BẢO MẬT MẠNG IOT BẰNG BLOCKCHAIN PHÂN CẤP
DOI:
https://doi.org/10.59266/houjs.2026.1337Keywords:
internet vạn vật (IoT), blockchain, bằng chứng công việc (PoW) phân cấp, cơ chế điểm neo, điện toán biên, an toàn dữ liệuAbstract
Mạng lưới Internet vạn vật (IoT) truyền thống hoạt động dựa trên máy chủ tập trung. Kiến trúc này tạo ra điểm lỗi duy nhất và rủi ro thao túng dữ liệu từ quản trị viên nội bộ. Việc áp dụng công nghệ Blockchain sử dụng cơ chế Bằng chứng công việc (PoW) đơn tầng gặp rào cản vật lý lớn. Sự chênh lệch năng lực tính toán giữa thiết bị biên và máy chủ đám mây tạo cơ hội cho các cuộc tấn công chiếm quyền điều khiển. Bài báo đề xuất mô hình kiến trúc lai đa tầng H-EPOW (Hierarchical Edge-Cloud Proof of Work). Nghiên cứu tích hợp thuật toán PoW phân cấp và cơ chế Điểm neo (Checkpointing). Hệ thống phân tách nhiệm vụ bảo mật thành hai luồng song song. Tầng biên thực thi PoW hạng nhẹ (Light PoW) để xác thực dữ liệu thời gian thực. Tầng máy chủ thực thi PoW hạng nặng (Heavy PoW) để thiết lập trạng thái khóa cứng vĩnh viễn cho một chu kỳ dữ liệu. Kết quả thực nghiệm cho thấy tầng biên duy trì thông lượng 45 giao dịch/giây với độ trễ 15-30 giây. Phân tích an ninh định lượng chứng minh mô hình tạo ra rào cản thời gian vật lý. Kẻ tấn công kiểm soát 51% sức mạnh mạng lưới phải mất ít nhất 1 giờ 40 phút để thay đổi một bản ghi dữ liệu từ 1 giờ trước. H-EPOW ngăn chặn hiệu quả các cuộc tấn công thay đổi lịch sử thông qua yêu cầu chi phí tính toán lũy kế.
References
Ali, M. S., Vecchio, M., Pincheira, M., Dolui, K., & Antonelli, F., Rehmani, H. M. (2019). Applications of Blockchains in the Internet of Things: A Comprehensive Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 21(2), 1676-1717. https://doi.org/10.1109/COMST.2018.2886932
Atlam, H. F., & Wills, G. B. (2019). Technical aspects of blockchain and IoT. Advances in Computers, 115, 1-39. https://doi.org/10.1016/bs.adcom.2018.10.006
Christidis, K., & Devetsikiotis, M. (2016). Blockchains and smart contracts for the Internet of Things. IEEE Access, 4, 2292-2303. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2016.2566339
Dorri, A., Kanhere, S. S., Jurdak, R., & Gauravaram, P. (2019). LSB: A lightweight scalable blockchain for IoT security and privacy. Journal of Parallel and Distributed Computing, 134, 180-197
Gervais, A., Karame, G. O., Wüst, K., Glykantzis, V., Ritzdorf, H., & Capkun, S. (2016). On the security and performance of proof-of-work blockchains. In Proceedings of the 2016 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security (pp. 3-16). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/2976749.2978341
Novo, O. (2018). Blockchain meets IoT: An architecture for scalable access management in IoT. IEEE Internet of Things Journal, 5(2), 1184-1195. https://doi.org/10.1109/JIOT.2018.2812239
Panarello, A., Tapas, N., Merlino, G., Longo, F., & Puliafito, A. (2018). Blockchain and IoT Integration: A Systematic Survey. Sensors, 18(8), 2575. https://doi.org/10.3390/s18082575
Phạm, T. H. & Nguyễn, H. G. (2025). Ứng dụng Blockchain trong bảo mật và toàn vẹn dữ liệu mạng IoT. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Mở Hà Nội, Số đặc biệt 3A, https://doi.org/10.59266/houjs.2025.721
Vukolić, M. (2015). The Quest for Scalable Blockchains Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. Open Problems in Network Security, 9591, 112-125. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39028-4_9
