KR102416613B1 - Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system - Google Patents

Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system Download PDF

Info

Publication number
KR102416613B1
KR102416613B1 KR1020200166685A KR20200166685A KR102416613B1 KR 102416613 B1 KR102416613 B1 KR 102416613B1 KR 1020200166685 A KR1020200166685 A KR 1020200166685A KR 20200166685 A KR20200166685 A KR 20200166685A KR 102416613 B1 KR102416613 B1 KR 102416613B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
edge
global
chain
local
layer
Prior art date
Application number
KR1020200166685A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220077595A (en
Inventor
도인실
허가빈
채기준
김효원
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이화여자대학교 산학협력단 filed Critical 이화여자대학교 산학협력단
Priority to KR1020200166685A priority Critical patent/KR102416613B1/en
Publication of KR20220077595A publication Critical patent/KR20220077595A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102416613B1 publication Critical patent/KR102416613B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/10Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/104Peer-to-peer [P2P] networks
    • H04L67/1087Peer-to-peer [P2P] networks using cross-functional networking aspects
    • H04L67/1089Hierarchical topologies
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502Airborne stations
    • H04B7/18506Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/2866Architectures; Arrangements
    • H04L67/289Intermediate processing functionally located close to the data consumer application, e.g. in same machine, in same home or in same sub-network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)

Abstract

도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템은, IoT 기기들이 하나의 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성하며 실제 데이터를 가지고 있는 엔드 노드를 포함하는 제1 계층; 특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이로서 데이터 전송을 수행하고 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드를 포함하는 제2 계층; 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 클라우드를 포함하는 제3 계층; 및 상기 제2 계층의 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 구성된 글로벌 체인과 상기 제1 계층의 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 구성된 로컬 체인을 연결하는 사이드 체인;을 포함한다. 이에 따라, 블록체인의 용량 문제와 효율성 및 프라이버시 문제점을 해결하였다.In urban computing, the hierarchical blockchain system between the edge and the cloud includes: a first layer in which IoT devices form a group based on one edge node and include an end node having actual data; a second layer that performs data transmission as a gateway in an area where specific data is dense and includes an edge node configured by an unmanned aerial vehicle (UAV); a third layer including a cloud for receiving and storing all data of the end node and the edge node; and a side chain connecting a global chain configured by generating a global block by edge nodes of the second layer and a local chain configured by generating a local block by end nodes of the first layer do. Accordingly, the problem of capacity, efficiency, and privacy of the block chain has been solved.

Description

도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템 및 이 시스템을 생성하는 방법{HIERARCHICAL BLOCKCHAIN SYSTEM BETWEEN EDGE AND CLOUD IN URBAN COMPUTING AND METHOD OF GENERATING THE SYSTEM}HIERARCHICAL BLOCKCHAIN SYSTEM BETWEEN EDGE AND CLOUD IN URBAN COMPUTING AND METHOD OF GENERATING THE SYSTEM

본 발명은 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템 및 이 시스템을 생성하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 프라이버시 및 추적 가능성을 보장하기 위해 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)를 활용한 엣지 클라우드 시스템의 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing and a method for creating the system, and more particularly, utilizes an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to ensure data privacy and traceability. It is about the technology of an edge cloud system.

사람, 사물, 공간, 데이터 등 모든 것이 연결되는 초 연결사회가 도래하며 첨단 ICT(Information & Communication Technology) 기술과 밀접하게 접목된 서비스가 제공되고 있다. 또한, 다양한 종류의 IoT(Internet of Things) 기기가 상용화됨에 따라 스마트 홈 네트워크들이 융합하여 스마트 도시를 이루는 도시 컴퓨팅(Urban Computing)에서 IoT가 차지하는 비중도 늘어가고 있다. A hyper-connected society where everything such as people, things, space, and data is connected is coming, and services closely connected with cutting-edge ICT (Information & Communication Technology) are being provided. In addition, as various types of Internet of Things (IoT) devices are commercialized, the proportion of IoT in urban computing that forms a smart city by convergence of smart home networks is increasing.

그에 따라, 기존 ICT 환경에 존재하는 보안 위협을 IoT 서비스에서도 처리할 필요성이 있다. 특히, 실시간 데이터를 활용하는 도시 컴퓨팅에서는 데이터의 무결성을 보장하기 위해 IoT 기기를 통해 수집되는 데이터의 흐름 추적이 필수적으로 이루어져야 한다. Accordingly, there is a need to handle security threats existing in the existing ICT environment in IoT services as well. In particular, in urban computing that utilizes real-time data, it is essential to trace the flow of data collected through IoT devices to ensure data integrity.

또한, 수집되는 데이터가 조작된다면 심각한 보안 위협이 초래되므로 데이터의 정확성이 요구되며, 이를 위한 기술로 블록체인이 대두되고 있다. 하지만 블록체인 또한, 모든 노드가 동일한 데이터를 가지고 있어야 하는 특성 때문에 데이터의 경량화에 대한 필요성이 제기된다. In addition, if the collected data is manipulated, a serious security threat is caused, so data accuracy is required, and blockchain is emerging as a technology for this. However, blockchain also raises the need for data weight reduction due to the characteristic that all nodes must have the same data.

