区块链在医疗保健和物联网中的综述研究:阵列14（2022）100139

阵列14（2022）100139医疗保健和物联网中的区块链：系统性文献综述恩达莱·米蒂库·阿德雷亚的斯亚贝巴，埃塞俄比亚A R T I C L EI N FO关键词：集成区块链和物联网区块链中的数据管理区块链和医疗保健区块链和物联网区块链与智慧城市药品供应链管理&A B S T R A C T区块链技术是一项备受推崇的技术，拥有大量令人兴奋的功能。本文分析了趋势，并强调了物联网和医疗保健中区块链部署的潜在好处。根据文献，区块链技术主要用于医疗保健和物联网的数据管理操作，特别是提高数据安全性，包括数据完整性，访问控制和隐私保护。在这两个领域中，应用了六种此外，出版物强调了区块链和物联网（包括健康物联网）如何以综合方式使用。有三种整合机制被认为可以实现这一目标。这些解决方案包括将区块链完全集成到物联网设备之间的数据交换中，以及仅将其用于元数据存储。物联网最常覆盖的领域是智能城市，其中区块链被用于改善实时数据共享和电力交易等。此外，据了解，尽管区块链在医疗保健领域有许多好处，但作者通常将其用于药品供应链管理和数据管理目的，以避免伪造和授权患者使用他们的数据。1. 介绍区块链技术是一项广受赞誉的技术进步，预计将从根本上彻底改变人类活动和关系[1，2]。因此，学术界、开发人员和从业人员对该技术的兴趣越来越高。因此，设计了许多平台，系统和原型。其中最著名的平台是比特币，以太坊和超级账本，所有这些都影响了区块链使用的各种问题。随着比特币的出现，区块链技术成为加密货币的基础。在此之后，以太坊重新引入了智能合约，重塑了区块链的使用方式，各种基于智能合约的应用程序的出现，如众筹和智能物业。随后，它扩展到各种应用领域，包括工业，医疗保健和供应链，被称为区块链3.0[3]。这一进展是计算机和经济学原理进步的结果，最值得注意的是对等网络、非对称加密、共识协议、分散存储、分散计算智能合约和激励系统[4]。&这篇评论文章讨论了区块链在单一应用领域（即医疗保健）以及区块链和物联网同时使用的其他领域中的使用。这是特别强调智慧城市和药品供应链，这是区块链在物联网和医疗保健领域的两个最显著的应用。区块链技术在物联网环境中的应用是通过整合这两种技术而实现的。因此，本文将探讨将区块链与物联网集成的多种方法，这些方法可用于一系列应用领域。集成方法在区块链在整个系统中的作用、区块链参与物联网设备之间数据交换的程度以及系统对区块链服务提供的重视程度方面有所不同。在这篇评论中讨论的整合机制进行了广泛的分类，根据现有的文献观察。安全性是区块链可以为医疗保健和物联网提供的好处之一。该权益涵盖各种主题，包括数据、系统和网络的保护。数据安全是数据管理的重要组成部分。数据管理在这篇评论中被介绍为数据的获取、处理、传播、检索、安全和存储。出于各种原因，有必要加强医疗保健和物联网环境中的所有数据管理活动。例如，在医疗保健中，缺乏唯一的患者身份，无法提供支持系统之间语法和语义互操作性的消息传递，以及缺乏数据编码标准，这些都可以被视为障碍[5]。存在 大量生成异构数据的设备，电子邮件地址：eaderea@yahoo.com。https://doi.org/10.1016/j.array.2022.100139接收日期：2021年10月6日;接收日期：2022年1月21日;接受日期：2022年3月4日2022年3月12日在线提供2590-0056/© 2022作者。爱思唯尔公司出版这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）的开放获取文章。可在ScienceDirect上获得目录列表阵列期刊主页：www.sciencedirect.com/journal/arrayE.M. 阿代尔阵列14（2022）1001392同时在在线和离线模式下运行会使物联网环境中的数据管理任务复杂化。因此，需要更有效的数据管理方法。一些作者主张将基于区块链的系统作为一种解决方案。本文讨论了区块链在医疗保健和物联网中智慧城市和药品供应链管理都面临着多层面的挑战。这些问题从技术问题（如大数据爆炸）到经济问题（如财务损失）， 这是伪造产品的结果。下图（图1）展示了区块链出现之前存在的问题和解决方案。最近，区块链已被单独使用或与智慧城市和药品供应链中的现有解决方案结合使用，以解决其中的一些问题。