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区块链:研究与应用2(2021)100013ARTICONF去中心化汽车共享方法Nishant Saurabha,Carlos Rubiab,Anandakumar Palanisamyc,Spiros Koulouzisd,MirsatSe fidanoskie,Antorweep Chakravortyc,f,Zhiming Zhaod,Aleksandar Karadimcee,Radu Prodana,*a信息技术学院,克拉根福大学,Ka€rnten9020,奥地利bAljaraque,21110,SpaincbitYoga AS,斯塔万格,4021,挪威d阿姆斯特丹大学信息学研究所,阿姆斯特丹,1012 WX,荷兰北马其顿信息科学与技术大学f斯塔万格大学,斯塔万格,4021,挪威A R T I C L E I N F O关键词:社交媒体去中心化区块链A B S T R A C T社交媒体应用程序对于下一代连接至关重要。今天,社交媒体是集中式平台,由一个专有组织控制网络,并对创建和传播的内容提出关键的信任和治理问题由欧盟地平线2020计划资助的ARTICORF项目研究了一个分散的社交媒体平台,该平台基于一套新颖的值得信赖的,有弹性的和全球可持续的工具,这些工具可以解决专有社交媒体平台迄今未能实现的隐私,鲁棒性和与隐私相关的承诺本文介绍了汽车共享分散应用程序(DApp)用例的ARTICORF方法,作为一种新的协作对等模型,为私人汽车所有权提供了另一种解决方案。我们描述了汽车共享社交媒体DApp的原型实现,并通过真实的快照说明了不同的ARTICORF工具如何在模拟场景中支持它1. 介绍社交媒体平台是下一代连接的关键技术[1,2]。他们有潜力塑造和调动沟通的模式,交流和商业的做法,创造,学习和知识的获取。通常,社交媒体是集中式平台,由一个专有组织控制网络,并对创建和传播的内容提出信任和治理的关键问题。当数据泄露是集中式中间人手中的常规现象时,这尤其成问题。要解决这个问题,需要在用户一级采取创新的解决办法(即:消费者、产消者、企业)和潜在的这有利于全球范围,提高信任,分散控制和所有权[3,4]。1.1. 分散的社交媒体由欧盟地平线2020计划资助的ARTICONF项目[ 5 ] 1提出,基于一套新颖的可信、弹性和全球可持续的工具,研究和开发一种新型的去中心化社交媒体平台ARTICONF解决了新一代联邦基础设施的信任、时间关键性和民主化问题,其目标如下:使用两阶段许可区块链创建去中心化应用程序(DApps)架构;使用动态、多样化的社交媒体方面的语义语境化和抽象[6* 通讯作者。电子邮件地址:nishant. aau.at(N。Saurabh),carlos. agiliacenter.com(C.Rubia),anand@bityoga.com(A.Palanisamy),S. uva.nl(S.Koulouzis),mirsat.sedanoski@cse.uist.edu.mk(M. Sefidanoski),antorweep. uis.no(A. Chakravorty),z. uva.nl(Z.Zhao),aleksandar. kaadimce@uist.edu.mk(A.Karadimce),radu. aau.at(R. 普罗丹)。1http://www.articonf.eu。https://doi.org/10.1016/j.bcra.2021.100013接收日期:2020年11月30日;接收日期:2021年3月6日;接受日期:2021年4月16日2096-7209/©2021作者。由Elsevier B.V.代表浙江大学出版社出版。这是CC BY许可证下的开放获取文章(creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。可在ScienceDirect上获得目录列表区块链:研究与应用杂志主页:www.journals.elsevier.com/blockchain-research-and-applications●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000132Elasticity通过自适应的协调云基础设施自动扩展时间关键型社交媒体DApp,满足其运行时要求;通过认知和交互式可视化增强协作模型中的货币包容性。