최근, 블록체인에서 대용량 데이터 처리를 위해 클라우드와 연계하는 연구들이 제안되어왔고, 특히 중앙집중형 클라우드의 단점을 극복하는 방안으로 클라우드와 노드 사이에 엣지 노드를 두는 방안이 일부 연구되고 있다. Recently, studies in connection with the cloud for processing large amounts of data in the block chain have been proposed, and in particular, a method of placing an edge node between the cloud and the node as a way to overcome the shortcomings of the centralized cloud is being studied.

엣지 노드는 기존의 중앙집중형 클라우드의 실시간 처리의 어려움, 중앙집중시스템이 갖는 프라이버시 침해에 대한 취약성 등을 해결할 수 있는 대안으로 인식되고 있다.Edge nodes are recognized as an alternative to solve the difficulties of real-time processing of the existing centralized cloud and the vulnerability of centralized systems to invasion of privacy.

그러나, 클라우드 컴퓨팅 환경은 다양한 사용자와 단말기에 의해 접근될 수 있으므로 데이터의 무결성을 위한 데이터 추적 가능성과 기밀성에 대한 대책이 필요하다.However, since the cloud computing environment can be accessed by various users and terminals, measures for data traceability and confidentiality are required for data integrity.

KR 10-2042690 B1KR 10-2042690 B1 WO 2020/116738 A1WO 2020/116738 A1 KR 10-1657006 B1KR 10-1657006 B1

Kim, Hyung-Sun, and Hong-Chul Lee. "Development of Edge Cloud Platform for IoT based Smart Factory Implementation." Journal of the Korea Society of Computer and Information 24.5 (2019): 49-58. Kim, Hyung-Sun, and Hong-Chul Lee. "Development of Edge Cloud Platform for IoT based Smart Factory Implementation." Journal of the Korea Society of Computer and Information 24.5 (2019): 49-58. 정윤수, 김용태, and 박길철. "블록 체인 기반의 다 중 그룹 요소를 이용한 사용자 프라이버시 관리 모델." 융합정보논문지 8.5 (2018): 107-113. Yunsu Jeong, Yongtae Kim, and Gilcheol Park. "User Privacy Management Model Using Multi-Group Elements Based on Blockchain." Journal of Convergence Information 8.5 (2018): 107-113.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 데이터 프라이버시 및 추적 가능성을 보장하기 위한 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical task of the present invention was conceived in this regard, and an object of the present invention is to provide a hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing to ensure data privacy and traceability.

본 발명의 다른 목적은 상기 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for creating a hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in the urban computing.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템은, IoT 기기들이 하나의 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성하며 실제 데이터를 가지고 있는 엔드 노드를 포함하는 제1 계층; 특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이로서 데이터 전송을 수행하고 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드를 포함하는 제2 계층; 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 클라우드를 포함하는 제3 계층; 및 상기 제2 계층의 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 구성된 글로벌 체인과 상기 제1 계층의 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 구성된 로컬 체인을 연결하는 사이드 체인;을 포함한다.The hierarchical block chain system between the edge and the cloud in urban computing according to an embodiment for realizing the object of the present invention is an end node in which IoT devices form a group based on one edge node and have actual data. a first layer comprising; a second layer that performs data transmission as a gateway in an area where specific data is dense and includes an edge node configured by an unmanned aerial vehicle (UAV); a third layer including a cloud for receiving and storing all data of the end node and the edge node; and a side chain connecting a global chain configured by generating a global block by edge nodes of the second layer and a local chain configured by generating a local block by end nodes of the first layer do.

본 발명의 실시예에서, 상기 제3 계층은, 로컬 블록과 글로벌 블록을 포함하는 최상위 계층일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the third layer may be an uppermost layer including a local block and a global block.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 계층은 로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성한 데이터를 저장하는 로컬 원장(Local Ledger)을 사용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first layer may use a local ledger that stores data generated by end nodes that are participants in the local chain.

본 발명의 실시예에서, 상기 로컬 원장은 가공하지 않은 원시 데이터(Raw data)를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the local ledger may include raw data.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2 계층은 엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 글로벌 원장(Global Ledge)을 사용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second layer may use a global ledger of a global chain in which edge nodes participate.

본 발명의 실시예에서, 상기 글로벌 원장은 공유되는 로컬 블록의 메타 데이터(Meta data)를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the global ledger may include metadata of a shared local block.

본 발명의 실시예에서, 상기 사이드 체인은, 엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 원장에 저장되는 로컬 블록의 메타 데이터를 이용하여 서브로 체인을 연결할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the side chain can connect the sub-chain using the metadata of the local block stored in the global ledger through the transaction of the global block generated by the edge nodes.

본 발명의 실시예에서, 최상위 계층의 클라우드는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 기록한 원장을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cloud of the highest layer may include a ledger recording both local blocks and global blocks.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 상기 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법은, 엣지-클라우드 시스템에서 제1 계층을 형성하는 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 로컬 체인을 생성하는 단계; 제2 계층을 형성하는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 글로벌 체인을 생성하는 단계; 제3 계층을 형성하는 클라우드에서 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 단계; 및 엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 체인과 상기 로컬 체인을 연결하는 계층적 블록체인을 형성하는 단계;를 포함한다.In the method of generating a hierarchical block chain system between the edge and the cloud in the urban computing according to an embodiment for realizing another object of the present invention, the edge-end nodes forming the first layer in the cloud system are local creating a local chain by creating a block (Local Block); generating a global chain by generating a global block by edge nodes configured by an unmanned aerial vehicle (UAV) forming a second layer; receiving and storing all data of the end node and the edge node from the cloud forming the third layer; and forming a hierarchical block chain that connects the global chain and the local chain through global block transactions generated by edge nodes.

