Πρόσβαση σε Δίκτυα Βασισμένα σε Blockchain
Abstract
Τις τελευταίες δεκαετίες, η εξέλιξη των ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων
είναι ραγδαία και μαρτυρείται από τη διαρκή βελτίωση των προσφερόμενων υπηρεσιών και την
εισαγωγή άλλων καινοτόμων. Παράλληλα αυξάνεται η πολυπλοκότητα του δικτύου και οι
προκλήσεις που χρήζουν αντιμετώπισης. Ιδιαίτερα για τα B5G, σε αυτές συγκαταλέγονται
ζητήματα ασφάλειας, μυστικότητας και ακεραιότητας των αποθηκευμένων ή ανταλλασσόμενων
δεδομένων. Καθοριστική αναμένεται η συμβολή μιας επαναστατικής τεχνολογίας, του
blockchain. Πρόκειται για ένα κατανεμημένο σύστημα βάσης δεδομένων, το οποίο αποσκοπεί
στην εκτέλεση διαδικτυακών συναλλαγών, χωρίς την ανάγκη μεσολάβησης έμπιστης οντότητας,
καθώς δύναται να εγγυηθεί την ασφάλεια και την ακεραιότητα των δεδομένων σε ένα P2P
δίκτυο. Το blockchain, αν και ξεκίνησε ως τεχνολογία υποδομής συστημάτων εκτέλεσης
συναλλαγών με ψηφιακά νομίσματα, τελευταία ενσωματώνεται σε ολοένα και περισσότερα
διαφορετικά πληροφοριακά συστήματα.
Το blockchain πρόκειται να ενσωματωθεί τόσο στο δίκτυο πρόσβασης όσο και στο
δίκτυο κορμού των B5G. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ενσωμάτωση στο
δίκτυο πρόσβασης και οργανώνεται σε δύο κύριους άξονες. Ο πρώτος αφορά τη μελέτη της
τοπολογίας ενός τέτοιου δικτύου και τη μοντελοποίησή του ως μία χρονικά ομογενή διαδικασία
Markov. Ακόμα με την εκτέλεση κατάλληλων προσομοιώσεων, γίνεται αποτίμηση των
επιδόσεων του συστήματος, αναφορικά με την καθυστέρηση και την πιθανότητα αναμονής
αιτήματος πρόσβασης για χρονικές μονάδες που υπερβαίνουν έναν προκαθορισμένο αριθμό. Ο
δεύτερος άξονας και η καινοτομία της εργασίας, αφορά την επέκταση της παραπάνω τοπολογίας
για την παροχή πρόσβασης σε εκτός κάλυψης UE μέσω της ήδη συνδεδεμένης συσκευής άλλου
συνδρομητή. Προσομοιώνοντας το σενάριο αυτό, κατέστη φανερό ότι είναι πρακτικά
υλοποιήσιμο και η συμπεριφορά του δικτύου, ως προς τις εξεταζόμενες παραμέτρους, δεν
μεταβάλλεται. Εμφανίζεται όμως επιπλέον καθυστέρηση που αποδίδεται στη διπλή χρήση του
blockchain. Οπότε η προτεινόμενη τοπολογία κρίνεται καταλληλότερη για εφαρμογές που δεν
χαρακτηρίζονται από υψηλές απαιτήσεις καθυστέρησης.
In the past few decades, wireless telecommunication systems have witnessed rapid
evolution, by continuously emerging new services and improving the quality of those already
offered. This results in an ever-incising complexity of the wireless networks and the appearance
of many related challenges to overcome. B5G systems face, among others, the challenge of data
security, privacy and integrity during storage or information exchange. A promising solution to
this problem is the integration of disruptive blockchain technology into modern cellular
networks. Blockchain is a public database, characterized by security, immutability and privacy,
making possible transactions among untrusted nodes of a peer-to-peer network, without the
mediation of a trusted third party. Blockchain has emerged as the technology implementing
cryptocurrency platforms, such as Bitcoin, but recently it is integrated with many other software
products, with a different purpose.
The integration of blockchain will probably take place at both the radio access network
and core network. The present diploma thesis focuses on the first case and consists of two main
parts. The first one is dedicated to the study of the related topology, which is modelled as a timehomogeneous Markov process. Also, the performance of the network is assessed, in terms of
latency and waiting probability, with the execution of related simulations. The second part
presents the novelty of this thesis, which is the extension of the aforementioned topology to
provide intermediate access to an out of coverage device. Thus, this device can access the
network, through the connected device of a subscriber, who has the corresponding rights.
Simulating this scenario, it became clear that the behaviour of the system regarding the key
performance indicators used before is the same. But there is an extra latency, because of the
double use of blockchain. So, it can be clear that the proposed topology is feasible and can be
beneficial to many latency insensitive services.