出于这些目的使用区块链是由其定性特征驱动的，这些特征包括系统的可靠性、鲁棒性和容错能力，在此基础上发展[6 然而，设计基于区块链的医疗保健和物联网领域的系统存在几个挑战，是的文献中描述最多的主要问题包括确保机密性，提高吞吐量和可扩展性，有限的存储容量以及缺乏监管指导。尽管面临挑战，但医疗保健和物联网领域正在开发各种系统和原型。除了展示区块链为这两个领域带来的好处外，本文还讨论了它如何用于各种应用程序。因此，审查安排如下。在此介绍之后，提供了关于区块链技术、物联网和健康信息技术（HIT）的接下来，冰毒-描述了准备这篇综述所遵循的odology。随后的审查结果，其中包括一个完整的摘要，重新查看的 调查结果。 后 即， 后续部分 包括审查讨论、未决问题、结论和局限性。1.1. 前几次审查尽管区块链是一个相对较新的研究课题，但在2010年，特别是在某些应用领域。 此外，还有一些研究专注于特定应用领域内的特定问题。在满足方法学章节中概述的筛选标准后选择的综述如下所示（表1）。因此，这些综述被列入长名单，可能有必要对这些综述进行一次三级综述，以评估所涉及的领域和迄今为止所进行研究的局限性，与Kitchenham B所做的相同等[20]。尽管进行了大量的审查，但仍有一些问题在以前的审查中没有得到解决据指出，以前的审查。a. 回避显示研究的缺陷，这些研究一直在创造[21]所谓而不是像参考文献[22]所描述的那样建造它。b. Don’t demonstrate the pattern being trending in developing artifactsin specific applicationc. Don’t enquire about the relative performances of prototypes or sys-temsd. 不知何故，他们用于将知识从已知的地方部署到未知的地方。此外，如表1所示，没有任何评论彻底解决了区块链和物联网的集成问题。此外，数据管理活动也没有完全涵盖。当孤立地考虑数据安全性时，作者在参考文献。[11，12]在一定程度上解决了这个问题。然而，[11]并没有详细介绍基于区块链的物联网安全解决方案。根据作者的说法，这是因为缺乏专门用于区块链实际使用的出版物，因此大多数作品都集中在说明与其使用相关的好处。另一方面[12]，从区块链的使用目的和用于解决安全问题的方法方面讨论了安全性。虽然该出版物涵盖了各种图1.一、 智慧城市和药品供应链中的一些挑战和解决方案。E.M. 阿代尔阵列14（2022）1001393表1选定的先前审查清单[9但是，它没有充分涵盖数据完整性。因此，这种差距的存在促成了这次审查。此外，进行此审查对于解决上述几个短缺问题以及：1. 描述实例化发展的趋势。2. 阐述区块链如何用于数据管理，特别是用于维护数据安全、访问控制以及系统和用户的隐私保护。3. 描述集成区块链和物联网以统一使用的方法。4. 作为未来研究的基础，未来研究将针对选定应用领域1.2. 贡献随着实现上述目标，这种重新审视有助于填补某些可见的差距，目前的文献。其中包括缺乏对基于区块链的系统中访问控制和数据完整性的文献的全面审查，以及缺乏对区块链和物联网集成的全面审查。此外，它有助于更好地了解其他问题，例如基于区块链的系统中使用的隐私保护技术。以下是一些重要贡献。1. 区块链研究的主要焦点是数据管理。本综述讨论了主要的数据管理活动，以及用于改进这些活动的技术。2. 数据安全是数据管理的一个重要方面。在这方面，委员会注意到，值得注意的是，大多数文献集中在三个子系统上。这些包括数据完整性、访问控制和隐私保护。本文综述了这三个领域中使用的方法的分类。3. 在审查过程中，发现智慧城市和药品供应链管理分别是物联网和医疗保健领域最突出的领域。因此，这两个问题在本次审查中被视为特殊问题4. 在整个审查过程中，发现了几个方面影响基于区块链的系统的设计。因此，这些因素被指定。2. 背景本节综述提供了区块链、物联网和健康信息技术（HIT）的背景信息。这包括 讨论区块链的核心组件，物联网的特征和HIT。2.1. 区块链区块链技术没有一个被广泛认可的定义。到目前为止，不同的作者曾经提出过不同的主题。对于一些人来说，如[11，25，26]，区块链是一种分布式数字技术，E.M. 阿代尔阵列14（2022）1001394账本其他人，包括[27管理技术表2区块链治理和许可源之间的比较[38]。Permission-less许可这些差异是由于作者考虑区块链的角度以及技术的不断发展而产生的，这使得它成为一个移动的目标。