본 발명의 실시예에서, 상기 계층적 블록체인을 형성하는 단계는, 로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성한 데이터를 저장하는 로컬 원장(Local Ledger)을 생성하는 단계; 엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 글로벌 원장(Global Ledge)을 생성하는 단계; 및 엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 원장에 저장되는 로컬 블록의 메타 데이터를 이용하여 서브로 체인을 연결하는 단계;를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of forming the hierarchical block chain includes: generating a local ledger that stores data generated by end nodes that are participants in the local chain; generating a global ledger of a global chain in which edge nodes participate; and connecting the chain to the sub using the metadata of the local block stored in the global ledger through the transaction of the global block generated by the edge nodes.

이와 같은 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템에 따르면, 로컬 체인에서 공유되는 로컬 원장과 글로벌 체인에서 공유되는 글로벌 원장을 따로 기술함으로써 메인 블록체인에서의 데이터 프라이버시 문제를 해결하고, IoT 서비스와 블록체인의 용량 문제를 해결하여 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있다. According to the hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in such urban computing, the data privacy problem in the main blockchain is solved by separately describing the local ledger shared in the local chain and the global ledger shared in the global chain, and IoT service It is possible to improve the performance of the system by solving the capacity problem of the blockchain and the blockchain.

또한, 클라우드에서는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 기록한 원장을 가지고 있으므로, 도시 컴퓨팅에서 데이터 추적을 원활하게 이루어질 수 있다.In addition, since the cloud has a ledger that records both local and global blocks, data tracking in urban computing can be seamless.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 계층적 블록체인의 체인 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 계층적 블록체인을 형성하는 단계에 대한 흐름도이다.
1 is a diagram showing the structure of a hierarchical block chain system between an edge and a cloud in urban computing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a chain connection structure of a hierarchical block chain in the system of FIG. 1 .
3 is a flowchart of a method of creating a hierarchical block chain system between an edge and a cloud in urban computing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for the steps of forming the hierarchical block chain of FIG. 3 .

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0012] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents as those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a hierarchical block chain system between an edge and a cloud in urban computing according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템(1, 이하 시스템)은 클라우드와 엣지 노드를 기반으로 계층적 블록체인을 사용하는 시스템을 제안한다. In urban computing according to the present invention, the hierarchical blockchain system (1, hereinafter system) between the edge and the cloud proposes a system using a hierarchical blockchain based on the cloud and edge nodes.

본 발명의 시스템(1)에서는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 엣지 노드의 역할을 한다. 기존의 도시 컴퓨팅에서는 IoT를 통해 데이터를 수집하고 활용하므로 보안의 대상인 IoT 기기의 위치가 고정되어있지 않다는 문제점이 존재한다. UAV는 높은 확장성과 이동성으로 유동적인 IoT와 이용자 그룹을 모아 관리할 수 있어 엣지 노드로써 활용하기에 적합하다는 장점을 갖는다.In the system 1 of the present invention, an unmanned aerial vehicle (UAV) serves as an edge node. In the existing urban computing, data is collected and utilized through IoT, so there is a problem that the location of the IoT device, which is the target of security, is not fixed. UAV has the advantage of being suitable for use as an edge node because it can collect and manage flexible IoT and user groups with high scalability and mobility.

IoT는 사물과 그에 부착된 센서를 통해 실시간으로 데이터를 주고받고 이용할 수 있는 기술이나 환경을 말한다. IoT 환경에 기반한 IoT 서비스는 인간의 조작이 필요하지 않고, 사물 간의 인터넷 통신과 정보 교환이 가능하다는 특징이 있다. IoT 서비스가 대중적으로 확산됨으로써 그에 따른 보안 문제도 발생하게 되었다. IoT 서비스의 보안적 위협 요소는 IoT 기기의 물리적 특징에 따른 문제이다. IoT refers to a technology or environment in which data can be exchanged and used in real time through objects and sensors attached to them. IoT services based on the IoT environment do not require human manipulation and have the characteristics of enabling Internet communication and information exchange between objects. As IoT services become popular, security problems also arise. The security threat of IoT services is a problem according to the physical characteristics of IoT devices.

IoT는 주로 휴대성이 있는 기기로 구현되기 때문에 일반 ICT 기기에 비해 크기가 작다는 제약으로 인해 저용량, 저전력의 문제를 가진다. 특히, 다양한 IoT 기기들로 이루어진 도시 컴퓨팅에서는 IoT 보안이 중요하며, 현재 해당 환경의 취약점인 DDoS 공격을 예방하기 위해 IoT와 블록체인을 결합하는 연구가 이루어지고 있다. Since IoT is mainly implemented as a portable device, it has problems of low capacity and low power due to the limitation that it is smaller than general ICT devices. In particular, IoT security is important in urban computing made up of various IoT devices, and research on combining IoT and blockchain is currently being conducted to prevent DDoS attacks, which are vulnerabilities in the environment.

