBFT, DAG-BFT, DCBFT ва EPoLBFT номбар мекунанд ва RBFT-ро таъриф намекунанд. Аз ин рӯ, силсилаи RBFT дар матни Verianla ҳамчун baseline-и мустақил тафсир нашудааст.

Масрафи энергия чӣ гуна арзёбӣ шудааст?

Масрафи энергия ченкунии гирифташуда аз ваттметри воқеӣ ё дастгоҳи ҷисмонии IoT нест. Муҳаққиқон аз модели энергияи IoT истифода кардаанд, ки хароҷоти тахминии энергия барои ҳисобкунии hash, санҷиши имзои рақамӣ, санҷиши zero-knowledge proof ва интиқоли паёмҳои consensus-ро дар бар мегирад.

Мувофиқи Расми 4, бо калон шудани шабака масрафи тахминии энергияи ҳамаи протоколҳо меафзояд. PBFT ва G-PBFT махсусан дар диапазони бузурги 600–1000 гиреҳ тезтар афзоиш меёбанд, дар ҳоле ки афзоиши EPoLBFT маҳдудтар менамояд. Манбаъ инро бо кам шудани шумораи иртибот ва signature/verification тавассути паёмрасонии кумитавӣ шарҳ медиҳад.

Натиҷаҳои амниятӣ чӣ гуна бояд тафсир шаванд?

Расми 5 чор муқоисаи амниятиро пешниҳод мекунад: theoretical Byzantine tolerance, Sybil resistance, spoofing detection ва attack success probability дар андозаҳои гуногуни шабака.

EPoLBFT ҳадди назариявии Byzantine-и BFT-и классикиро баланд намекунад. Муҳаққиқон ба таври возеҳ мегӯянд, ки протокол ҳадди назариявии Byzantine-ро тақрибан \(n/3\) нигоҳ медорад ва беҳбуди амният аз fault tolerance-и назариявии баландтар не, балки аз маҳдуд кардани таъсири ҳамлагар ба кумитаҳои минтақавӣ ва санҷиши ҷойгиршавӣ ба даст меояд.

Ҳимоя бар зидди ҳамлаҳои Sybil ба идеяи бастани ҳар ҳувияти consensus ба узвияти ҷисмонии тасдиқшавандаи минтақа асос ёфтааст. Бар зидди location spoofing аз epoch-bound zk-PoL, witness/anchor verification ва cryptographic commitment истифода мешавад. Барои кам кардани таъсири DoS паёмрасонӣ минтақавӣ карда шуда, role-ҳои validation метавонанд динамикӣ иваз шаванд.

Фоизҳои Расми 5 дар худи график дода шудаанд; азбаски дар матни асосӣ барои ҳар bar ҷадвали ҷудогонаи рақамӣ пешниҳод нашудааст, ин арзишҳо дар матни Verianla ҳамчун рақамҳои дақиқ аз нав тавлид нашудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Меъмории BFT бо номи EPoLBFT, ки location-aware ва privacy-preserving аст, дар манбаъ ба таври муфассал тавсиф шудааст.
• zk-PoL, кумитаҳои минтақавӣ, reputation filtering, elastic adaptation ва global finalisation дар як framework муттаҳид шудаанд.
• Дар симулятсияи BICA дар диапазони 200–1000 гиреҳ EPoLBFT нисбат ба PBFT-и классикӣ таъхири камтар ва throughput-и баландтар нишон медиҳад.
• Дар натиҷаҳои модел, communication overhead ва масрафи тахминии энергияи EPoLBFT махсусан дар шабакаҳои калон нисбат ба равишҳои асосёфта ба PBFT пасттар боқӣ мемонанд.
• Дар сенарияҳои симулятсионии Sybil ва location-spoofing гузориш шудааст, ки EPoLBFT нисбат ба протоколҳои муқоисавӣ муқовимати бештар нишон медиҳад.
• Барои махфияти ҷойгиршавӣ санҷидани узвият дар минтақа тавассути zero-knowledge proof ба ҷойи координатаи дақиқ ҷузъи асосии тарҳи меъморӣ мебошад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот ё озмоиш накардааст