1.2. 汽车共享汽车共享是一种新的合作模式,为私人汽车所有权提供了另一种这种模式允许客户临时使用车辆(按需),费用可变,根据行驶的距离或使用的时间这个共享经济的例子,可以是企业对企业(B2B)或企业对消费者(B2C),旨在通过以下方式降低城市的二氧化碳排放,以可持续的方式由于采取了拼车和汽车共享相结合的办法,车辆减少;电动汽车的使用需要目的地更接近充电站,这有利于规划;缩短车辆使用寿命(低于13年的平均寿命),从而鼓励更快地将环保创新产品引入市场;● 减少交通流量和停车位。当前的汽车共享解决方案依赖于中央实体,该中央实体运营平台并以不透明的方式向客户收费(例如,托管、押金)。该实体单方面决定服务水平协议(SLA)、价格和处罚,而不考虑其他用户的意见、内容或声誉。在缺乏透明度和市场竞争的情况下,这可能导致高价甚至垄断。我们的目标是通过将重点从B2B和B2C模式转移到更传统的环境(类似于几个世纪前的我们提出了一种新的汽车共享模型,该模型基于一个以DApp形式实现的去中心化社交网络,它建立了一个由车主和汽车管理者组成的社区,这些车主和汽车管理者共同运营一个汽车池或汽车,以透明和点对点(P2P)的方式根据时间、路线和距离出租给乘客,而无需中央中介。新模式的成功依赖于每个城市的社区,用户的信任和声誉是任何成功商业交易的基础,价格直接取决于这些价值。我们提出的模型收集来自不同来源的信息,包括车辆设备,用户评级,用户内容,以及他们过去的行为来评估用户的声誉。 该平台通过分散的共识来评估SLA,这对社区内的新交互有重要影响。例如,具有良好声誉的用户可以在没有托管的情况下或以更好的价格租一辆车,并且她在社交网络中的内容评级比来自具有不良声誉的用户的内容评级具有更多的信任。了模型依赖于相互信任,并对社区的成长产生影响1.3. 纲要我们描述了应用于汽车共享DApp用例的ARTICONF架构,作为一种新的协作模型[7]和私人汽车所有权的替代软件即服务解决方案。新的汽车共享模式允许客户按需临时租用车辆,并根据出行距离或使用时间收取可变费用本文扩展了我们的初步工作[8],对汽车共享DApp进行了相关比较和进一步的实现细节,并从使用ARTICORF社交媒体平台中获益这篇论文有六个部分。下一节概述了ARTICORF去中心化社交媒体平台,重点介绍其模块化工具架构及其DApp用例。第3节描述了在ARTICORF平台上设计汽车共享DApp用例第4节给出了汽车共享DApp在模拟用例场景中的实现细节最后,第五节对相关工作进行了总结,第六节对全文进行了总结。2. 用于DApp开发的ARTICONF架构为了提供高水平的鲁棒性和自主性,同时解决信任,时间关键性和民主化问题,ARTICONF共享一个分散的架构,具有四个构建块工具:信任与集成控制器(TIC)协同定位和共享网络结构(CONF);自适应自主关联技术的语义模型(SMART)● 分析和认知工具(TAC)。图 1显示CONF作为初始入门工具,负责在必要时部署和扩展整个平台。另一方面,TIC工具是用例区块链服务的骨干,该服务实例化了一个基于超级账本结构的网络[9],具有两种可选的区块链访问模式:标准结构客户端SDK或TIC本身提供的增强型适配器。 SMART以交互方式引导社交媒体消费者和提供商合作支持DApp的行为,决策和基础设施,而TIC提供底层许可区块链,以加密形式验证和存储用户交易活动的匿名性和相关的个人数据。最后,TAC通过交互式仪表板向用例提供者和最终用户提供关于平台的智能见解和相关信息。TIC工具为SMART用户提供每个实例化的超级账本结构网络,以处理SMART和TAC工具所需的终端用户数据实质上,SMART用户代表SMART和TAC工具向终端用户发起请求,以访问与他们的交易活动相关联的。在获得访问权限后,SMART和TAC工具将利用数据收集和可视化智能见解。这使得ARTICONF能够以分散的方式分析最终用户的交易活动,而不会违反隐私原则。2.1. ARTICONF集成工具本节概述了这四种工具的服务●TICTIC支持创建和集成碎片化的DApp平台,并使用基于去中心化区块链网络的开放应用程序编程接口(API)增加参与度。TIC允许客户、消费者、产消者和企业使用四种微服务与货币化机会进行安全、透明和可信的交互。许可联盟区块链是一项基本服务,允许网络中的参与者开发其共享数据的一致性,问责制分布式大型共享数据项的云存储,例如区块链交易的副本,通过有效的索引和遍历确保相同版本的真实性关系系统是区块链的图灵完备可编程单元,允许用户通过智能合约定义数据共享和使用权限的条件。 