如前所述，区块链技术已经从区块链1.0发展到区块链3.0。发展是在各个方面，特别是那些作为区块链在Refs中的基础。[32 虽然概念虽然这些技术是多种多样的，但点对点网络、分布式账本、共识机制、智能合约以及应用领域或用途都可以被认为是关键的。公开·对数据访问或交易没有限制• 共识仅限于某些选定的节点隐私·数据访问限制，写作和验证是普遍的• 参与协商一致是由业主表3• 对访问、交易或验证没有限制• 对访问和谁可以进行交易• 对参与协商一致机制2.1.1. 对等网络从本质上讲，区块链是一个点对点网络。P2P网络具有多种拓扑结构、节点之间的通信模式以及参与的节点类型。主要有三种网络拓扑，即集中式、分散式结构化和分散式非结构化[35]。在集中式对等网络中，中央目录服务器跟踪网络资源及其地址。然而，在去中心化结构化拓扑中，不存在中心目录服务器，而是利用其中所选节点维护包含关于资源放置的信息的分布式哈希表（DHT）的结构。另一方面，对于分散的非结构化拓扑，没有中央目录服务器，也没有指示数据位置的文件放置指南。相反，有一个灵活的规则允许节点自由地进入和退出网络，节点可以匿名加入网络。在P2P网络中，存在多个节点参与的情况。在这些情况下，使用诸如聚类之类的策略来使网络可管理。经常使用的聚类技术包括基于分区、基于密度、基于层次和基于网格的聚类[36]。拓扑对节点的通信方式有影响后从目录服务器接收关于数据位置的信息，集中式P2P网络中的节点可以发起直接交互。分布式哈希表是在一个分散的结构化拓扑中使用键和值格式在节点上维护的。键用于表示有关值或数据的信息。节点通过利用存储在其中的信息来获得对数据的访问。在去中心化的非结构化网络中，通信是使用泛洪、闲聊和随机游走等技术来完成的。这种配置中的节点随机将其消息传递给其他节点。P2P网络还可以基于所涉及的对等体类型被表征为同构或异构。同构网络由具有相似存储、计算、通信、感知和能量能力的节点定义。在异构网络中，节点之间的上述问题之一存在变化[37]。如前所述，对等体可以自由地加入分散的非结构化P2P网络。相比之下，集中式P2P网络中的对等点需要获得许可。点对点的这种属性被区块链继承。此外，治理模型被用于对区块链进行分类。因此，区块链系统可以根据许可的存在和遵循的网络治理大致分为两类。根据权限的存在，有两种类型，即许可和无许可。按照治理，也有两种，公的和私的。参考文献[38]中对两者进行了比较，下表（表2）中描述了改编版本。2.1.2. 分布式账本分布式账本由一组交易形成的区块组成。为了更好地理解区块和交易，下表（表3）中列出了每个区块和交易的内容。如上所述，交易的Merkle根哈希值和区块和交易的内容Source [39]。块头部名称描述版本块版本号Hash区块Parenthash前一个区块工作量证明目标难度时间戳区块创建时间Merkle root交易的Merkle树的根Nonce工作量证明的随机计数器区块体：交易交易1，交易2事务处理题头Hash交易区块编号包含交易的订单区块中的交易交易的创建时间陈先生接收者签名签名{交易有效载荷数据1，数据2..数据n前一个块的散列值包含在块报头中。这确保了交易和区块的不变性和安全性。的区块的创建取决于数学难题的解决，其难度级别在区块的标题中指定。挖矿是创建区块的过程。 这是一个加密完成-通过计算一个小于指定难度级别的值来图形化。挖掘过程消耗时间和处理能力，因此，解决难题的参与者在提交证据后获得工作补偿。然而，值得注意的是，块的内容在平台之间是不同的。例如，在以太坊中，除了父母的区块哈希之外，还包括父母的兄弟的哈希。另夕h以太坊和奇偶校验中的交易树是使用Patricia-Merkle树，但在Hyperledger中，使用Bucket-Merkle树[33]。这样做是为了提高交易搜索和更新的效率。2.1.3. 共识机制共识在区块链中用于确保节点同意区块的有效性。共识方法的范围从那些本质上完全计算的方法（如工作量证明）到那些基于通信的方法（如实用拜占庭容错（PBFT））[32，33]。两者之间有各种共识机制，包括权益证明（PoS），阈值中继和燃烧证明。随着流行的，审查文献利用其增强的变体。关于这一点，还有其他高质量的评论，如[40，41]，可以参考以澄清。E.M. 阿代尔阵列14（2022）10013952.1.4. 