블록체인은 4차 산업혁명 시대와 함께 등장한 분산형 원장 처리 기술로, IoT의 인프라 기술로써 활용 가능성이 높다. IoT의 특성상 기존 서버-클라이언트 구조의 중앙집중형 운영보다는 서버의 부하를 줄이고 자율적으로 사물 간의 데이터 통신이 가능한 P2P(Peer-to-Peer) 구조의 분산형 운영방식이 요구되는데, 블록체인은 이러한 배경에서 주목받고 있는 기술이다. Blockchain is a distributed ledger processing technology that emerged along with the era of the 4th industrial revolution, and has high potential for use as an infrastructure technology for IoT. Due to the nature of the IoT, a distributed operation method of a peer-to-peer (P2P) structure that reduces the load on the server and enables autonomous data communication between objects is required rather than the centralized operation of the existing server-client structure. It is a technology that is attracting attention in

블록체인은 누구나 자유롭게 네트워크에 참여할 수 있는 퍼블릭 블록체인과 허가받은 사람만 네트워크에 참여할 수 있는 프라이빗 블록체인으로 나누어지며, 블록체인의 특징에 따라 PoW(Proof of Work), PoS(Proof of Stake), 또는 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance) 등 다양한 합의 알고리즘을 사용하여 블록을 생성한다. The blockchain is divided into a public blockchain in which anyone can freely participate in the network and a private blockchain in which only authorized people can participate in the network. Alternatively, blocks are generated using various consensus algorithms such as PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance).

블록체인은 제3자가 아닌 참여자들의 합의를 통해 데이터가 검증되므로 데이터의 신뢰성이 보장되며, 모두가 같은 정보를 가지고 있으므로 무결성이 보장된다는 특징을 가지고 있다. 하지만 이러한 블록체인의 특징은 시스템의 용량 문제와 효율성에 대한 문제로 이어질 수 있으며, 네트워크의 참여자 누구나 모든 거래 정보를 확인할 수 있으므로 프라이버시 측면이 취약점으로 지적되고 있다.Blockchain has the characteristics of ensuring data reliability because data is verified through consensus of participants rather than a third party, and integrity is guaranteed because everyone has the same information. However, these characteristics of the block chain can lead to problems with the capacity and efficiency of the system, and since any network participant can check all transaction information, the privacy aspect is pointed out as a weakness.

본 발명에서는 도시 컴퓨팅에서 IoT의 물리적, 보안적 한계에 주목하여 UAV를 활용한 엣지-클라우드 시스템(1)을 제안하여 기존 IoT의 한계점을 보완하고자 한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 시스템(1)에서 계층적 블록체인 구조를 제안하여 기존 블록체인의 용량 문제와 효율성 및 프라이버시 문제점을 해결하고자 한다.In the present invention, paying attention to the physical and security limitations of IoT in urban computing, an edge-cloud system 1 using UAV is proposed to supplement the limitations of the existing IoT. In addition, we propose a hierarchical block chain structure in the system (1) proposed in the present invention to solve the problems of capacity, efficiency, and privacy of the existing block chain.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(1)은 제1 계층(10), 제2 계층(20) 및 제3 계층(30)의 3계층으로 이루어져 있다. Referring to FIG. 1 , a system 1 according to the present invention consists of three layers: a first layer 10 , a second layer 20 , and a third layer 30 .

상기 제1 계층(10)은 IoT 기기들이 하나의 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성하는 엔드 노드(110, 120, 130)로 구성된다. 상기 엔드 노드(110, 120, 130)는 실제 데이터를 가지고 있는 노드이며, 하나의 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성하여 존재한다.The first layer 10 includes end nodes 110 , 120 , and 130 in which IoT devices form a group based on one edge node. The end nodes 110 , 120 , and 130 are nodes having actual data, and exist by forming a group based on one edge node.

상기 엔드 노드(110, 120, 130)는 예를 들어, 사용자의 태블릿, 스마트폰, 스마트 워치, 노트북 등일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. The end nodes 110 , 120 , and 130 may be, for example, a user's tablet, smart phone, smart watch, or notebook computer, and may be a device, an application, a terminal, or a user equipment (UE). , a mobile station (MS), a wireless device, a handheld device, and the like.

상기 제2 계층(20)는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드로 형성된다.The second layer 20 is formed as an edge node configured by an unmanned aerial vehicle (UAV).

상기 제2 계층(20)은 실제 환경에 효율적으로 적용하기 위한 UAV가 구성하는 엣지 노드들로 이루어져 있다. 상기 엣지 노드들은 특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이 역할을 함으로써 효율적으로 데이터 전송을 수행하는 역할을 한다.The second layer 20 is composed of edge nodes configured by the UAV to be effectively applied to the real environment. The edge nodes serve to efficiently transmit data by serving as a gateway in an area where specific data is dense.

상기 제3 계층(30)는 최상위 계층으로서, 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 클라우드로 구성되며, 로컬과 글로벌 영역의 모든 데이터를 가진다. The third layer 30 is the highest layer, and consists of a cloud that receives and stores all data of the end node and the edge node, and has all data in the local and global areas.

상기 사이드 체인은 상기 제2 계층(20)의 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 구성된 글로벌 체인과 상기 제1 계층(10)의 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 구성된 로컬 체인을 연결한다. The side chain is a global chain configured by generating a global block by edge nodes of the second layer 20 and a local block configured by generating a local block by end nodes of the first layer 10 connect the chain

아래의 표 1은 해당하는 시스템(1) 구성요소들의 역할과 사이드 체인에 대한 간략한 설명이다.Table 1 below is a brief description of the roles and side chains of the corresponding system (1) components.