这使他们能够完全控制自己的内容。认证机构是一种客户端软件,用于管理用户组,与其成员安全地共享密钥,保存共享密钥的记录,并在广播和存储在区块链和云上之前加密共享数据●CONFCONF提供有效的虚拟化定制和资源调配●●●●●●●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000133图1.一、 ARTICONF集成工具架构,用于分散式应用程序(DApps)。TIC:信任和集成控制器; CONF:协同定位和共享网络结构; SMART:具有自适应和自主相关技术的语义模型; TAC:分析和认知工具。基于特定DApp需求的基础设施。它还可以在运行时自动化DApp部署,监控和适配。CONF的功能组件遵循微服务设计,通过具有公共接口的消息总线连接到其他组件。CONF包含四个微服务。基础设施规划器为DApp微服务提供了基于关键路径等算法处理时间关键约束的功能。规划者从可用的数据中心中选择虚拟机,并基于性能要求和成本定制其容量和拓扑供应代理自动化由规划者创建的基础设施计划到选定的云数据中心。供应代理有效地分解基础设施描述,并通过网络拓扑上的透明配置在多个云数据中心之间并行地供应它。部署代理通过考虑DApp和区块链服务的质量约束,自动将DApp微服务部署到由供应代理供应的虚拟基础设施上。监控代理在运行时监控云基础设施和DApp网络因此,它会采取有效的措施来适应它们,例如扩展DApp微服务或云基础设施,或者根据运行时状态诊断来适应网络拓扑。●智能SMART是一个数据驱动的工具,能够通过民主化和标记化的决策和声誉机制找到相关利益群体,解决协作模式中的争议,并保持以用户为中心的信任和自主环境。SMART提供五个微服务。联合社交媒体的语义框架涉及基于概念化模型的三个抽象级别的大规模实体在全局域中对用户和相关联的智能对象的具体感知感知关系的结构;实体之间的沟通,利用分散的推理和相关社区与利益集团。自主和自适应的以用户为中心的模型包括角色阶段编程技术和人类代理集体模型,该模型在模型描述和运行时描述、推理和概念化消费者、生产者和业务流程伪匿名跟踪抽象利用嵌入在区块链中的经验性伪匿名活动,这些活动利用跟踪比较和检索来进行有效和快速的适应。基于语义抽象和DApp需求,与相关受众和社区进行智能匹配分散的决策和声誉机制适用于所有实体,无论其在提高协作业务和生产者模式的效率方面的作用如何通过分散的参与和激励机会消除异议●TACTAC是消费者、生产者和企业的引导分析和知识提取工具,其基于社会文化抽象在时空边界上聚合情境化数据。TAC支持去中心化社交媒体DApps的分析系统,注入额外信息以改进运营任务。这为DApp提供商提供了有意义的见解,以改善其业务和利润,并为用户提供了增强体验和赚取额外收入的机会。TAC由三个服务组成增强认知数据模型由两个微服务组成地理空间微服务收集、显示和操作由经度和纬度信息组成的数据,并为生产者提供有意义的地理位置信息,以提升他们的体验并提高他们的经济效益。时态微服务支持对ARTICORF社交网络的复杂分析,并允许用户从短时间内处理的大量数据中获得可操作的社会情境模型通过实证研究优化平台功能,该研究吸引了开发人员,最终用户,数字权利活动家,非政府组织和相关领域的学者(例如,社会科学和人文科学、计算机科学)。 我们的目标是了解如何促进不同形式的社区价值,考虑最终用户参与度,透明度,公平性,可信度和可持续性的改善。协作经济的引导分析使用交互式界面来帮助社交媒体消费者、生产者和企业在数据聚合和认知中注入智能见解。 可视化通过关注感兴趣参数的分析和可视化并允许每个用例的不同配置来指导社交网络用户。通过这种方式,可视化分析超越了报告肤浅的摘要数据,为用户提供了强有力的可操作的见解。●●●●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)10001342.2. ARTICONF DApp使用案例各种各样的个人、社会企业家、民间社会组织、研究中心、中小型企业以及初创企业都可以从ARTICORF平台中受益匪浅。 该项目收集了四个互补的社交媒体DApp用例,以验证其目标。●群众新闻具有新闻验证的众包新闻是一种DApp,为独立记者和新闻广播行业提供机会,通过在公众参与下收集众包新闻来创建主流媒体之外的内容DApp提供商面临的两个挑战是通过精确和可信的参与来验证众包新闻,以及在更靠近新闻位置的地方提供时间关键的基础设施资源。