智能合约智能合约可以被认为是一个自动调用的过程，在交易执行时启动所有区块链系统都支持智能合约;然而，它们在编写智能合约的语言和执行环境方面有所不同。Solidity、Golang 、Serpent、Java 、Python和LLL是最常用的智能合约语言。有许多可用的执行环境，包括以太坊虚拟机（EVM），Java虚拟机（JVM），Docker Image和Haskell执行环境[32，33]。2.1.5. 区块链的应用领域和使用如前所述，区块链的进步主要体现在其应用领域的增长和使用目的上。区块链应用的应用领域和目的对上述基本的区块链问题产生影响。在这种情况下，医疗保健、金融系统和数字版权管理等某些部门需要使用集中式对等网络或许可的私有区块链。在这种情况下，在中央服务器上使用单个分类帐，对等点维护Meta数据或指向其数据的指针。参考文献[42]还建议在银行业中采用分散的结构化拓扑，其中可以采用DHT来维护对可以通过区块链访问的数据的引用。数据可以存储在集中式存储中，例如云或随机选择的节点中，并利用DHT来增强数据可用性[43]。去中心化的非结构化拓扑是在加密货币和一些涉及多个节点的物联网环境中开发基于区块链的架构设计的最常见方式。类似于上面提到的聚类技术也用于区块链系统[44]。上述通信方法在使用区块链技术的情况下同样适用。从这个角度来看，比特币可以被视为一个去中心化的非结构化P2P网络的例子，在这个网络中，交易通过闲聊广播给参与者。类似地，在Hyperledger Fabric中使用gossip来当新的对等体加入网络时分发元数据，并构建和维护其他对等体的本地视图[45]。 下图（图2）描述了区块链的基本组件。2.2. 物联网（IoT）物联网是未来互联网的一个子集，其中在物联网中，涉及许多软件、中间件和硬件设备众所周知，物联网设备具有基本的限制，例如有限的内存空间，较差的处理能力和有限的电池寿命[47]。此外，它们通常是分散的，可能位于各种地理位置的开放环境中。这是一项相对较新的技术[48]。因此，它们很容易受到攻击，其安全方法必须考虑到这些问题。此外，设备之间的通信可以基于自组织IP协议[49]，诸如近场通信（NFC）、蓝牙、IEEE 802.15.4、Wi-Fi、ZigBee和6LoWPAN [50]。此外，自组织通信可以通过互联网、移动通信网络、卫星网络或无线网络发生[51]。这种通信有可能使信息系统受到入侵和篡改数据等此外，由于缺乏广泛认可的分层，对于物联网的方案，它们之间存在架构差异[52]。根据许多出版物，物联网设备由三层组成：应用层，网络层和感知层[52]。智能能源、医疗保健和智能城市都是参考文献[53]中应用层的示例。另一方面，网络层包括路由器、交换机、网关和防火墙等设备。嵌入式系统和传感器包括在感知层中。尽管这种广泛的分层，有些人添加了业务层，服务管理层或中间件层，以及一个物理层。分层的变化可归因于多种原因，包括物联网设备这种不匹配暴露了图二. 区块链的基本组成部分。E.M. 阿代尔阵列14（2022）1001396物联网设备进行攻击，并阻止它们安全地进行通信。此外，与共享一些操作系统的传统设备不同，物联网中没有大量设备使用的主导操作系统[54]。此外，缺乏具体的数据格式。因此，在它们之间建立互操作性是具有挑战性的[47]。已经使用的一种选择是使用中间件来促进物联网设备的集成[48]，尽管这具有固有的安全问题。尽管已经做出了许多其他努力，但区块链技术最近被认为是一种可能的技术。解决上述一些挑战的方法2.3. 卫生信息技术（HIT）几十年来，健康信息技术（HIT）一直是各种研究的焦点。在整个过程中，已经设计和实施了各种系统。其中几个包括电子健康记录（EHR），计算机化供应商订单输入（CPOE），电子病历（EMR），临床决策支持，电子结果报告，电子处方，个人健康记录（PHR），移动计算，远程医疗（远程监测），电子健康通信、数据交换网络、知识检索系统和健康管理信息系统[55此外，还有其他的，如电子药物管理电子病历（eMAR）和图像存储和通信系统（PACS）[58]。最近，作为HIT的子集的健康IoT（HIoT）正在被同步利用，其中嵌入式医疗设备、传感器和支持IoT的可穿戴设备通过长距离和短距离通信技术连接。在HIoT中，与任何物联网环境相同，使用传感器，但它们采取两种形式，即可穿戴和可植入。参考文献[59]将可穿戴传感器分为五组，即脉搏传感器、呼吸率传感器、体温传感器、血压传感器和脉搏血氧饱和度传感器。