• EPoLBFT дар шабакаи воқеии ҷисмонии IoT татбиқ нашуда ва дар шароити саҳроӣ тасдиқ нашудааст.
• Вақти тавлиди zk-SNARK ё масрафи энергия дар микроконтроллерҳои воқеии камқувват бевосита чен нашудааст.
• Таҳқиқот ҳадди назариявии Byzantine fault tolerance-ро аз \(n/3\) боло намебарад.
• Исбот нашудааст, ки location anchor-ҳо тасарруфнопазир хоҳанд буд ё дар ҳар муҳити воқеӣ боэътимод кор мекунанд.
• Агар худи манбаи ҷисмонии ҷойгиршавӣ хато бошад, механизми zero-knowledge proof ба таври худкор ҷойгиршавии дурусти ҷаҳони воқеиро эҷод намекунад; фарзияи location evidence-и боэътимод боқӣ мемонад.
• Истифодаи permissionless blockchain доираи асосии озмоиши ҷорӣ нест.
• Дар smart city, healthcare IoT ё иншооти саноатии воқеӣ муваффақияти амнияти амалиётӣ нишон дода нашудааст.
• Гарчанде манбаъ мегӯяд, ки барои муқоисаи оморӣ paired Student t-test ва ҳадди p<0,05 истифода шудааст, дар ҷадвалҳои асосии натиҷаҳо p-арзишҳои ҷудогона барои ҷуфтҳои протоколҳо дода нашудаанд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Тартиби симулятсия

Нақшҳои дастгоҳҳои симулятсияшуда

Натиҷаҳои муқоисавӣ

Таъхир: Расми 2 нишон медиҳад, ки дар PBFT-и классикӣ latency бо афзоиши шумораи гиреҳҳо зуд зиёд мешавад, дар ҳоле ки EPoLBFT ба шарофати сохтори кумитаҳои минтақавӣ бо latency-и камтар миқёспазир мешавад. Азбаски арзишҳои график ба таври визуалӣ дода шудаанд, дар ин ҷо арзишҳои дақиқ истихроҷ нашудаанд.

Throughput: Дар Расми 3 EPoLBFT дар ҳамаи андозаҳои нишон додашудаи шабака throughput-и болотар аз PBFT ва G-PBFT нишон медиҳад. Гарчанде DAG-BFT дар миқёсҳои калонтар baseline-и қавӣ аст, манбаъ varians-и бештарро гузориш мекунад.

Communication overhead: Манбаъ коҳиш додани хароҷоти иртиботии \(O(N^2)\)-и global PBFT тавассути равиши кумитаҳои минтақавӣ то тақрибан \(O(N^2/M)+O(G^2)\)-ро ҳамчун бартарии назариявии тарҳ пешниҳод мекунад.

Энергия: Дар Расми 4 масрафи тахминии энергияи EPoLBFT бо андозаи шабака меафзояд, аммо нисбат ба PBFT ва G-PBFT сусттар боло меравад. Арзишҳои энергия ченкунии воқеии қувваи дастгоҳ нестанд, балки баҳодиҳии моделӣ мебошанд.

Sybil ва spoofing: Дар Расми 5 гузориш шудааст, ки EPoLBFT ба шарофати zk-PoL ва санҷиши минтақавӣ аз ҷиҳати Sybil resistance ва spoofing detection нисбат ба протоколҳои муқоисавӣ натиҷаи баландтар нишон медиҳад.

Ҳадди Byzantine: Графики амниятӣ нишон медиҳад, ки EPoLBFT ҳадди назариявии классикии Byzantine tolerance-ро зиёд намекунад. Беҳбудӣ аз маҳдуд шудани таъсири ҳамла ба кумитаҳои ҷуғрофӣ ва бастани validator admission ба шартҳои ҷойгиршавӣ/эътимод ба даст меояд.

Фарзияҳои асосӣ

• Ҳамлагар аз ҷиҳати ҳисоббарорӣ маҳдуд аст ва primitive-ҳои стандартии криптографиро шикаста наметавонад.
• Сохтакории zero-knowledge proof имконнопазир ҳисобида мешавад.
• Фарз мешавад, ки инфрасохтори location anchor-и боэътимод ё тасдиқшаванда мавҷуд аст.
• Шабака қисман синхронӣ аст; паёмҳо метавонанд дер расанд ё гум шаванд, аммо дар шароити муқаррарӣ дар доираи таъхири маҳдуд расонида мешаванд.
• Муҳити permissioned/consortium модели асосии deployment мебошад.

Ин фарзияҳо қисми ҷудонашавандаи иддаоҳои амниятии низоманд. Махсусан вайрон шудани инфрасохтори боэътимоди ҷойгиршавӣ метавонад дар татбиқи воқеӣ доираи кафолатҳои қабати zk-PoL-ро тағйир диҳад.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: EPoLBFT: A Blockchain Consensus Algorithm for Enhancing Privacy, Invulnerability and Trust in IoT System

Муаллифон ва тартиби онҳо: Yunus Kareem; Djamel Djenouri; Essam Ghadafi.