●汽车共享汽车共享是共享经济中的一种人对人的借贷或协作消费形式,现有车主将其车辆短期出租给其他人这个DApp面临的两个挑战是公众对共享移动性的认识较低,以及详细路线的地理限制,灵活的提供,精确的规划,可靠的执行和优化的成本。●视频意见讨论视频意见讨论是一个发布和订阅在线视频的协作平台它允许非专业用户重新录制视频,在平台上分享,并从观众那里获得奖励。该DApp面临的两个挑战是大型视频库中视听元数据的上下文化主题搜索,以及可扩展商业模式的安全性,该模式奖励用户的交互,包括内容生成。●能源市场能源市场使用P2P货币化公用事业平台,通过刺激他们的能源共享和需求响应来减少生产者的能源账单。DApp鼓励消费者成为生产和消费能源的专业消费者,以应对需求侧日益增长的分布式能源发电这种人类代理模型面临着两个挑战:缺乏智能技术来识别特定智能设备上的行为消费者决策,以及缺乏有效的数据管理计划来跟踪每个用户产生的能量以进行有效的奖励分配。3. 分散式汽车共享在过去的十年里,汽车共享的普及程度越来越高,导致市场上提供共享移动服务的供应商激增(例如,Uber [10],ZipCar [11])。与Uber、ZipCar和其他集中式共享出行提供商相比,ARTICORF的汽车共享模式创建了一个基于区块链[12]和智能合约的新的去中心化平台,以面对这个不断增长的市场,并满足与用户信任、弹性和成本相关的适当服务要求。 汽车共享用例并不涵盖单一的商业模式,而是允许直接的用户交互(C2C),或者与汽车共享公司和网络供应商(B2C)进行交互。3.1. 汽车共享DApp架构图2显示了汽车共享的高级概念架构,包括三个主要服务。每个城市的社交网络为交互、计划(何时何地有车可用)、租用服务或共享内容的用户提供向其他用户询问路线。 客户使用社交网络来降低与其数据相关的风险,并受到控制恶意使用网络及其内容的民主机制的保护。用户的声誉评分基于他们的行为,例如合同履行而不受处罚,报告真实的网络和汽车共享问题,或发布内容和服务政策。区块链网络允许用户使用合同生成服务轻松创建和部署智能合同,自动验证,解决并在违规情况下配备编码处罚客户可以在没有财务担忧的情况下使用汽车,因为只有在触发某些先决条件后才能执行的智能合约中才能看到安装在每辆运营车辆上的地理位置监控服务[13],跟踪和验证每辆车辆和用户智能手机的实时位置,并解决智能合约的条款智能合约有一个托管,它取决于用户的声誉,基于服务策略来基于人工智能(AI)的奖励和奖金分配算法通过消除奖金闲置时间,减少外部事件的影响,并增强用户体验,为用户和公司提供经济效益[14,15]。3.2. 共享汽车DApp部署与运营图图3展示了使用ARTICORF工具部署和操作汽车共享DApp的架构工作流程。 CONF代表了DApp开发人员和提供商利用底层云资源的主要工具,它部署了TIC骨干区块链,用于在不同城市提供和管理不同网络。汽车共享客户端使用移动应用程序中包装的TIC适配器来访问、创建和管理智能合约。TIC的身份和便携性管理允许用户在城市之间移动,而无需创建新的凭证。此外,TIC通过自动化智能合约生成过程和区块链网络的可用性来实现更高的吞吐量。此外,CONF通过与SMART和TAC工具交互来管理不同汽车共享微服务的部署和可扩展性。CONF为汽车共享提供商提供后端服务,以部署DApp微服务并在运行时动态控制它们。CONF根据汽车共享DApp的需求创建资源配置计划,包括虚拟机的数量和详细的部署步骤。DApp使用特定的API来集成TIC超级账本结构的客户端SDK,并实例化分散网络,其存储数据库和规范系统。CONF还部署所需的虚拟机和容器,并执行持续监控,以检测阻碍微服务可扩展性的基础设施和资源性能异常。TIC在部署时提供两种通信方法一方面,TIC提供了一个RESTful API,它使用NodeJS的客户端SDK让超级账本结构与区块链进行通信,将链码中调用的所有函数进行另一方面,TIC利用React Native2框架将TIC适配器集成为特殊的客户端SDK,在客户端加密信息,并允许在将数据发送到区块链网络之前进行匿名化此外,该适配器允许调用链码中的每个函数并在平台上注册新用户。TIC还登记各种用户活动并通过RESTful API与SMART通信SMART利用TIC区块链网络中嵌入的经验痕迹来提供语义映射,该映射捕获汽车共享提供商和用户需求,这些需求源于需求(例如旅行,旅行者,请求)和供应(车辆)之间的时空不匹配。这样的上下文映射使汽车共享提供商能够通过个性化的端到端比如照片和短视频。 共享内容有各种目的,例如显示操作员车辆损坏、燃料水平或电池状态,或2https://reactnative.dev/。