HIT的总体目标是实现减少医疗差错、改善患者结局、加强患者护理、提高医生工作效率、增加医院价值以及改善医院运营和财务绩效等效益[56，58]。当单独考虑健康物联网时，它可以实现分类，患者监测，人员监测，疾病传播建模和遏制，通过提供实时健康状态和预测信息来帮助从业者，并为流行病场景中的政策决策提供信息，如参考文献[60]所述。一般来说[58]，证明HIT在聚合时是有效的。然而，人们已经注意到使用中的碎片化已经有很长一段时间了，政府已经通过了改善提供者之间健康信息交换的倡议[61]。在这种情况下，很难明确界定在特定系统中应保留哪些信息。 例如，参考文献[62]指出，许多供应商将EHR视为内部系统。从另一个角度来看，PHR消耗来自各种系统的数据，包括EHR，因此EHR具有对PHR有用的数据[5，63]。此外，还发现一种系统可以诱导使用另一种系统。例如，eMAR和PACS促进了EMR和CPOE的使用[58]。各种重复信息和依赖性的存在使集成成为必要。尽管有这种必要性，但系统集成并不常见[5，62]。此外，尽管作出了努力，但技术和非技术挑战在多个层面上表现出来。在系统层面，不正确的工作流程设计和集成，加上HIT进度的不匹配以及不同系统和集成系统中安全和隐私问题的复杂性，阻碍了集成[64]。系统之间的数据集成受到以下因素的阻碍：缺乏唯一的患者标识、缺乏允许系统之间语法和语义兼容性的消息传递以及缺乏数据编码标准[5]。尽管其罕见，但在整合工作中，通常会考虑医疗保健的不同利益相关者，他们可被归类为主要利益相关者，如提供者、供应商（健康数据的保管人或保管人）和患者;此外，在HIT中具有间接作用的次要利益相关者，如保险公司、卫生当局、临床研究人员和技术供应商[5]。这些利益相关者有不同的利益和不断变化的信息需求，因此HIT应该解决这些问题。例如，随着时间的推移，患者的角色已经从医疗保健信息的接收者转变为积极的参与者。[62]第62话参考文献[65]中还记录了患者任务风险和停留时间因此，必须进行考虑到各种利益的审议。因此，区块链被视为以各种方式开发以患者为中心的系统的工具，包括管理数字访问规则，提高数据可用性，增加数据流动性，以及分配唯一的患者身份[66]，所有这些都将在下面更详细地讨论3. 方法包括[3，67]在内的许多作者都强调了区块链的普遍性，因此，一些出版物涉及了不同的潜在应用领域。这增加了出版物的数量;因此，作者必须从大量文献中进行选择，以便进行深入的审查。为此，应用领域、进行文献检索的技术以及所收集文献的筛选程序如下。3.1. 搜索策略和应用领域选择一开始，通过定制参考文献中提出的建议来设计文献检索策略。[68-70 ]。因此，最初，在2018年12月，通过使用关键词“区块链”对下文描述的各种数据库进行文献检索，产生了大量文件。首先从文献的应用领域、语言、影响因素等方面对所收集的文献进行筛选，的部分。随后，通过阅读它们的标题和摘要，剩余的出版物按照其应用领域进行了分类，如加密货币，物联网，医疗保健，智能合约，供应链管理，银行和金融，工业和其他领域。接下来，进行分析阅读，以决定哪些应用领域需要进一步审查。在这方面，尽管大多数出版物都涉及加密货币，但本次审查的范围是那些通常被归类为区块链3.0的出版物。在这类应用中，最突出的用途是医疗保健和使用区块链以及物联网。在整理好文档，从区块链3.0中选择应用领域后，开始了第二次搜索。这是一年后，在2019年 12月用搜索短语进行的它们是：“物联网中的区块链”和“医疗保健中的区块链”。这是与必要的向前和向后搜索一起完成的。的之所以在一年的时间间隔内进行第二次搜索，是为了了解区块链在应用领域的概念化和使用趋势的转变。在两次检索之间，进行了分析性阅读，以更好地掌握主题，并建立文件排除或删除的标准[69]。获得并提供了来自应用领域的其他支持性文献，以根据通过分析阅读获得的知识证实综述。当发现先前的信息和涉及区块链的出版物之间存在差距时，会消耗更多的出版物来完成评估，并在先前的知识和区块链使用的新兴趋势之间建立联系。E.M. 阿代尔阵列14（2022）10013973.2. 入选标准主要出版物的入选标准如下。根据出版物和书籍或书籍章节的源数据库，属于申请领域并在期刊上发表的影响因子大于1.0的出版物有资格进行进一步处理。然而，如参考文献[68]所述，会议论文被谨慎考虑，但那些由值得信赖的专业协会组织的论文，如AIS、ACM、IEEE、ICIS、INFORM等，如参考文献[71]所建议的，有资格进行下一步处理。