역 할role 엔드 노드 (End node)End node 실제 데이터를 가지고 있는 노드이며, 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성함It is a node that has actual data and forms a group based on edge nodes. 엣지 노드 (Edge node)Edge node 특정 데이터가 밀집된 지역에서 게이트웨이 역할과 효율적으로 데이터 전송을 수행할 수 있는 역할을 함It serves as a gateway and efficient data transmission in an area where specific data is concentrated. 클라우드 (Cloud)Cloud 최상위 계층으로, 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 역할을 함As the top layer, it receives and stores all data from end nodes and edge nodes. 사이드 체인 (Side chain)Side chain 서로 다른 블록체인들 위에 존재하는 데이터들을 쉽게 거래할 수 있도록 하는 기술을 말함It refers to a technology that makes it easy to transact data existing on different blockchains.

클라우드 컴퓨팅 환경은 다양한 사용자와 단말기에 의해 접근될 수 있으므로 데이터의 무결성을 위한 데이터 추적 가능성과 기밀성에 대한 대책이 필요하다. Since the cloud computing environment can be accessed by various users and terminals, measures for data traceability and confidentiality are required for data integrity.

본 발명의 엣지-클라우드 시스템(1)은 도 2와 같은 계층적 블록체인으로 보완될 수 있다. 도 2는 계층적 블록체인의 체인 연결 구조를 보여준다. The edge-cloud system 1 of the present invention can be supplemented with a hierarchical block chain as shown in FIG. 2 . Figure 2 shows the chain connection structure of a hierarchical blockchain.

상기 제2 계층(20)에서 각 엣지 노드들은 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 글로벌 체인을 이룬다. 3계층의 엔드 노드들은 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 로컬 체인을 생성하며, 이는 사이드 체인을 통해 연결된다.In the second layer 20, each edge node creates a global block to form a global chain. Layer 3 end nodes create a local block to create a local chain, which is connected through a side chain.

사이드 체인이란, 서로 다른 블록체인들 위에 존재하는 데이터들을 쉽게 거래할 수 있도록 하는 기술을 말한다. 즉, 사이드 체인을 통해 로컬 블록에 접근할 수 있으므로, 메인 블록인 글로벌 블록의 데이터를 경량화 할 수 있음을 의미한다. 이는 결론적으로 메인 블록체인의 성능 향상을 의미한다. 또한, 최상위 계층인 클라우드는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 가지고 있다.A side chain is a technology that makes it easy to transact data existing on different blockchains. In other words, it is possible to access the local block through the side chain, which means that the data of the global block, which is the main block, can be lightened. This ultimately means improving the performance of the main blockchain. Also, the top layer, the cloud, has both local blocks and global blocks.

상기 시스템(1)은 클라우드를 통해 모든 기록을 확인할 수 있으므로 도시 컴퓨팅에서 데이터의 흐름 추적이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이는 결론적으로 IoT를 통해 수집된 데이터의 무결성을 보장할 수 있다.Since the system 1 can check all records through the cloud, data flow tracking can be performed smoothly in urban computing, which can ultimately ensure the integrity of data collected through IoT.

한편, 블록체인은 무결성과 투명성으로 인해 다양한 분야에 적용되고 있다. 하지만 블록체인은 탈중앙화 되어있기 때문에 시스템이 유지되기 위해서는 구성원의 신뢰가 바탕이 되어야 한다. 이러한 상황에서 블록체인 시스템 내 데이터에 대한 정확성을 완벽히 판단하고 보장하기는 쉽지 않다. Meanwhile, blockchain is being applied in various fields due to its integrity and transparency. However, since the blockchain is decentralized, the trust of its members must be the basis for the system to be maintained. In such a situation, it is not easy to completely determine and guarantee the accuracy of the data in the blockchain system.

특히, 모든 데이터가 지능화되어 모든 산업에 영향을 미치는 도시 컴퓨팅 환경에서 데이터 추적 및 정확성은 가장 필요한 특성으로 간주되므로 블록체인의 한계를 극복할 방안이 필요하다. In particular, in an urban computing environment where all data is intelligent and affects all industries, data tracking and accuracy are considered the most necessary characteristics, so a plan to overcome the limitations of blockchain is needed.

본 발명에서는 계층적 블록체인 구조의 로컬 원장(Local Ledger)과 글로벌 원장(Global Ledger)을 제안한다. 로컬 원장은 로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성하는 데이터를 저장한 원장을 의미한다. 해당 데이터는 가공하지 않은 원시 데이터(Raw data)를 포함한다. In the present invention, a local ledger and a global ledger of a hierarchical block chain structure are proposed. The local ledger refers to the ledger that stores data generated by end nodes that are participants in the local chain. The data includes raw data that is not processed.

글로벌 원장은 엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 원장이다. 글로벌 원장에서 공유되는 블록의 데이터에는 로컬 블록의 메타 데이터(Meta data)가 들어있으며, 이 메타 데이터를 통해 실제 데이터에 접근 할 수 있다. The global ledger is the ledger of the global chain in which edge nodes participate. Block data shared on the global ledger contains metadata of local blocks, and actual data can be accessed through this metadata.

엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션으로 로컬 블록의 메타 데이터가 저장되므로 서브로 체인을 연결할 수 있으며, 이는 결론적으로 하나의 원장에 기록할 수 있음을 의미한다. 따라서, 여러 개의 원장을 저장하지 않아도 되므로 블록체인의 고유한 문제점인 용량 문제를 해결할 수 있다. As the transaction of the global block created by the edge nodes, the metadata of the local block is stored, so the chain can be connected as a sub, which means that it can be recorded in one ledger. Therefore, since it is not necessary to store multiple ledgers, it is possible to solve the capacity problem, which is a unique problem of the blockchain.

마지막으로, 최상위 계층의 클라우드는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 기록한 원장을 가지고 있다. 해당 시스템에서 실제 데이터는 로컬 체인에서 검증하기 때문에 데이터 정확도를 높일 수 있으며, 메인 블록체인에 실제 데이터가 아닌 메타 데이터를 업로드하므로 메인 블록체인에서 발생하는 데이터 프라이버시 문제를 해결할 수 있다. Finally, the top-tier cloud has a ledger that records both local and global blocks. In this system, data accuracy can be increased because real data is verified on the local chain, and data privacy issues that occur in the main blockchain can be solved by uploading metadata rather than actual data to the main blockchain.

또한, 클라우드의 원장을 통해 모든 정보를 확인 할 수 있으므로 앞서 언급한 바와 같이 데이터 추적이 원활하게 이루어질 수 있다. In addition, since all information can be checked through the cloud ledger, data tracking can be performed smoothly as mentioned above.

정보통신기술이 발달함에 따라 사용자 편의를 위해 IoT 기기의 중요성이 높아지고 있다. 특히 다양한 IoT 기기로 구성된 도시 컴퓨팅에서 보안을 위해 기존의 보안 대책을 그대로 적용하기보다는 IoT에 맞는 보안 대책을 마련하는 것이 중요하다. With the development of information and communication technology, the importance of IoT devices for user convenience is increasing. In particular, it is important to prepare security measures suitable for IoT rather than applying existing security measures for security in urban computing composed of various IoT devices.

본 발명에서는 엣지-클라우드 시스템을 통한 IoT 서비스에서의 프라이버시 및 추적 가능성 방안을 제안하였다. 엣지-클라우드 시스템은 제1 계층의 IoT 서비스로 이루어진 엔드 노드와 로컬 체인, 제2 계층의 UAV로 구성되는 엣지 노드와 글로벌 체인, 제3 계층의 클라우드로 구성되어 있다. In the present invention, a privacy and traceability method in IoT service through an edge-cloud system is proposed. The edge-cloud system consists of an end node and local chain consisting of the first layer of IoT service, an edge node and global chain consisting of the UAV of the second layer, and the cloud of the third layer.

본 발명의 시스템(1)은 로컬 체인에서 공유되는 로컬 원장과 글로벌 체인에서 공유되는 글로벌 원장을 따로 기술함으로써 메인 블록체인에서의 데이터 프라이버시 문제를 해결하고, IoT 서비스와 블록체인의 용량 문제를 해결하여 시스템의 성능 향상을 도모하였다. 또한, 클라우드에서는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 기록한 원장을 가지고 있으므로, 도시 컴퓨팅에서 데이터 추적을 원활하게 이루어질 수 있도록 하였다. The system (1) of the present invention solves the data privacy problem in the main block chain by separately describing the local ledger shared in the local chain and the global ledger shared in the global chain, and solves the IoT service and block chain capacity problem. The system performance was improved. In addition, since the cloud has a ledger that records both local blocks and global blocks, data tracking in urban computing can be performed smoothly.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법의 흐름도이다. 도 4는 도 3의 계층적 블록체인을 형성하는 단계에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart of a method for creating a hierarchical blockchain system between an edge and a cloud in urban computing according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart for the steps of forming the hierarchical blockchain of FIG. 3 .

본 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법은, 도 1의 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다. 따라서, 도 1의 시스템(1)과 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. The method of generating a hierarchical block chain system between the edge and the cloud in urban computing according to the present embodiment may proceed in substantially the same configuration as the system 1 of FIG. 1 . Accordingly, the same components as those of the system 1 of FIG. 1 are given the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법은, 엣지-클라우드 시스템에서 제1 계층을 형성하는 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 로컬 체인을 생성한다(단계 S10). Referring to FIG. 3 , in the method of creating a hierarchical block chain system between the edge and the cloud in urban computing according to the present embodiment, end nodes forming the first layer in the edge-cloud system create a local block. to create a local chain (step S10).

제2 계층을 형성하는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 글로벌 체인을 생성한다(단계 S20).Edge nodes constituted by an unmanned aerial vehicle (UAV) forming the second layer create a global block to create a global chain (step S20).

제3 계층을 형성하는 클라우드에서 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하고(단계 S30), 엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 체인과 상기 로컬 체인을 연결하는 계층적 블록체인을 형성한다(단계 S40).A hierarchical block that receives and stores all data of end nodes and edge nodes from the cloud forming the third layer (step S30), and connects the global chain and the local chain through global block transactions generated by edge nodes A chain is formed (step S40).