N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000135图二. 高级汽车共享用例架构。图三. ARTICONF汽车共享部署。结束旅行体验。此外,SMART的时空通信检测使汽车共享公司能够识别语义相似的客户(例如, 基于生活方式偏好),用于优化旅行团管理,并通过定制的移动选项预测旅行需求。此外,SMART提供信任度量,通过RESTful API计算和查询用户信誉声誉模型的一个重要目标是检测游说团体或利益集团,这些游说团体或利益集团支持恶意用户提高他们的声誉或评级。 一旦在社区中检测到这种行为,SMART就会降低其在声誉模型中的影响权重,并通过从以前的事实中学习来进一步消除或减轻它。TAC利用SMART工具处理的知识进行聚集、规范分析和可视化,通过动态可视化仪表板(例如,汽车租赁热图区域)。TAC地理空间微服务提供的见解包括停放汽车的坐标和地址、允许结束旅行的地点(没有惩罚)、结束建议目的地的旅行的奖励、开始或等待加入旅行的用户列表以及用户向平台发送消息时的位置。TAC时态微服务支持复杂的分析汽车共享社交网络,帮助避免交通堵塞,并利用季节性进行准确的交通预测[16]。TAC的最终目标是显示对社交媒体参与者行为和参与的指导性分析,帮助他们诊断绩效风险并改善协作、成功的可持续性和收入增长。TAC还与汽车共享社交媒体DApp互动,以识别外部因素(例如,天气预报)影响汽车的优化租赁3.3. 汽车共享工作流程场景让我们假设一个叫阿尔伯塔省的客户要求一辆车或参加旅行。她与DApp的交互触发了以下工作流程场景:1. DApp首先检查TIC发送的证书,这允许她使用钱包,然后处理请求。2. CONF在大量并发请求的情况下扩展平台,并通过平衡需求,复制API或增加数据库的容量来保持QoS,如果请求伴随着社交网络的使用。3. SMART会分析Alberta之前的行为,并在响应请求之前建立声誉评级同时,分析目的地的需求预测,并据此制定4. DApp使用TAC来建议阿尔伯塔省的最佳价格,以及基于SMART提供的分析的几个选项如果她决定改变她的目的地到一个更接近更苛刻的地区的位置,她会得到一个更好的价格。5. 最后,Alberta决定价格和行程,将它们与车辆的托管一起存储在智能合约中,并发布路线供其他用户加入。但是,她可以修改旅行的智能合约设置,直到开始时间。6. 在Alberta开始旅行后,DApp会从多个来源收集地理位置,例如汽车、司机和其他乘客。7. SMART分析这些数据以检测潜在的不一致或虚假信息。这些数据代表TIC提供的区块链网络上执行的智能合约的输入。8. 当阿尔伯塔完成旅行时,平台通过TIC和智能合约评估托管需要来自同一车辆的下一个用户的信息,该用户检查其状态并使用智能合约的新条目对其进行9. 最后,SMART将存储在区块链上的新数据用于阿尔伯塔省的下一次评估,影响她未来的声誉和行为。4. 汽车共享DApp实现图图4示出了汽车共享移动DApp的图形用户界面,其提供了四个界面以:N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000136见图4。汽车共享移动应用程序接口及其相关数据模型。1. 导入或创建与旅行有关的证书2. 导入差旅详细信息;3. 显示不同车主针对旅行计划的优惠4. 为用户提供上传内容(例如图像、视频、评论)的访问权限。以下部分描述了数据模型和原型实现,通过与ARTICORF工具的交互,准备和集成汽车共享DAPP。4.1. 汽车共享数据模型为了验证汽车共享原型,我们将Mockaroo3随机数据生成器和API模拟工具集成到其移动应用程序接口中。Mockaroo支持创建CSV、JSON和SQL格式的真实测试数据 我们使用Mockaroo生成了100000辆汽车,100000个用户,以及100000个报价,根据图1中的模式。四、测试数据集在Zenodo archive4上以JSON格式公开提供,以实现可重复性。汽车专用数据模式有八个字段:车牌、品牌、型号、颜色、车主标识符、座位数、制造年份和可用性状态。汽车报价数据模式包括八个字段:报价标识符、汽车牌照、每公里价格、每时间价格、起始坐标(经度和纬度)以及起始和结束位置(地址)。用户数据架构包含四个字段:用户标识符、余额、支付来源(使用PayPal RESTFul API5生成)和声誉(即,数值分数)。3https://www.mockaroo.com/。