然而，他们也根据谷歌h-5指数进行了评估，其中包括那些在指数中获得10或更多的人。制定这种质量要求对一些问题产生了影响，包括有价值的出版物被非自愿地排除在排名较低除了影响因子1.0标准之外在Ref中显示 [70]作为排除的一个例子，没有截止水平来指定期刊的质量，它会定期变化。此外，h-5指数很少使用。由于这些为了消除人们的担忧，某些高质量的论文可能会被删除，尽管这对审查的可复制性没有影响尽管如此，对于通过上述标准的出版物，进行了评估。批判性评估在[69，第265页]中被详细阐述，作为一种有助于扩大“对已知内容、知识是如何获得的、产生了什么类型的知识、知识有多有用”的分析的方式。不同 类型 的 知识 是 在 理解 在 解释一个感兴趣的问题以及现有知识的边界和弱点在哪里。对文学进行批判性分析的原因是为了理解已经获得的知识从将区块链用于应用领域，理解区块链已经彻底改变应用领域的水平，并了解由构造（词汇和符号），模型（抽象和表示），方法（算法和实践）和实例化（实现和原型系统）组成的工件的开发方式[72]。批判性评估使作者能够进行第二次评估，帮助筛选出相关性较低且缺乏深度的出版物。在这方面[73编写本文所遵循的步骤见图3.4. 结果所审查的出版物涵盖了一些共同的主题和其他应用特定的问题。本节总结了文献综述的结果。4.1. 综述的出版物由于物联网中的区块链应用仍处于起步阶段，很少有举措超越概念验证或图三. 审查过程中采取的步骤。E.M. 阿代尔阵列14（2022）1001398技术准备阶段（TRL）[52]。然而，在通常被归类为区块链3.0的所有应用领域中，这是最普遍的用途。该领域的文章涉及更广泛的子领域，包括区块链如何与物联网集成，物联网数据如何管理，物联网安全以及智能城市相关的挑战。区块链技术有可能带来巨大变化的另一个领域是医疗保健。区块链技术主要用于医疗保健管理数据。下表列出了讨论区块链技术在这两个领域的适用性的出版物列表（表4）。在物联网中，最常见的主题包括提供有关区块链对物联网的好处的实质性信息，以及设计有助于增强物联网数据安全性的系统。此外，各种出版物展示了区块链与物联网的集成。此外，一些论文解释了智慧城市相关的用途。所有这些都有更详细的介绍。另一方面，一些作者讨论了在医疗保健中使用区块链的潜在好处。为了实现这一目标，区块链技术的潜在好处包括能够开发一个可靠、安全、不可变、鲁棒的单点故障，以及基于激励的分散和用户管理的数据来源系统。 此外，它还改善了药物供应链，充当医学研究，临床试验和同意管理的数据库，并可用作平台用于医疗支付系统，简化保险索赔处理，并安全地共享和存储医疗记录[6此外，它还通过以下方式增强了数据可用性并实现了患者身份分配通过即时访问临床信息促进数据不变性[66]。然而，正如参考文献中所讨论的那样，区块链在医疗保健中的使用并非没有挑战。[6、7、77]。保持机密性是一个问题，增加基于区块链的系统的吞吐量和可扩展性也是一个问题。此外，安全问题和有限的存储空间使得难以存储足够大的图像数据以在区块链上进行维护，成本效益是另一个问题。4.2. 将区块链与IoT虽然作者在物联网环境中应用区块链，但他们认为这样做的方式将使他们能够利用与同时使用这两种技术相关的好处。然而，他们的决定取决于他们旨在开发实例化的应用程序领域、所需的延迟和吞吐量、应用领域考虑到这一点，两篇文章试图将区块链和物联网的集成方法分为三个不同的类别。一方面[81]，根据物联网设备之间数据交换过程中流经区块链的数据量对集成解决方案进行分类。另一方面[135]，将区块链与云服务提供进行比较。这两种方法并不相互排斥;表4主要文献列表。用途出版物侧重于物联网医疗保健相反，它们是相辅相成的。例如，虽然[81]强调区块链和物联网设备之间的关系[135]，但将物联网设备的关联扩展到云。为此，在第一种集成方式中，虽然物联网设备之间的正常通信是完整的，即在物联网设备之间的数据交换中，区块链不起作用，而是充当一些数据或实际数据的元数据的存储介质;以及 这 是 通常 称为 链下 使用 [81]. 延长这个与云的关系，在这种集成方法中，区块链被认为是主要的服务出口，而不是它协助云，这是称为区块链上的云（CoB）[135]。第二种架构允许区块链的重要参与;因此，通过物联网设备之间的交互创建的所有数据都通过它。与云相比，在这种架构中，区块链作为服务提供的中心渠道，但从云获得分析和虚拟化服务，这在参考文献[135]中被称为云上区块链（BoC）。