Муаллифи масъул: Yunus Kareem.

Муаллифи якуми баробар/саҳми баробар: Дар манбаъ зикр нашудааст.

Муассисаҳо:

• Department of Computer Science and Creative Technologies, University of the West of England, Bristol, Британияи Кабир.
• School of Computing, Newcastle University, Newcastle-Upon-Tyne, Британияи Кабир.

Маҷалла: Future Internet

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland

Ҷилд / шумора / мақола: 18 / 7 / 367

Санаи дарёфт: 22 Май 2026

Санаи бознигарӣ: 3 Июл 2026

Санаи қабул: 10 Июл 2026

Санаи нашр: 15 Июл 2026

DOI: 10.3390/fi18070367

Пайванди расмии нашр:https://doi.org/10.3390/fi18070367

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотӣ; тарҳи алгоритми консенсуси blockchain ва арзёбии иҷроиш/амният дар асоси симулятсия.

Вазъи тақризи ҳамтоён: Таҳқиқоте, ки дар маҷаллаи тақризшаванда нашр шудааст.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби University of the West of England, Bristol Studentship маблағгузорӣ шудааст.

Дастрасии додаҳо: Манбаъ мегӯяд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола ҷой доранд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Баёнияи истифодаи зеҳни сунъӣ: Муаллифон дар бахши сипосгузорӣ ба таври возеҳ зикр мекунанд, ки OpenAI GPT 5.6 барои беҳтар кардани забон, санҷиши грамматика ва дастгирии таҳририи академӣ истифода шудааст. Ҳеҷ баёнияе нест, ки усули алгоритмии таҳқиқот ё натиҷаҳои таҷриба аз ҷониби зеҳни сунъӣ тавлид шудаанд.

Номувофиқии дохилии манбаъ 1: Дар легендаҳои Расми 2 ва Расми 3 силсилаи RBFT мавҷуд аст; аммо дар Бахш 4.2 ва Ҷадвал 4 RBFT дар миёни протоколҳои муқоисавии таърифшуда ҷой надорад.

Номувофиқии дохилии манбаъ 2: Дар матни шарҳии Бахш 3.5 барои шарти prepared 2f паёми мувофиқи PREPARE навишта шудааст, дар ҳоле ки Algorithm 2 шарти 2f+1 PREPARE дорад.

Такрори таҳрирӣ дар манбаъ: Муодилаи (4) ва Муодилаи (5) мураккабии умумии иртиботро ба ҳамон шакл \(O(N^2/M)+O(G^2)\) такрор мекунанд.

Ёддошти гузориши оморӣ: Манбаъ шарҳ медиҳад, ки 30 симулятсияи мустақил, инҳирофи стандартӣ, фосилаи эътимоди %95 ва paired Student t-test истифода шуда, ҳадди маънодорӣ p<0,05 муайян шудааст. Аммо дар бахши асосии натиҷаҳо p-арзишҳои ҷудогонаи рақамӣ барои ҳар baseline comparison нишон дода нашудаанд.

Маҳдудиятҳои асосӣ: Санҷиш ба симулятори BICA асос ёфтааст; дар сахтафзори воқеии IoT, шабакаи воқеии бесим ё production blockchain татбиқ анҷом дода нашудааст. Манбаъ барои аутентификатсияи ибтидоӣ ва reputation bootstrapping мавҷудияти initialization authority-и боэътимодро фарз мекунад. Инфрасохтори боэътимоди location anchor низ пешшарти муҳими модели амниятӣ мебошад. Гетерогении воқеии дастгоҳҳо, масрафи энергияи proof generation, interference-и бесим, ҳаракатнокии воқеӣ ва рафтори амалиётии ҳамлагар ба корҳои ояндаи прототипи ҷисмонӣ гузошта шудаанд.

Ин тавзеҳи Verianla аз ҷиҳати усули илмӣ, арзишҳои рақамӣ, тафсири графикҳо ва иддаоҳои амниятӣ танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда такя мекунад. Истифодаи манбаъҳои беруна танҳо бо тасдиқи ҳувияти библиографии нашр маҳдуд шудааст; ягон натиҷаи нави амниятӣ, арзиши benchmark ё муваффақияти воқеии саҳроӣ аз берун ба таҳқиқот илова нашудааст.