4https://doi.org/10.5281/zenodo.3689521。5https://developer.paypal.com/docs/api/payments/v1/。旅行数据模式是汽车、报价和用户数据模型的组合,由用户实例化,注册到区块链上,并由SMART和TAC工具用于分析目的(见图1)。5)。图五. 汽车共享出行数据模型。N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)10001374.2. 汽车共享TICTIC促进了一个可配置的区块链平台,支持在汽车共享联盟中动态添加和删除新组织以下章节中描述的TIC区块链服务为汽车共享DApp提供商和开发人员提供了一个先进的环境,可以快速部署(第4.2.1节)和配置(第4.2.2节)一个安全的许可区块链网络,以实现快速的DApp开发和集成。第4.2.4节中的策略管理提供了一个接口,用于添加和更新管理已部署的许可网络中参与节点第4.2.5节中的安全模型描述了通过加密对个人用户数据的匿名化第4.2.6节中的网络管理和区块链浏览器微服务管理和监控部署的区块链网络。最后,第节中描述的SDK和API4.2.6通过快速DApp集成简化智能合约开发流程。4.2.1. 区块链部署TIC使用Ansible [17]来管理区块链微服务的部署。Ansible是一个开源的配置管理、部署和编排工具,它使用安全外壳连接到配置服务器并运行任务。此外,Ansible是无代理的,无需在客户端上安装任何额外的软件或打开防火墙端口。这有助于汽车共享DApp提供商使用安全的外壳访问在远程公共或私有云基础设施上配置和部署TIC微服务。图图6展示了TIC工具用于区块链部署的关键Ansible组件:清单是由Ansible管理的主机Internet协议(IP)地址列表。Playbook是简单的文件,包含Ansible以YAML格式执行的任务描述。模块像包一样控制系统资源,或者使用剧本在远程主机上执行系统命令● 插件执行Ansible任务作为作业构建步骤。汽车共享DApp提供商通过使用主机的IP地址列表配置库存来启动区块链部署,这些主机在私有云或公共云提供商之间运行。 Ansible自动化引擎执行剧本任务,根据区块链平台要求配置主机,然后部署持久存储支持(GlusterFS)和Hyperledger Fabric微服务。为了实现这一点,TIC确定了与汽车共享联盟中样本组织的部署相关的几个连续阶段,如下所述。4.2.2. 区块链组织TIC部署的第一步涉及为参与汽车共享联盟的组织确定可靠且可扩展的架构 其要求可能取决于各种因素,如网络流量或地理分布。之后,TIC将资源分配委托给CONF。图图7示出了包括一个管理者和四个工作机器的汽车共享组织的原型架构。部署过程从这些机器上的GlusterFS开源分布式文件系统的编排开始,该系统以构建块的方式扩展以存储多个PB的数据[18]。GlusterFS充当区块链网络所需的通用凭证和证书以及汽车共享DApp所需的任何其他数据的云存储。4.2.3. 区块链服务配置一个简单的接口提供了对区块链开发的访问,并促进了超级账本结构微服务的配置,具有所需的数量和类型(即,背书人,提交人,锚)的同行,订购者,和汽车共享区块链网络。这样的接口简化了DApp提供商区块链的创建和部署,而无需处理底层基础设施的复杂性。图8示出了汽车共享组织的配置,包括:两个CA服务,如下:ORGCA为代理生成成员服务提供者(MSP)(即对等点、客户端、管理员)与区块链网络交互TLSCA,为相同的代理生成MSP,以建立内部或外部传输层安全(TLS)通信;一个实现Raft共识算法的排序服务;两个对等点服务:Peer 1作为锚点和提交者对等点,Peer 2作为背书者对等点;命令行界面(CLI)服务,用于将链码(智能合约)安装或实例化到区块链上。4.2.4. 访问控制策略与网络中的任何节点验证生成的交易的公共区块链不同,许可区块链需要集体机制来控制网络管理及其操作。参与许可区块链网络的组织需要一个适当的治理模型,以定义它们如何就操作、交易、更新、访问权限等达成一致。 它们通过包含各自节点对网络进行任何更改所需的规则的策略来实现这一点。策略允许成员对可以更新或访问部署的区块链网络的组织的选择执行决策它们包括可以访问资源的组织列表,更新智能合约所需的组织协议以及交易和渠道。来自每个组织的数字签名集附加到交易,满足网络同意的治理,确保遵守政策。4.2.5. 安全模型区块链有两个认证机构服务ORGCA和TLSCA,如第4.2.3节所述。 