A Novel Blockchain Weighted Majority Consensus Algorithm (WMCA) For Enhancing the Security Level of Internet of Things
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Imam Abdulrahman Bin Faisal University
Abstract
Nowadays, the internet developed rapidly around the world, according to this development the use of Internet of Things (IoT) and its applications grows in human life. IoT is defined as various heterogeneous objects that are connected to the internet and can identify themselves to other devices. Although the IoT holds a lot of chances for improving our life, but still it contains a lot of serious risks. This leads to focus on securing the IoT and develop security techniques that can increase the security level of IoT. Thus, it is important to find a way to secure IoT devices. A recent technology called blockchain is considered as a new move in the internet world. The blockchain is a peer to peer connections distributed system that performs transactions securely by using consensus algorithms without the need of trusted third party. Recently, the blockchain is used to secure IoT networks, but the researches in this area are not enough. This thesis first investigates the most used consensus algorithms in blockchain systems and then proposes a novel blockchain Weighted Majority Consensus Algorithm (WMCA) based on weighted majority algorithm in ensemble learning. Also, it defines the methodology, the pseudo code and the implantation of WMCA and discusses the WMCA evaluation and results. The obtained result shows that WMCA can detect participating nodes status. Then based on this detection, security actions will be taken to secure the system. As result, the WMCA will contribute in enhancing the security level of Blockchain based IoT systems.
Description
شهد الانترنت في السنوات الأخيرة تطور كبير في جميع انحاء العالم، ووفقا لهذا التطور فان استخدام انترنت الأشياء وتطبيقاتها أصبح ينمو في حياه الانسان. انترنت الأشياء هو عبارة مجموعة من الأجهزة الغير المتجانسة متصلة بالأنترنت لتبادل المعلومات. ولكن على الرغم أن انترنت الأشياء يحمل العديد من الفرص والمزايا التي من شأنها ان تسهل حياة الفرد الا انه يحمل أيضا في طياته الكثير من المخاطر الأمنية. فقد يتم استغلال انترنت الأشياء لتنفيذ أنواعا مختلفة من الانتهاكات والاختراقات. ولهذا السبب كان لابد من التركيز على امن انترت الأشياء وتطوير حلول وتقنيات حماية لتحسين امن انترنت الأشياء. وبالتالي من المهم ايجاد حلول وتقنيات لتامين اجهزة انترنت الأشياء. تعتبر التقنية الحديثة البلوكشين Blockchain بمثابة خطوة جديدة في عالم الإنترنت. تقنية البلوكشين هي نظام موزّع يدعم الاتصال نقطة إلى نقطة ويقوم بإجراء المعاملات بأمان باستخدام خوارزميات الإجماع دون الحاجة إلى جهة خارجية موثوق بها، ومؤخرًا يتم استخدام البلوكشين لحماية إنترنت الأشياء، الا أن هذا المجال لا يزال حديث العهد ولذلك فأن فرص البحث في هذا المجال مفتوحة بشكل كبير. هذه الرسالة تبين خوارزميات الإجماع الأكثر استخدامًا في أنظمة البلوكشين، ثم تقترح خوارزمية إجماع جديدة لنظام البلوكشين المعتمدة على خوارزمية الأغلبية الموزونة في التعليم بالتجميع. بعد ذلك، سيتم تقديم المنهجية والبرمجية زائفة لخوارزمية الإجماع المقترحة. وتم تنفيذ الخوارزمية المقترحة بلغة جافا ومناقشة المخرجات والنتائج. وتوضح النتيجة التي تم الحصول عليها أن الخوارزمية المقترحة قادرة على اكتشاف حالة النقاط المشاركة، ثم بناءً على هذا الكشف، سيتم اتخاذ إجراءات أمنية لتأمين النظام. وبذلك سوف تساهم الخوارزمية المقترحة في تعزيز مستوى الأمان لأنظمة إنترنت الأشياء القائمة على البلوكشين.
Keywords
Internet of things (IoT), Internet of things (IoT) Security, Blockchain, Consensus Algorithms, Weighted Majority Algorithm