在最后一种情况下，区块链和物联网设备上都发生了公平的数据交换，这使得两种技术的质量能够同时和直接利用。从云对抗区块链支配的角度来看，这种方法在参考文献1中被称为混合[135]这是一个很好的例子。虽然推广是困难的，但在文献中注意到，集成区块链和物联网的系统属于上面讨论的一种或多种方法（表5）。4.3. 区块链和IT安全物联网是安全相关文献的主题，特别强调数据安全。然而，区块链技术可以用于解决各种额外的安全问题。本节讨论利用区块链实现这一目标的好处。但是，以下关于数据管理的部分将讨论数据安全性。在[11]中，讨论了与物联网相关的安全挑战以及区块链技术可以帮助克服这些挑战的方式。类似地[12]，对区块链应用于安全目的的文献进行了回顾，重点是物联网安全。许多其他研究，包括[46，47，102，106]，强调了区块链技术在物联网安全领域的潜在安全优势。因此，在这方面产生了以下好处在区块链上维护的交易的不变性可以在其整个生命周期中实现对物的身份（IDoT）的注册、跟踪和管理。密码学和分布式账本技术的使用赋予物联网设备容错能力;智能合约的使用有助于用户授权，维护软件完整性，增强软件同步和隐私;基于轻量级区块链的安全协议的存在可以简化物联网设备之间建立安全通信的过程。区块链的分布式特性可以避免单点故障。区块链在IPv6上拥有的额外地址空间使其适合在提供全球唯一身份一般解释/框架将区块链与IoT集成[76][6-8、74、77 ][47、52、53、78（GUI）用于IoT设备;尽管存在这样的好处，但大多数文章都关注数据安全性，这是数据管理的一个子集，安全[11、26、47、48、79、80、第96数据管理[39，78，91，97116智慧城市[83，122[27，30，91，92，103，109[27，30，66，92，109121]下一节。4.4. 数据管理药品供应链[130工业[90，134]数据管理可以被认为是获取、处理、保护、传播、检索和存储数据的过程，······E.M. 阿代尔阵列14（2022）1001399表5各种出版物中采用的积分方法。表5（续）采用的积分方法采用的积分方法物联网-物联网-混合[126]智能车辆相互通信，数据存储在本地动态区块链（LDB）和主区块链（MB）[80]基于集群的覆盖网络位于云和智能家居之间。覆盖簇头在为每个节点打开的分类账上维护区块链，以记录发送请求或共享数据的交易。[94]从可穿戴设备和提供商收集的数据的哈希值存储在区块链中。此外，还记录了供应商和保险公司的访问历史[125]将边网络放置在物联网-物联网（CoB）✓物联网-区块链（BoC）✓混合✓✓它们属于谁，患者授予访问权限的实体列表，以及它们可以访问图像的源节点。在三层架构中，区块链被放置在云端，云服务提供商注册所提供的服务并与同行共享此外，在雾节点级别，区块链用于提供增强的服务。在这两种情况下，一些数据都通过区块链传递[87]区块链是云服务的一部分，用于确保交易的安全和正确验证。物联网（CoB）区块链（BoC）✓✓[第九十章][第86话]物联网设备和核心网络（区块链）。边缘节点对数据进行预处理并将其传输到核心网络。区块链接收传感器收集的数据，并将其转发到物联网平台。参与者包括供应商，物流提供商，运输代理商和仓库，从区块链边缘计算从物联网设备接收有序的方式这些数据管理操作受多种因素的影响，包括应用领域的要求、为系统选择的体系结构以及系统的预期用途。几个基于区块链的数据人-✓在文献中已经提出了可重构的解决方案。由于医疗保健和基于物联网的应用程序的特征不同，然而，区块链在数据管理活动中的使用各不相同。为物联网设计的那些考虑到上述定性特征，例如传感器的数量和物联网网络的特设性质。另一方面，那些医疗保健-集中 采取 成 账户 的 要求 的 医疗保健系统，✓例如医疗保健数据许多因素有助于使用区块链技术进行数据管理。首先，物联网，其中包括HIoT，de-[30]数据仓库的查询历史VICE主要通过传感器收集数据目前，森-[第112话][109]第一百零九话当云被用来存储加密的PHR时，区块链被用来维护元数据和访问日志。在系统中，网关服务器具有关键作用。区块链用于存储一些数据和图像数据的指针，其大小很大以在其中维护。作为解决方案，他们为较大的文件创建了一个数据湖✓传感器网络正呈指数级增长，这预示着一个需要复杂数据管理系统[136]这是一个很好的例子。其次，这些设备实时生成异构数据流，导致大数据3.0的出现[137]。然而，标准数据管理方法的可伸缩性不够高 为了处理大量的数据[138]，需要开发-✓一个更强大的数据管理系统。第三，传统的基于客户机/服务器交互的数据管理系统，目前在医疗保健和物联网中使用的，容易受到单点故障的影响。更糟糕的是，当前的分布式网络架构、协议和技术不适合解决新的困难和开发服务需求[79]。第四，数据不断[91]数据的哈希值为在区块链上维护，并且相应的实际数据保存在云中的加密数据块中。[99]所有交易均通过区块链，连接到Mobius服务器，通过在物联网设备和应用程序之间操作将数据上传到区块链[110]区块链被广泛应用于用于配准图像列表和患者，许多服务器经常是未加密的，造成了安全问题[39]，而基于区块链的系统采用应用各种加密技术的数据存储机制。第五，在物联网系统中，数据管理操作在线和离线执行，传统的数据管理方法难以管理[139]。因此，人们一直在寻找一种数据管理机制，该机制能够传输小数据包，不需要具有延迟容忍能力的大信道带宽，并且消耗低能量[140]。因此，虽然区块链不能满足所有要求，但它被视为解决这些挑战的工具。除了解决这些问题外，使用区块链进行数据管理的需求还源于其许多特性，包括其E.M. 阿代尔阵列14（2022）10013910保护数据所有权[43]，提高数据保证和弹性[119]，赋予数据高可信度，分散性和安全性[39]，并在其整个生命周期内防篡改数据[120]。4.4.1. 数据采集数据采集是区块链技术有潜力改进的数据管理操作之一，通过在整个认证过程中为事物、实体和用户安全地分配唯一标识符。区块链的这一属性使数据能够从正确的来源获得。从正确的源获取数据是通过分布式共识过程增强消息认证、事务认证、实体认证和密钥认证来实现的。各种认证设计和方法被用于审查的文章。举几个例子，在物联网环境中，例如，在参考文献[96]中，称为管理器服务器（MS）的特殊设备使用设备的私钥将ID分配给其他设备在参考文献[26]中采用了安全虚拟区域（具有组ID的气泡），节点之间的安全通信例如，在医疗保健领域[103]，患者通过使用区块链的匿名命名功能构建的虚拟身份进行识别[114]故，通过交互式语音应答系统（IVRS）通知用户。然而，最广泛使用的确定身份的形式是通过使用公钥和私钥对，公钥用作数字身份，如参考文献10所述[111]第10段。4.4.2. 数据处理由于智能合约成为区块链使用的关键组成部分，大多数基于区块链的系统现在都依赖它们来自主处理数据。然而，值得注意的是，系统中使用的智能合约数量各不相同。例如[27]，采用六个智能 合同 [97]，利用 四 智能 合同 [101]， 计划消耗尽可能多的智能合约的[95]使用三个智能合约，[104]使用一个在审查的出版物中应用了许多策略，如下表（表6）所4.4.3.2. 门禁。访问控制或对资源权限的管理是安全性的关键组成部分。在文献中，人们从不同的角度对此进行了研究。例如[143]，使用目标，模型，架构和机制（OMAM）参考模型对物联网中使用的访问控制机制进行分类。为此，讨论了基于角色的访问控制（RBAC）、基于属性的访问控制（ABAC）、使用控制（UCON）和基于能力的访问控制（CapBAC）等模型。另一方面，架构包括可扩展访问控制标记语言（XACML），开放授权（OAuth）和用户管理访问（UMA）。这些模型和 体 系 结 构 用 于 通 过 使 用 访 问 控 制 列 表 等 机 制 来 实 现 ISO/EIC27002/27，005标准等目标。另一方面，如参考文献[144]中提供的综述和分类所示，上面讨论的访问控制方法和其他方法有多种变体。此外，还有一些访问控制模型将访问控制和隐私保护相结合，如参考文献中所述。[145、146]。采用区块链技术的文献利用了各种访问控制方法和结构，包括下表（表7）中列出的4.4.3.3. 隐私保护。这些文献涉及的另一个问题是保护隐私。根据参考文献[147]，隐私保护技术可以分为两大类：数据隐私和上下文隐私。虽然数据隐私涉及诸如在整个数据聚合过程中保持隐私等困难，表6用于维护数据完整性的技术每个资源所有者的智能合约所有这些文章都在捍卫他们的使用;然而，据作者用于维护数据完整性的技术应用领域物联网医疗保健这类就业的表现。另一方面，作者为数据处理创建各种体系结构机制，例如分配具有更好能力的节点作为 处理 节点 [78]， 除了 在 参考文献 [86 雾 和边缘[92]通过放射组学特征（形状特征）MRI相关成像系统，如MRI扫描