도 4를 참조하면, 상기 계층적 블록체인을 형성하는 단계는, 로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성한 데이터를 저장하는 로컬 원장(Local Ledger)을 생성하고(단계 S31), 엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 글로벌 원장(Global Ledge)을 생성한다(단계 S33).Referring to FIG. 4 , the step of forming the hierarchical block chain includes creating a local ledger that stores data generated by end nodes, which are participants in the local chain (step S31), and global in which edge nodes participate. A global ledger of the chain is created (step S33).

이후, 엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 원장에 저장되는 로컬 블록의 메타 데이터를 이용하여 서브로 체인을 연결하여 계층적 블록체인을 형성한다(단계 S35).Thereafter, a hierarchical block chain is formed by connecting sub-chains using metadata of local blocks stored in the global ledger through global block transactions generated by edge nodes (step S35).

이와 같은, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Such a method of creating a hierarchical block chain system between the edge and the cloud in urban computing can be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. have. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The program instructions recorded in the computer-readable recording medium are specially designed and configured for the present invention, and may be known and available to those skilled in the computer software field.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for carrying out the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand.

최근 통계에 따르면 2018년에 약 81억개의 IoT 기기가 네트워크 및 인터넷에 연결되었고, 2022년까지 350억 개의 IoT 기기가 인터넷에 연결되어 사용될 것으로 예상된다. IoT 서비스가 대중적으로 확산됨으로써 그에 따른 보안 문제도 발생하게 되었다. IoT 서비스의 보안적 위협 요소는 IoT 기기의 물리적 특징에 따른 문제이다. 본 발명은 계층적 블록체인 구조를 제안하여 기존 블록체인의 용량 문제와 효율성 및 프라이버시 문제점을 해결하였으므로, IoT 시장에서 유용하게 활용될 것으로 기대된다.According to recent statistics, approximately 8.1 billion IoT devices were connected to the network and the Internet in 2018, and it is expected that 35 billion IoT devices will be used connected to the Internet by 2022. As IoT services become popular, security problems also arise. The security threat of IoT services is a problem according to the physical characteristics of IoT devices. The present invention proposes a hierarchical block chain structure to solve the capacity problems, efficiency and privacy issues of the existing block chain, so it is expected to be usefully utilized in the IoT market.

1: 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템
10: 제1 계층
20: 제2 계층
30: 제3 계층
110, 120, 130: 엔드 노드
1: A hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing
10: first layer
20: second layer
30: 3rd layer
110, 120, 130: end node

Claims (10)

IoT 기기들이 하나의 엣지 노드를 기준으로 그룹을 형성하며 실제 데이터를 가지고 있는 엔드 노드를 포함하는 제1 계층;
특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이로서 데이터 전송을 수행하고 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드를 포함하는 제2 계층;
엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 클라우드를 포함하는 제3 계층; 및
상기 제2 계층의 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 구성된 글로벌 체인과 상기 제1 계층의 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 구성된 로컬 체인을 연결하는 사이드 체인;을 포함하고,
상기 제1 계층은 로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성한 데이터를 저장하는 로컬 원장(Local Ledger)을 사용하고,
상기 제2 계층은 엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 글로벌 원장(Global Ledge)을 사용하고, 상기 엣지 노드들은 특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이 역할과 데이터 전송을 수행하는 역할을 하고,
상기 글로벌 원장은 공유되는 로컬 블록의 메타 데이터(Meta data)를 포함하고,
상기 사이드 체인은,
엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 원장에 저장되는 로컬 블록의 메타 데이터를 이용하여 서브로 체인을 연결하는, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템.
a first layer in which IoT devices form a group based on one edge node and includes an end node having actual data;
a second layer that performs data transmission as a gateway in an area where specific data is dense and includes an edge node configured by an unmanned aerial vehicle (UAV);
a third layer including a cloud for receiving and storing all data of the end node and the edge node; and
a side chain connecting a global chain configured by generating a global block by the edge nodes of the second layer and a local chain configured by generating a local block by the end nodes of the first layer; and ,
The first layer uses a local ledger that stores data generated by end nodes that are participants in the local chain,
The second layer uses the global ledger of the global chain in which edge nodes participate, and the edge nodes serve as gateways and data transmission in areas where specific data is dense,
The global ledger includes metadata of shared local blocks,
The side chain is
A hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing that connects sub-chains using metadata of local blocks stored in the global ledger through global block transactions generated by edge nodes.
제1항에 있어서, 상기 제3 계층은,
로컬 블록과 글로벌 블록을 포함하는 최상위 계층인, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템.
According to claim 1, wherein the third layer,
A hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing, which is the top layer containing local blocks and global blocks.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 로컬 원장은 가공하지 않은 원시 데이터(Raw data)를 포함하는, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템.
According to claim 1,
A hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing, wherein the local ledger contains raw data.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
최상위 계층의 클라우드는 로컬 블록과 글로벌 블록 모두를 기록한 원장을 포함하는, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템.
The method of claim 1,
The top-tier cloud is a hierarchical blockchain system between the edge and the cloud in urban computing, which contains a ledger that records both local and global blocks.
엣지-클라우드 시스템에서 제1 계층을 형성하는 엔드 노드들이 로컬 블록(Local Block)을 생성하여 로컬 체인을 생성하는 단계;
제2 계층을 형성하는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)가 구성하는 엣지 노드들이 글로벌 블록(Global Block)을 생성하여 글로벌 체인을 생성하는 단계;
제3 계층을 형성하는 클라우드에서 엔드 노드와 엣지 노드의 모든 데이터를 전송받아 저장하는 단계; 및
엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 체인과 상기 로컬 체인을 연결하는 계층적 블록체인을 형성하는 단계;를 포함하고,
로컬 체인의 참여자인 엔드 노드들이 생성한 데이터를 저장하는 로컬 원장(Local Ledger)을 생성하는 단계;
엣지 노드들이 참여한 글로벌 체인의 글로벌 원장(Global Ledge)을 생성하는 단계; 및
상기 엣지 노드들은 특정 데이터가 밀집한 지역에서 게이트웨이 역할과 데이터 전송을 수행하는 역할을 하고,
엣지 노드들이 생성하는 글로벌 블록의 트랜잭션을 통해 상기 글로벌 원장에 저장되는 로컬 블록의 메타 데이터를 이용하여 서브로 체인을 연결하는 단계;를 포함하는, 도시 컴퓨팅에서 엣지와 클라우드 간의 계층적 블록 체인 시스템을 생성하는 방법.
end nodes forming the first layer in the edge-cloud system to generate a local block to create a local chain;
generating a global chain by generating a global block by edge nodes configured by an unmanned aerial vehicle (UAV) forming a second layer;
receiving and storing all data of the end node and the edge node from the cloud forming the third layer; and
Including; forming a hierarchical block chain that connects the global chain and the local chain through the global block transaction generated by edge nodes;
generating a local ledger that stores data generated by end nodes that are participants in the local chain;
creating a global ledger of a global chain in which edge nodes participate; and
The edge nodes serve as gateways and data transmission in areas where specific data is dense,
A hierarchical block chain system between the edge and the cloud in urban computing, including: connecting the sub-chain using the metadata of the local block stored in the global ledger through the transaction of the global block generated by the edge nodes. How to create.
삭제delete
KR1020200166685A 2020-12-02 2020-12-02 Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system KR102416613B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200166685A KR102416613B1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200166685A KR102416613B1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220077595A KR20220077595A (en) 2022-06-09
KR102416613B1 true KR102416613B1 (en) 2022-07-05