网络参与者或组织的用户使用这些认证机构来实现用于验证、签名和身份证明的密码算法,通过在通道级别上运行的MSP过程和订购服务来实现。MSP流程由一组协议和加密机制组成,用于在整个部署的区块链网络中验证和发布身份和证书。这确保了所使用的身份在其定义的范围内具有访问权限。此外,TIC的SDK适配器提供了一个选项,可以在将数据添加到区块链分类账之前使用用户密钥加密数据,这在敏感个人数据的匿名化中特别有用。 在用户注册或登录时,SMART会请求用户访问其区块链分类账数据以进行分析的权限。 用户通过与SMART共享密钥并使其能够访问加密的分类账数据并将其用于分析来授予此权限。4.2.6. Ansible部署4.2.6.1. 区块链平台设置。 四个剧本准备了分配的资源,并具备为业务配置建立区块链平台的先决条件:根据操作系统类型(例如,Debian,Centos);●●●●●●●●●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000138见图6。TIC(信任和集成控制器)区块链部署管理。图第七章 TIC(信任与集成控制器)汽车共享资源分配架构。提取所需的Hyperledger Fabric服务的Docker镜像,部署为即插即用的模块化组件;为区块链网络部署GlusterFS云存储集群;● 根据业务配置生成Docker服务。4.2.6.2. Hyperledger Fabric服务。多个剧本在网络中部署hyperledgerfabric Docker服务,如下所示:● 生成两个认证机构服务,如前所述;部署CLI服务,将智能合约安装或实例化到区块链网络上,定义控制汽车共享业务对象生命周期增加或更新通过私人通信在多个网络成员之间进行保密和私人交易的渠道添加或更新系统策略,并使用一组规则来决定哪些组织可以更新或访问交换矩阵网络。4.2.6.3. 可视化服务。 两个剧本催生了搬运工,6生成实现Raft [19]共识算法的订购服务portainer代理和另外两个剧本产生了超级账本根据业务配置部署对等服务,例如,一个对等点充当锚点和提交者(Peer1),另一个对等点充当提交者(Committer)。作为背书人的对等体(对等体2);6https://www.portainer.io。●●●●●●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)1000139见图8。TIC(信任和集成控制器)超级账本结构服务配置,用于示例汽车共享组织。explorer7区块链可视化服务。 图 9表示TIC在管理器机器上部署的各种Docker hyperledger可视化服务的快照,以及在四个工作机器上部署的hyperledger fabric服务的快照,如下所示:工作机器1上的基于筏的排序器服务;工作机器2上的CLI和ORGCA服务CouchDB服务在工作机器3上存储区块链分类账;锚点和提交者Peer 1,背书者Peer 2和TLSCA服务在工作机器4上。4.2.6.4. 部署验证。为了根据其业务配置验证区块链网络的部署,超级账本浏览器服务提供了区块链指标的可视化,如参与节点,交易,区块和链码的数量(见图2)。 10)。汽车共享DApp提供商通过机密凭证和端口访问超级账本探索者服务超级账本浏览器为部署的区块链网络提供交互式可视化界面,用于监控和验证部署的汽车共享区块链网络。首先,它显示了区块链内创建的区块和交易数量的摘要,并报告了网络内的活动节点和部署的链码。4.2.6.5. 共享汽车链码安装。 TIC通过CLI服务促进汽车共享链码的安装和实例化,并使用超级账本浏览器进行验证。 这些智能合约实现了汽车共享DApp背后的业务逻辑。汽车共享DApp提供商可以通过 portainer管理服务CLI安装,实例化和更新智能合约。4.2.6.6. TIC微服务管理。网络管理容器提供所部署网络的所有微服务的动态概览(参见图11)。对于每个微服务,它报告它们的状态,健康状况和副本数量。此外,它还提供了根据业务需求动态更新特定微服务的功能,特别适用于微调微服务参数以获得更好的性能(例如升级,降级)。4.2.6.7. 测试节点SDK。 TIC支持移动和Web的整合通过NodeSDK使用区块链网络的应用程序它还提供了基本的帮助库,用于将用户注册到区块链,查询或调用链码以便于集成,以及验证汽车共享原型实现。同样,随着业务在不同地理区域的增长,它可以动态地配置和添加组织到汽车共享联盟。4.3. CONF汽车共享我们在下面描述了一个具体的汽车共享场景,它在高峰时段的反应时间有所改善,使用Postman8协作平台进行API开发。在本例中,CONF检测到指标数据库上的负载增加,这会显著影响QoS和用户体验,并通过四个步骤缓解步骤1. DApp提供商在云应用拓扑和配置规范(TOSCA)中指定应用程序的高级描述,而无需底层软件依赖关系或基础设施。步骤2.应用程序提供商使用CONF提供的标识符请求计划。CONF解决了所有的约束,并提供了一个计划,其中包含运行应用程序的基础设施和软件定义在本例中,CONF检测到应用程序数据库中的负载增加,并在尽可能靠近其源的位置步骤3. 基础设施供应商根据可用的云提供商执行此计划步骤4. 配 置 完成后,客户端请求在Kubernetes集群上部署汽车共享DApp。图图12显示了Kubernetes仪表板以及部署的指标数据库和应用程序状态(例如,部署、服务和Pod的状态)。4.4. 智能汽车共享SMART为汽车共享DApp提供商提供业务预测和支持 为了实现这一点,它从原始区块链交易中提取信息,并将其转换为更具表达力的结构化表示。从本质上讲,SMART利用了TIC区块链中嵌入的汽车共享DApp用户活动的经验性特征作为不可变的痕迹,例如图1和图2所示的数据模型。4和5.4.4.1. SMART建筑工作流程SMART架构工作流程遵循三个步骤:区块链交易的语义链接[20]和语境化[21];基于上下文相似性检测社区,并为DApp用户组分配角色;● 上下文社区的时间分解为阶段。图图13显示了SMART工作流程,用于语义链接、上下文化、社区角色检测和DApp事务的时间阶段抽象。最初,SMART从区块链中收集半结构化的交易数据,将它们分成独特的上下文(例如,位置、时间戳),并通过不同的上下文在语义上将它们链接起来。反过来,它识别出独特的DApp用户角色,代表特定背景下的独特行为模式。此外,SMART将表示为每个单独上下文的节点的事务聚类,其中每个聚类表示具有类似属性的事务(例如,loca- tions,times,prices,values).例如,在地理位置上下文中,解释性聚类可以跨越城市C的唯一区D。7https://www.hyperledger.org/use/explorer。8https://www.postman.com/。●●●●●●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)10001310-见图9。 TIC(信任和集成控制器)部署的Docker可视化。见图10。 TIC(信任和集成控制器)Hyperledger Explorer部署验证。因此,执行事务的用户集群接收标签CD. 我们选择标记集群而不是DApp用户,因为直接根据交易标记用户可能会侵入并损害他们的匿名性。 我们进一步在时间上将标记的集群组划分为阶段,其中一个阶段仅包含特定时间间隔内的事务。在时间上划分的阶段允许随后的阶段的比较和集群的演变(例如,增长,收缩)的发现。这一过程使SMART不仅能够了解社交媒体用户在单一环境中不断变化的行为模式,而且还可以跨环境了解。4.4.2. 语义链接与语境化SMART探索了多层上下文语义链接[22]和原始区块链交易的 为此,它定义了一组显示DApp事务的不同上下文的层。此外,SMART联合考虑所有网络实体的上下文,他们的社会相似性强度为了定义语义链接,SMART考虑跨上下文层的边的不同语义标签,其中相似的语义标签保持在单个层内。 SMART提供了一个完全互连的网络,其中所有层包含所有节点,遵循对角耦合模型,使得层间边缘仅存在于节点和它们的对应物之间。该模型还采用了分类耦合模型,其中层间边缘存在于任何一对层之间,并且每层中的对之间的链接描述相似强度。图图14显示了汽车共享DApp的活动轨迹,表示为具有六个标识层的多层网络图:L1-信誉代表每个用户使用共享汽车应用获得的信用积分;● L2-用户代表匿名,作为唯一的用户标识符;● L3-StartingPoints是每个用户旅行的源位置● L4-时间显示每个旅行源位置的时间戳●N. Saurabh等人区块链:研究与应用2(2021)10001311见图11。TIC(信任和集成控制器)监控和微服务的portainer管理。见图12。CONF(co-located and orchestrated network fabric)Kubernetes
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