Family

ID=81985841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200166685A KR102416613B1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102416613B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101657006B1 (en) 2015-06-18 2016-09-12 울산대학교 산학협력단 Mobile node, Method of managing movement of mobile nodes and system thereof
WO2019133052A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Yang Shao Wen Visual fog
KR102042690B1 (en) 2018-05-30 2019-11-27 (주)유비벨록스모바일 Edge-cloud system for auto controlling of IOT devices
KR102058539B1 (en) 2018-12-05 2019-12-23 재단법인 녹색에너지연구원 Method for operating multiple micro-grid based on hierarchical block chain and apparatus for the same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"사이드체인", 해시넷, http://wiki.hash.kr/index.php?title=사이드체인&oldid=139893(2019.08.30.)*
비특허문헌 1(Alia Asheralieva 등, 2020.03)*
비특허문헌 2(Vishal Sharma 등, 2019.10)*
비특허문헌 3(Yiming Jiang 등, 2019.05)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220077595A (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sen et al. Double cache approach with wireless technology for preserving user privacy
Li Data transmission scheme considering node failure for blockchain
Ometov et al. Reliability‐Centric Analysis of Offloaded Computation in Cooperative Wearable Applications
Ferdous et al. Integrated platforms for blockchain enablement
Arshad et al. Futuristic blockchain based scalable and cost-effective 5g vehicular network architecture
Al-Sharekh et al. Security challenges and limitations in IoT environments
Gadasin et al. Algorithm for Building a Cluster for Implementing the “Memory as a Service” Service in the IoT Concept
Ferrag et al. Privacy-preserving schemes for fog-based IoT applications: Threat models, solutions, and challenges
Weng et al. A lightweight anonymous authentication and secure communication scheme for fog computing services
KR102416613B1 (en) Hierarchical blockchain system between edge and cloud in urban computing and method of generating the system
Cheng et al. Research on edge computing technology of internet of things based on intelligent and environmental protection
Bindu et al. Impact of Blockchain Technology in 6G Network: A Comprehensive survey
Alsboui et al. Enabling Distributed Intelligence in the Internet of Things using the IOTA Tangle Architecture.
Wang et al. Big data processing with minimal delay and guaranteed data resolution in disaster areas
KR102522917B1 (en) SYSTEM FOR DATA COMMUNICATION BASED ON BLOCKCHAIN IN MOBILE IoT ENVIRONMENT AND METHOD THEREOF
CN112995939B (en) Wireless sensor network transmission and cloud service access control system
Dinesh et al. Conforming test of blockchain for 5G enabled IoT
Sosu et al. The relevance of blockchain with dew computing: a review
Zhao et al. Data Utilization Versus Privacy Protection in Semantic Communications
Ramachandran et al. {Publish-Pay-Subscribe} Protocol for Payment-driven Edge Computing
Thakur et al. A framework for IoT based on Blockchain and Edge Computing in Cyber Physical Systems
Zhao et al. A three-party repeated game model for data privacy in mobile edge crowdsensing of IoT
Du et al. Drone-assisted and blockchain-enabled edge-cloud computing networks: Architecture design, case study, and future directions
Qi et al. Optimizing packet transmission for ledger-based points transfer system in LPWAN: solutions, evaluation and standardization
Liazid et al. A brief review on integration between wireless sensor networks and Cloud

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant