مروری بر کاربرد بلاک چین در شبکه های هوشمند مختلف

بلاک چین در شبکه های هوشمند: مروری بر موارد استفاده مختلفچکیده: با ادغام شبکه‌های حسگر بی‌سیم و اینترنت اشیا، شبکه هوشمند به عنوان راه حلی برای چالش‌های مربوط به تامین برق در آینده پیش‌بینی می‌شود.با این حال، مسایل امنیتی و حریم خصوصی در مصرف و تجارت داده‌های برق چالش‌های جدی در پذیرش شبکه هوشمند ایجاد می‌کند.برای پرداختن به این چالش‌ها، تکنولوژی بلاک چین برای کاربرد در شبکه هوشمند در حال توسعه و تحقیق است.در این مقاله، حوزه‌های کاربردی مهم بلاک چین در شبکه هوشمند مورد بحث قرار گرفته‌است.یک مورد کاربردی از هر حوزه به تفصیل مورد بحث قرار می‌گیرد و یک معماری بلاک چین مناسب، یک ساختار بلوکی نمونه و نکات فنی بالقوه به کار رفته در آن را پیشنهاد می‌دهد.از بلاک چین می توان برای تجارت انرژی نظیر به نظیر استفاده کرد، که در آن یک طرح پرداخت مبتنی بر اعتبار می‌تواند فرآیند تجارت انرژی را افزایش دهد.برای غلبه بر چالش‌های مربوط به حریم خصوصی و امنیت در شبکه می توان از طرح‌های موثر جمع‌آوری داده‌ها براساس تکنولوژی بلاک چین استفاده کرد.سیستم‌های توزیع انرژی همچنین می‌توانند از بلاک چین برای کنترل از راه دور جریان انرژی به یک منطقه خاص با نظارت بر آمار کاربرد آن منطقه استفاده کنند.علاوه بر این، چارچوب‌های مبتنی بر بلاک چین نیز می‌توانند به تشخیص و حفظ تجهیزات شبکه هوشمند کمک کنند.همچنین در مورد چندین پیاده‌سازی تجاری از بلاک چین در شبکه هوشمند بحث می‌کنیم.در نهایت، چالش‌های مختلفی که باید برای یکپارچه‌سازی این دو فناوری در نظر گرفته شوند مورد بحث قرار می‌گیرند. ​کلمات کلیدی: بلاک چین؛شبکه هوشمنداینترنت اشیا؛امنیت و حریم شخصیتجارت نظیر به نظیر؛شبکه‌های حسگر بی‌سیم۱. مقدمهشبکه‌های هوشمند در حال حاضر با سرعت فن‌آوری بسیار بالایی با استفاده از مزایای شبکه‌های حسگر بی‌سیم ‏(WSNs)‏و اینترنت اشیا ‏IoT)‏(در حال پیشرفت هستند.آن‌ها بهینه‌سازی در تولید و مصرف انرژی را با اتخاذ سیستم‌های هوشمندی که می‌توانند بر یکدیگر نظارت و ارتباط برقرار کنند، ارایه می‌دهند ‏.اتوماسیون سیستم کنتور مبتنی بر سنسور هوشمند با استفاده از دستگاه‌های اندازه‌گیری پیشرفته ‏منجر به نیاز کم‌تر نیروی انسانی و دقت بیشتر می‌شود.بنابراین، با هوشمند ساختن شبکه، بهره‌برداری موثر از انرژی به دست می‌آید .شبکه‌های هوشمند همچنین با ارائه پشتیبانی فنی برای انتقال انرژی بین تولیدکنندگان و مصرف کنندگان انرژی محلی، وعده بهره‌برداری کارآمدتر از منابع تجدید پذیر انرژی را می‌دهند.مصرف کنندگانی که می‌توانند از منابع انرژی تجدید پذیر مانند نور خورشید با استفاده از پنل‌های خورشیدی پشت‌بام استفاده کنند می‌توانند با فروش انرژی مازاد خود به مصرف کنندگان همسایه و یا به شبکه، تولید کننده و مصرف‌کننده شوند.این امر مصرف کنندگان را به استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر تشویق می‌کند از آنجایی که تقاضای انرژی همواره در حال افزایش است و منابع متعدد انرژی وجود دارد، نیاز به یک سیستم مدیریت انرژی غیر متمرکز به وجود آمده‌است ‏‏.سیستم باید قادر به مدیریت معاملات فردی بین کاربران و همچنین بین کاربر و شبکه بدون دستکاری داده‌ها یا از دست دادن اطلاعات باشد.ادغام منابع انرژی تجدید پذیر توزیع‌شده که تولید برق آن‌ها به شدت در حال نوسان است، آن را برای تاسیسات برای تخمین حالت سیستم بسیار چالش برانگیز می‌سازد.برخی از کارها ‏ ‏ روش‌های جدید مبتنی بر فیلتر کالمن را برای تخمین دقیق حالت ریزشبکه و کنترل برای شبکه‌های هوشمند پیشنهاد داده‌اند.مدل‌های آن‌ها مصرف کنندگان را تشویق می‌کند تا از منابع انرژی تجدید پذیر سازگار با محیط‌زیست استفاده کنند که منجر به مزایای زیادی مانند کاهش اتلاف خط، قابلیت اطمینان، بهره‌وری انرژی و غیره خواهد شد. نویسندگان ‏ ‏ در مورد کاهش تقاضای انرژی خدمات رفاهی و مصرف کنندگان و مدیریت هوشمند انرژی بحث کردند در حالی که ادغام انرژی تجدید پذیر همیشه در حال رشد را در نظر می‌گیرند.مسئله دیگری که مانع از یک سیستم مدیریت شبکه کارآمد می‌شود، نیاز اشخاص ثالث برای تامین و توزیع انرژی است.درگیری شخص ثالث همیشه هزینه عملیات را به شدت افزایش می‌دهد و راه را برای تراکنش های اشتباه، عمدا یا غیر از این، هموار می‌کند.این همان جایی است که بلاک چین یک راه‌حل امیدوار کننده برای این مسائل موجود در شبکه هوشمند ارایه می‌دهد ‏‏. ​اتخاذ تکنولوژی بلاک چین به شبکه اجازه می‌دهد تا عملیات‌های خود را غیر متمرکز کند.این بدان معنی است که تصمیم‌گیری و جریان‌های تراکنش نیازی نیست که از طریق یک سیستم متمرکز هدایت شوند که شامل اشخاص ثالث، مانند واسطه‌ها، بانک‌ها، و غیره است. سابقه معاملات در همه یا گره‌های انتخابی درگیر در عملیات شبکه بسته به نوع بلاک چین استفاده‌شده ذخیره می‌شود ‏‏. تراکنش های خرید و فروش انرژی در میان کاربران دیگر نیازی به عبور از رویه‌های بانک ندارند بلکه می‌توانند از طریق یک برنامه کامپیوتری با تاییدیه هایی به شکل بند و ماده از پیش تعیین‌شده مورد نیاز تراکنش انجام شوند ‏.فناوری بلاک چین در میان مزایای متعدد دیگر به ایجاد بازارهای انرژی در زمان واقعی و معاملات حفظ هویت با هزینه‌های بسیار کم‌تر با توجه به یک چارچوب تجاری ساده شده کمک می‌کند ‏ ‏.محاسبه و مصرف توان دستگاه‌های IoT چالش‌های مهمی هستند که کاربرد بلاک چین را در IoT و شبکه هوشمند محدود می‌کنند.نویسندگان ‏ ‏ یک ساختار تامین انرژی غیرمتمرکز برای ماینرها در شبکه IoTبا استفاده از ریز شبکه‌ها برای تامین انرژی تجدید پذیر برای ماینینگ در دستگاه‌های IoT پیشنهاد دادند.این مقاله برخی از سناریوهای مختلف را شناسایی می‌کند که در آن بلاک چین می‌تواند در شبکه هوشمند گنجانده شود، و جنبه‌های تکنولوژیکی مختلف در مورد هر سناریو را مورد بحث قرار می‌دهد.سهم اصلی این مقاله به شرح زیر است:ما کاربردهای عمده بلاک چین شبکه‌های هوشمند را مورد بحث قرار می‌دهیم و جزییاتی مانند معماری بلاک چین، ساختار بلوک نمونه و فن‌آوری‌های مرتبط با بلوک بکار گرفته‌شده در هر حوزه کاربردی را ارایه می‌دهیم. ​یک جدول که در آن این حوزه‌های کاربردی با جزییات فنی مهم خلاصه شده نیز، پس از بحث در مورد حوزه‌های کاربردی ارایه شده‌است. ​سپس کاربردهای تجاری بلاک چین را در شبکه هوشمند مورد بحث قرار می‌دهیم.ما همچنین چالش‌های موجود برای گنجاندن بلاک چین در شبکه هوشمند را مورد بحث قرار می‌دهیم و برخی از مسیرهای تحقیقات آتی را ارایه می‌دهیم. ​بقیه مقاله به شرح زیر سازماندهی شده‌است.بخش ۲ خلاصه‌ای از تکنولوژی بلاک چین را ارایه می‌دهد.در بخش ۳، حوزه‌های کاربردی مهم بلاک چین در شبکه هوشمند مورد بحث قرار می‌گیرد.بخش ۴ خلاصه‌ای از چندین کاربرد تجاری از بلاک چین در بخش انرژی است.در بخش ۵، چالش‌های عملی در ترکیب بلاک چین در شبکه هوشمند مورد بحث قرار می‌گیرد.بخش ۶ برخی از مسیرهای تحقیقات آینده را نشان می‌دهد.در نهایت، مقاله در بخش ۷ نتیجه‌گیری می‌شود. ​۲. نمای کلی بلاک چینبلاک چین یک دفترکل غیرمتمرکز است که برای ثبت تراکنش های مختلف انجام‌شده در شبکه درست از ابتدای زنجیره استفاده می‌شود.دفترکل بین گره‌های مختلف تقسیم می‌شود که در شبکه مشارکت دارند و هر هم‌کار کپی دفتر را دارد.هر بلوک در این زنجیر با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری به بلوک قبلی متصل می‌شود که سیستم را ایمن و در برابر حملات مخرب و سو عملکرد مقاوم می‌سازد.​شکل ۱. هر گره می‌تواند اعتبار تراکنش ها را بررسی کند و قبل از اضافه کردن به توافق برسد. با توجه به بلاک چین که بلوک به بلوک متصل می‌شود، سطح بالایی از شفافیت و قابلیت اطمینان را فراهم می‌کند.?​۲.۱. ترکیب‌بندی بلاک چینهر تراکنش در یک بلاک چین توسط گره‌های شرکت‌کننده با استفاده از الگوریتم توافق عام تایید می‌شود و اگر بر سر اعتبار آن توسط گره‌ها توافق حاصل شود، داده‌های تراکنش در ساختارهایی به نام بلوک‌ها ذخیره می‌شوند.ماینینگ، افزودن بلوک‌ها به بلاک چین در حالی که ماینر ها یا گره های ماینینگ، گره‌های درگیر در این فرآیند هستند.یک تابع درهم ساز رمزنگاری ‏۲۰)‏هر دو بلوک مجاور را در بلاک چین با درهم سازی بلوک قبلی ذخیره‌شده در بلوک فعلی پیوند می‌دهد.برای انجام یک حمله موفق، مهاجم که سعی در اصلاح یک بلوک خاص در بلاک چین دارد باید اطمینان حاصل کند که تمام بلوک‌های زیر نیز اصلاح شده‌اند.از آنجا که درهم سازی بلوک فعلی در بلوک بعدی ذخیره می‌شود، اصلاح هر زمینه از بلوک فعلی درهم سازی آن را نیز اصلاح می‌کند.بنابراین، هر چه بلوک هدف قدیمی‌تر باشد، برای یک مهاجم چالش برانگیز تر است که بلوک و تمام بلوک‌های بعدی را تا آخرین بلوک در زنجیره انسداد تغییر داده و به روز رسانی کند.علاوه بر این، مهاجم باید اطمینان حاصل کند که هیچ بلوک جدیدی تا زمانی که تغییرات او در بلاک چین منعکس شود، به آن اضافه نشده است.بنابراین، چنین حمله‌ای به شبکه بلاک چین از نظر اقتصادی کاملا غیرعملی باقی می‌ماند.علاوه بر این، از آنجا که یک کپی از بلاک چین کامل با هر گره شرکت‌کننده در شبکه در دسترس است، هر گونه سو مدیریتی مانند اصلاح یک بلوک از بلاک چین را می توان به راحتی تشخیص داد.بنابراین این تکنیک‌های امنیتی رمزنگاری، تغییر نا پذیری داده‌ها را برای بلاک چین فراهم می‌کنند.هر بلوک اساسا شامل یک سرصفحه بلوک و یک بدنه بلوک است.سرصفحه بلوک شامل زمینه‌های مختلفی مانند درهم سازی قبلی، برچسب زمانی و غیره است.​ ​هر برچسب زمانی شامل تاریخ ایجاد یک بلوک است.درخت Merkle با تبدیل تکراری جفت تراکنش ها ایجاد می‌شود تا زمانی که تنها یک مقدار هش باقی بماند.مقدار هش واحد ریشه Merkle نامیده می‌شود. Merkle اثر انگشت دیجیتال تمام تراکنش های ذخیره‌شده در یک بلوک خاص است.با استفاده از یک ریشه Merkle، کاربر می‌تواند به طور ایمن و موثر وجود یک تراکنش خاص در یک بلوک را بررسی کند. n یکبار یک عدد دل‌خواه است که توسط گره‌های ماینینگ برای تغییر مقدار درهم سازی بلوک استفاده می‌شود تا معیار مورد توافق یک بلاک چین را برآورده کند. بدنه بلوک شامل اطلاعات تراکنش مربوط به بلوک است که می‌تواند به دو بخش تقسیم شود.بخش اول بلوک اطلاعات مربوط به تراکنش ها ‏مقدار، تاریخ، زمان و غیره)‏را ذخیره می‌کند، در حالی که بخش دیگر اطلاعات مربوط به شرکت کنندگان در تراکنش ها را ذخیره می‌کند.تمام بلوک‌ها به منظور تشکیل زنجیره‌ای متصل شده‌اند که اطلاعاتی در مورد تاریخچه تراکنش کل شبکه داشته و با کل شبکه به اشتراک گذاشته شده‌اند .۲.۲. طبقه‌بندی بلاک چینبلاک چین ها عموما به سه نوع طبقه‌بندی می‌شوند: عمومی، کنسرسیوم و بلاک چین خصوصی.مقایسه این سه نوع براساس پارامترهای مختلف در جدول ۱ خلاصه شده‌است. ​جدول ۱.?۳. کاربردهای بلاک چین در شبکه هوشمندشکل ۲کاربردهای مهم بلاک چین را در سناریوی شبکه هوشمند نشان می‌دهد.براساس نظرسنجی‌های موجود و بررسی کاربرد بلاک چین در IoT ‏ ‏، در این مقاله، ما بر روی این پنج حوزه کاربردی مهم در شبکه‌های هوشمند تمرکز می‌کنیم، جایی که تکنولوژی بلاک چین به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته‌است.هر یک از این حوزه‌های کاربردی در زیر توضیح داده می‌شود: جزییات معماری بلاک چین به کار گرفته‌شده، ساختار یک بلوک نمونه و فن‌آوری‌های بلاک چین مورد استفاده قرار گرفته است.?​​​​​​​یک بلاک چین عمومی با ارایه یک کپی از دفترکل توزیع‌شده به هر گره و توانایی انجام توافق و تایید داده‌ها، سطح بالایی از شفافیت را ارایه می‌دهد.با این حال، عیب آن به شکل مصرف انرژی و عملکرد است.از سوی دیگر، یک بلاک چین کنسرسیوم، تنها به مجموعه‌ای از گره‌های از پیش مجاز اجازه می‌دهد تا دفترکل توزیع‌شده یا پایگاه‌داده تراکنش را اداره کنند.تنها این گره‌های مجاز دارای قابلیت‌های محاسباتی بالایی هستند که برای حل الگوریتم مورد نظر نیاز است و در نتیجه مصرف توان کلی را کاهش می‌دهد و معاملات سریع‌تر را تسهیل می‌کند.در مورد انتقال انرژی P۲P، یک بلوک معمولی در شبکه بلاک چین، همانطور که در شکل ۴ نشان‌داده شده‌است، متشکل از ساختارهای داده‌ای است که شامل اطلاعات مربوط به مقدار انرژی استفاده‌شده و برچسب زمانی است که استفاده از انرژی را نشان می‌دهد که معمولا با یک تراکنش خاص سر و کار دارد ‏‏.تعداد ساختارها و داده‌های موجود به معماری اتخاذ شده بستگی دارد. ​​شکل شماره 4?بخش تراکنش ساختار بلوک شامل داده‌های خاص برای هر تراکنش مانند انتقال ‏TID)‏، (ID واسط ‏(MID)‏، مقدار انرژی درخواست‌شده ‏(AER)‏، مقدار انرژی تعیین‌شده ‏(AEG)‏برای خریدار درخواست‌کننده با گره‌های نظارتی براساس انرژی موجود از فروشندگان، سکه‌های انرژی منتقل‌شده ‏(ET)‏توسط خریدار برای تراکنش، ماهیت دیجیتال فروشنده ‏DSS را نشان می‌دهد.همچنین شامل بازه زمانی است که زمان درخواست (TR)‏و زمان صرف‌شده برای تراکنش ‏(TT)‏را نشان می‌دهد. ​۳.۳.۱. معماری زنجیره بلاک​​براساس مصرف برق، کاربران به گروه‌های مختلف / شبکه‌های منطقه‌ای مجاور ‏NANsتقسیم می‌شوند.چندین جفت کلید عمومی و خصوصی توسط مرکز مدیریت کلید ‏(KMC)‏برای هر کاربر با استفاده از RSA، یک الگوریتم رمزنگاری کلید عمومی، با نام مستعار کاربر که کلید عمومی است، تولید می‌شوند.​صحت نام مستعار کاربر می‌تواند با استفاده از اثبات دانش صفر، یک روش تایید احتمالاتی در رمزنگاری تایید شود.در هر بازه زمانی، یک نود ماینینگ در میان کاربران گروه براساس میانگین مصرف داده‌های الکتریکی انتخاب می‌شود.گره ماینینگ داده‌های الکتریکی مصرف‌شده را جمع‌آوری کرده، آن‌ها را در یک بلاک چین خصوصی ثبت کرده و با کمک شبکه گسترده ‏(WAN)‏به واحد مرکزی می‌فرستد.واحد مرکزی می‌تواند مشخصات مصرف برق را در زمان واقعی برای برنامه‌ریزی انرژی و قیمت‌گذاری پویا استخراج کند.مرکز صدور صورت‌حساب به محض رسیدن تاریخ صدور صورت‌حساب، صورت‌حساب برق کاربران را محاسبه کرده و آن را در بلاک چین ثبت می‌کند.?​​شکل شماره 7هر زمان که یک قطعه از تجهیزات الکتریکی خطا یا اختلال در عملکرد خود را نشان می‌دهد، درخواستی برای خدمات تشخیصی در شبکه ارسال می‌شود.سپس این تجهیزات به عنوان گره‌های شکست در شبکه نامگذاری می‌شوند.قراردادهای هوشمند مدل‌سازی می‌شوند تا به گره‌های شکست پاسخ دهند و جریان عملیات را همانطور که تصمیم گرفته شده‌است هدایت کنند.گره شکست باید ارز مجازی را برای خدمات تعمیر و نگهداری به قرارداد هوشمند واریز کند.اگر تجهیزات در دوره ضمانت خود باشد، فروشنده آن خدمات مورد نیاز را انجام خواهد داد و پول رایج ذخیره‌شده به گره بازگردانده خواهد شد.با این حال، اگر دستگاه خارج از دوره ضمانت باشد، فروشنده و دیگر تیم‌های تعمیر و نگهداری تایید شده که مایل به تمایل به خطای تشخیص‌داده‌شده هستند، اکنون برای به دست آوردن مناقصه پیشنهاد خواهند داد.این گره‌ها گره‌های تشخیص را تشکیل می‌دهند.تنها موجودیت‌های تایید شده و ثبت‌شده در سیستم می‌توانند بعنوان گره‌های تشخیص رقابت کنند.آن‌ها نسبتا در فرآیند مزایده رقابت می‌کنند و قرارداد هوشمند تصمیم می‌گیرد که چه کسی پیشنهاد را بسته به الگوریتم مزایده دریافت می‌کند.وقتی معامله نهایی می‌شود، قرارداد هوشمند تراکنش را با جزییات تغذیه شده در فرمت بلوک به شبکه پخش می‌کند.گره‌های دفترداری الگوریتم مورد توافق را برای اضافه کردن بلوک به شبکه انجام می‌دهند.​۵. چالش‌های پیوستن بلاک چین شبکه هوشمند۵. ۱. مسایل مقیاس پذیری​​​معاملات در یک بلاک چین روز به روز افزایش می‌یابند، که نیازمند قابلیت‌های ذخیره‌سازی سنگین برای تطبیق با تعداد رو به رشد معاملات است.در حال حاضر، فضای ذخیره سازی برای بیت کوین از ۲۰۰ گیگابایت هم گذشته‌است، در حالی که برای Ethereumبه حدود ۱ ترابایت رسیده‌است. حتی اگر تعداد قابل‌توجهی از تراکنش ها با استفاده از بیت کوین انجام شوند، سرعت پردازش داده‌ها به بلوک‌هایی در یک بلاک چین حدود ۷ در هر ثانیه تخمین زده می‌شود.در عین حال، میانگین تعداد معاملات در اتریوم 15 تراکنش در هر ثانیه است. ​۵.۲. احتمال متمرکز سازیدر حال حاضر، کاربرد بلاک چین در بخش انرژی هنوز یک تکنولوژی نوپا است و در معرض حملات شرکت‌های انرژی ای قرار دارد که ممکن است از آن برای مزایای مالی بهره‌برداری کنند.تنها شانس تغییر داده‌های تبادلی در یک بلوک از طریق حمله ۵۱ % است که در آن مهاجم ۵۱ % از ظرفیت محاسباتی شبکه را کنترل می‌کند.دلیل دیگر برای تمرکز این واقعیت است که بیشتر معماری در بخش انرژی مبتنی بر کنسرسیوم یا بلاک چین خصوصی است. ۵. ۳ هزینه‌های توسعه و زیرساختپیاده‌سازی بلاک چین در شبکه هوشمند نیازمند هزینه‌های زیر ساختی بالا برای معماری مجدد شبکه‌های فعلی، ارتقا کنتورهای هوشمند برای کمک به معاملات از طریق قراردادهای هوشمند، زیرساخت فن‌آوری‌های اطلاعات و ارتباطات ‏(ICT)‏خاص عملیات‌های بلاک چین، دیگر اینترفیس های پیشرفته مرتبط ‏(AMI)‏و نرم‌افزار برای توسعه کل پلتفرم است.چنین هزینه‌های زیرساخت بالایی ممکن است اپراتورهای شبکه را از ترکیب بلاک چین به ساختار شبکه منصرف کند.زیرساخت فعلی شبکه بعد از سال‌ها تحقیق و توسعه اتخاذ شده و نتایج مطلوبی با هزینه‌های کلی بسیار کم‌تر بدست می‌دهد.برای مثال، سیستم ارتباطات شبکه‌ای در حال حاضر از فناوری‌هایی مانند تل​ه‌متری استفاده می‌کند که نسبت به بلاک چین مسن‌تر و ارزان‌تر است.​۶. دستورالعمل‌های تحقیقات آیندههر فن‌اوری جدید باید ثابت کند که می‌تواند مقیاس پذیری، سرعت و امنیت مورد نیاز را قبل از اینکه به طور گسترده پذیرفته شود، ارایه دهد.فن‌آوری بلاک چین در حال حاضر اثبات مفهوم را به تصویب رسانده‌است اما هنوز باید آن را ارتقا داد و مقرون‌به‌صرفه باشد.برای ارتباطات شبکه‌ای، تاکنون راه‌حل‌هایی مانند تله‌متری وجود دارد که بسیار مقرون‌به‌صرفه هستند.تکنولوژی بلاک چین همچنین باید بر روی تمام جنبه‌های ذکر شده در بالا برای کاربرد و پذیرش وسیع‌تر رقابت کند.در شبکه‌های بلاک چین در مقیاس بزرگ فعلی مانند Ethereumیا Bitcoin، هرگونه ارتقا در کد نرم‌افزاری که در گره‌های شرکت‌کننده اجرا می‌شود باید مورد توافق کل شبکه باشد تا اجرا شود.هر گونه عدم توافق برای انجام این کار می‌تواند منجر به از بین رفتن و تکه‌تکه شدن شبکه، به خطر انداختن امنیت و یکپارچگی داده‌ها شود.طراحی این شبکه‌های بلاک چین برای شبکه‌های هوشمند باید در برابر چنین اثراتی محافظت شود. ۷. نتیجه‌گیریشبکه هوشمند یک تکنولوژی رو به رشد در بخش انرژی است و اساسا به یک چارچوب قابل‌اطمینان و ایمن برای عملیات نیاز دارد.علاوه بر این، این مقاله در مورد جنبه تغییر ناپذیری داده‌ها بلاک چین بحث می‌کند، که می‌تواند برای جلوگیری از حملات سایبری، به ویژه در تولید برق و سیستم‌های توزیع مورد استفاده قرار گیرد.یک سیستم نگهداری تجهیزات ایمن که تشخیص درست را با استفاده از قراردادهای هوشمند تضمین می‌کند نیز مورد بحث قرار گرفته‌است. ​​​ ​​​References1. Bayindir, R.; Colak, I.; Fulli, G.; Demirtas, K. Smart grid technologies and applications. Renew. Sustain. Energy Rev. 2016, 66, 499–516. [CrossRef]2. Kumari, A.; Tanwar, S.; Tyagi, S.; Kumar, N.; Obaidat, M.S.; Rodrigues, J.J. Fog Computing for Smart GridSystems in the 5G Environment: Challenges and Solutions. IEEE Wirel. Commun. 2019, 26, 47–53. [CrossRef]3. Chaudhary, R.; Aujla, G.S.; Garg, S.; Kumar, N.; Rodrigues, J.J. SDN-enabled multi-attribute-based secure communication for smart grid in IIoT environment. IEEE Trans. Ind. Inform. 2018, 14, 2629–2640. [CrossRef]4. Ahsan, U.; Bais, A. Distributed big data management in smart grid. In Proceedings of the 26th Wireless and Optical Communication Conference (WOCC), Newark, NJ, USA, 7–8 April 2017; pp. 1–6.5. Falvo, M.C.; Martirano, L.; Sbordone, D.; Bocci, E. Technologies for Smart Grids: A brief review. In Proceedings of the 2013 12th International Conference on Environment and Electrical Engineering, Wroclaw, Poland, 5–8 May 2013; pp. 369–375.6. Zhu, J.; Xie, P.; Xuan, P.; Zou, J.; Yu, P. Renewable energy consumption technology under energy internet environment. In Proceedings of the 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Beijing, China, 26–28 November 2017; pp. 1–5.7. Cheng, L.; Qi, N.; Zhang, F.; Kong, H.; Huang, X. Energy Internet: Concept and practice exploration. In Proceedings of the 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Beijing, China, 26–28 November 2017; pp. 1–5.8. Rana, M.; Li, L. An overview of distributed microgrid state estimation and control for smart grids. Sensors 2015, 15, 4302–4325. [CrossRef]9. Rana, M.; Li, L. Microgrid state estimation and control for smart grid and Internet of Things communication network. Electron. Lett. 2015, 51, 149–151. [CrossRef]10. Rana, M.M.; Li, L.; Su, S.W. An adaptive-then-combine dynamic state estimation considering renewable generations in smart grids. IEEE J. Sel. Areas Commun. 2016, 34, 3954–3961. [CrossRef]11. Tom, R.J.; Sankaranarayanan, S.; Rodrigues, J.J. Smart Energy Management and Demand Reduction by Consumers and Utilities in an IoT-Fog based Power Distribution System. IEEE Internet Things J. 2019, 6, 7386–7394. [CrossRef]12. The Promise of the Blockchain: The Trust Machine. 2015. Available online: https://www.economist.com/ leaders/2015/10/31/the-trust-machine (accessed on 31 May 2019).13. Andoni, M.; Robu, V.; Flynn, D.; Abram, S.; Geach, D.; Jenkins, D.; McCallum, P.; Peacock, A. Blockchain technology in the energy sector: A systematic review of challenges and opportunities. Renew. Sustain. Energy Rev. 2019, 100, 143–174. [CrossRef]14. Wang, K.; Hu, X.; Li, H.; Li, P.; Zeng, D.; Guo, S. A survey on energy internet communications for sustainability. IEEE Trans. Sustain. Comput. 2017, 2, 231–254. [CrossRef]15. Distributed Ledger Technology: Beyond Block Chain. 2015. Available online: https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/ 492972/gs-16-1-distributed-ledger-technology.pdf (accessed on 31 May 2019).16. Tapscott, D.; Tapscott, A. How Blockchain Is Changing Finance. Available online: https://hbr.org/2017/03/ how-blockchain-is-changing-finance. (accessed on 31 May 2019).17. Hassija, V.; Bansal, G.; Chamola, V.; Saxena, V.; Sikdar, B. BlockCom: A Blockchain Based Commerce Model for Smart Communities using Auction Mechanism. In Proceedings of the 2019 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), Shanghai, China, 20–24 May 2019; pp. 1–6.18. Bansal, G.; Hassija, V.; Chamola, V.; Kumar, N.; Guizani, M. Smart Stock Exchange Market: A SecurePredictive Decentralised Model. In Proceedings of the 2019 IEEE Globecom, Big Island, HI, USA, 9–13 December 2019; pp. 1–6.19. Li, J.; Zhou, Z.; Wu, J.; Li, J.; Mumtaz, S.; Lin, X.; Gacanin, H.; Alotaibi, S. Decentralized On-Demand EnergySupply for Blockchain in Internet of Things: A Microgrids Approach. IEEE Trans. Comput. Soc. Syst. 2019. [CrossRef]20. Nakamoto, S. Bitcoin: A Peer-To-Peer Electronic Cash System. Available online: https://bitcoin.org/bitcoin. pdf (accessed on 31 May 2019).21. Swan, M. Blockchain: Blueprint for a New Economy. Available online: https://lib.hpu.edu.vn/handle/ 123456789/28101 (accessed on 31 May 2019).22. Vranken, H. Sustainability of bitcoin and blockchains. Curr. Opin. Environ. Sustain. 2017, 28, 1–9. [CrossRef]23. Hassija, V.; Saxena, V.; Chamola, V. Scheduling drone charging for multi-drone network based on consensus time-stamp and game theory. Comput. Commun. 2019, 149, 51–61. [CrossRef]24. Li, X.; Jiang, P.; Chen, T.; Luo, X.; Wen, Q. A survey on the security of blockchain systems. Future Gener.Comput. Syst. arXiv 2017, arXiv:1802.06993.25. Casino, F.; Dasaklis, T.K.; Patsakis, C. A systematic literature review of blockchain-based applications: Current status, classification and open issues. Telemat. Inform. 2018, 36, 55–81. [CrossRef]26. Puthal, D.; Malik, N.; Mohanty, S.P.; Kougianos, E.; Das, G. Everything you wanted to know about the blockchain: Its promise, components, processes, and problems. IEEE Consum. Electron. Mag. 2018, 7, 6–14. [CrossRef]27. Okada, H.; Yamasaki, S.; Bracamonte, V. Proposed classification of blockchains based on authority and incentive dimensions. In Proceedings of the 2017 19th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), Bongpyeong, Korea, 19–22 February 2017; pp. 593–597.28. Zheng, Z.; Xie, S.; Dai, H.; Chen, X.; Wang, H. An overview of blockchain technology: Architecture, consensus, and future trends. In Proceedings of the 2017 IEEE International Congress on Big Data (BigData Congress), Honolulu, HI, USA, 25–30 June 2017; pp. 557–564.29. Ouyang, X.; Zhu, X.; Ye, L.; Yao, J. Preliminary applications of blockchain technique in large consumers direct power trading. Proc. CSEE 2017, 37, 3737–3745.30. Yuan, Y.; Wang, F. Development status and prospect of blockchain technology. J. Autom. 2016, 42, 481–494.31. Zheng, Z.; Xie, S.; Dai, H.N.; Chen, X.; Wang, H. Blockchain challenges and opportunities: A survey. Int. J. Web Grid Serv. 2018, 14, 352–375. [CrossRef]32. Xie, J.; Yu, F.R.; Huang, T.; Xie, R.; Liu, J.; Liu, Y. A Survey on the Scalability of Blockchain Systems. IEEE Netw. 2019, 33, 166–173. [CrossRef]33. Ali, M.S.; Vecchio, M.; Pincheira, M.; Dolui, K.; Antonelli, F.; Rehmani, M.H. Applications of blockchains in the Internet of Things: A comprehensive survey. IEEE Commun. Surv. Tutor. 2018, 21, 1676–1717. [CrossRef]34. Ferrag, M.A.; Derdour, M.; Mukherjee, M.; Derhab, A.; Maglaras, L.; Janicke, H. Blockchain technologies for the internet of things: Research issues and challenges. IEEE Internet Things J. 2018, 6, 2188–2204. [CrossRef]35. Dai, H.N.; Zheng, Z.; Zhang, Y. Blockchain for internet of things: A survey. arXiv 2019, arXiv:1906.00245.36. Gartner Identifies Three Megatrends that Will Drive Digital Business into the Next Decade. 2018. Available online: https://www.gartner.com/newsroom/id/3784363 (accessed on 31 May 2019).37. Abdella, J.; Shuaib, K. Peer to peer distributed energy trading in smart grids: A survey. Energies 2018, 11, 1560. [CrossRef]38. Li, Z.; Kang, J.; Yu, R.; Ye, D.; Deng, Q.; Zhang, Y. Consortium blockchain for secure energy trading in industrial internet of things. IEEE Trans. Ind. Inform. 2017, 14, 3690–3700. [CrossRef]39. Mengelkamp, E.; Notheisen, B.; Beer, C.; Dauer, D.; Weinhardt, C. A blockchain-based smart grid: Towards sustainable local energy markets. Comput. Sci. Res. Dev. 2018, 33, 207–214. [CrossRef]40. Energy Networks to Unveil Plan for £17 Billion Smart Grid Boom. 2018. Available online: https://www.telegraph.co.uk/business/2017/12/04/energy-networks-unveil-plan-17bn-smart-grid-boom/ (accessed on 31 May 2019).41. Dang, C.; Zhang, J.; Kwong, C.P.; Li, L. Demand Side Load Management for Big Industrial Energy Users under Blockchain-Based Peer-to-Peer Electricity Market. IEEE Trans. Smart Grid 2019, 10, 6426–6435. [CrossRef]42. Guerrero, J.; Chapman, A.C.; Verbicˇ, G. Decentralized p2p energy trading under network constraints in a low-voltage network. IEEE Trans. Smart Grid 2018, 10, 5163–5173. [CrossRef]43. Ferrag, M.A.; Maglaras, L. DeepCoin: A Novel Deep Learning and Blockchain-Based Energy Exchange Framework for Smart Grids. IEEE Trans. Eng. Manag. 2019. [CrossRef]44. Wang, S.; Taha, A.F.; Wang, J.; Kvaternik, K.; Hahn, A. Energy Crowdsourcing and Peer-to-Peer Energy Trading in Blockchain-Enabled Smart Grids. arXiv 2019, arXiv:1901.02390.45. Gao, J.; Asamoah, K.O.; Sifah, E.B.; Smahi, A.; Xia, Q.; Xia, H.; Zhang, X.; Dong, G. Gridmonitoring: Secured sovereign blockchain based monitoring on smart grid. IEEE Access 2018, 6, 9917–9925. [CrossRef]46. Leonhard, R. Developing Renewable Energy Credits as Cryptocurrency on Ethereum’s Blockchain. Available online: https://ssrn.com/abstract=2885335 (accessed on 31 May 2019).47. Buterin, V. A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform. Available online: https://www.ethereum.org/pdfs/EthereumWhitePaper.pdf/ (accessed on 31 May 2019).48. Delmolino, K.; Arnett, M.; Kosba, A.; Miller, A.; Shi, E. Step by step towards creating a safe smart contract: Lessons and insights from a cryptocurrency lab. In Proceedings of the International Conference on Financial Cryptography and Data Security, Christ Church, Barbados, 22–26 February 2016; pp. 79–94.49. Münsing, E.; Mather, J.; Moura, S. Blockchains for decentralized optimization of energy resources in microgrid networks. In Proceedings of the 2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA), Mauna Lani, HI, USA, 27–30 August 2017; pp. 2164–2171.50. Ipakchi, A.; Albuyeh, F. Grid of the future. IEEE Power Energy Mag. 2009, 7, 52–62. [CrossRef]51. Mwasilu, F.; Justo, J.J.; Kim, E.K.; Do, T.D.; Jung, J.W. Electric vehicles and smart grid interaction: A review on vehicle to grid and renewable energy sources integration. Renew. Sustain. Energy Rev. 2014, 34, 501–516. [CrossRef]52. Kang, J.; Yu, R.; Huang, X.; Maharjan, S.; Zhang, Y.; Hossain, E. Enabling localized peer-to-peer electricity trading among plug-in hybrid electric vehicles using consortium blockchains. IEEE Trans. Ind. Inform. 2017, 13, 3154–3164. [CrossRef]53. Jiang, T.; Fang, H.; Wang, H. Blockchain-based internet of vehicles: Distributed network architecture and performance analysis. IEEE Internet Things J. 2018, 6, 4640–4649. [CrossRef]54. Zhou, Z.; Wang, B.; Guo, Y.; Zhang, Y. Blockchain and Computational Intelligence InspiredIncentive-Compatible Demand Response in Internet of Electric Vehicles. IEEE Trans. Emerg. Top. Comput. Intell. 2019, 3, 205–216. [CrossRef]55. Zhou, Z.; Wang, B.; Dong, M.; Ota, K. Secure and Efficient Vehicle-to-Grid Energy Trading in Cyber PhysicalSystems: Integration of Blockchain and Edge Computing. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst. 2019. [CrossRef]56. Kiayias, A.; Russell, A.; David, B.; Oliynykov, R. Ouroboros: A provably secure proof-of-stake blockchain protocol. In Annual International Cryptology Conference; Springer: Santa Barbara, CA, USA, 2017; pp. 357–388.57. Slimcoin: A Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Burn. 2019. Available online: https://github.com/ slimcoin-project/slimcoin-project.github.io/blob/master/whitepaperSLM.pdf (accessed on 31 May 2019). 58. Chen, L.; Xu, L.; Shah, N.; Gao, Z.; Lu, Y.; Shi, W. On security analysis of proof-of-elapsed-time (poet).In Proceedings of the International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems(SSS 2017), Boston, MA, USA, 5–8 November 2017; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2017; pp. 282–297.59. Junior, W.L.R.; Borges, F.A.; Veloso, A.F.D.S.; de AL Rabêlo, R.; Rodrigues, J.J. Low voltage smart meter for monitoring of power quality disturbances applied in smart grid. Measurement 2019, 147, 106890. [CrossRef]60. Avancini, D.B.; Rodrigues, J.J.; Martins, S.G.; Rabêlo, R.A.; Al-Muhtadi, J.; Solic, P. Energy meters evolution in smart grids: A review. J. Clean. Prod. 2019, 217, 702–715. [CrossRef]61. Kosba, A.; Miller, A.; Shi, E.; Wen, Z.; Papamanthou, C. Hawk: The blockchain model of cryptography and privacy-preserving smart contracts. In Proceedings of the 2016 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP), San Jose, CA, USA, 22–26 May 2016; pp. 839–858.62. Zyskind, G.; Nathan, O. Decentralizing privacy: Using blockchain to protect personal data. In Proceedings of the 2015 IEEE Security and Privacy Workshops, San Jose, CA, USA, 21–22 May 2015; pp. 180–184.63. Alladi, T.; Chamola, V.; Sikdar, B.; Choo, K.K.R. Consumer IoT: Security Vulnerability Case Studies and Solutions. IEEE Consum. Electron. Mag. 2019, 9, 6–14.64. Guan, Z.; Si, G.; Zhang, X.; Wu, L.; Guizani, N.; Du, X.; Ma, Y. Privacy-preserving and efficient aggregation based on blockchain for power grid communications in smart communities. IEEE Commun. Mag. 2018, 56, 82–88. [CrossRef]65. Wang, Y.; Luo, F.; Dong, Z.; Tong, Z.; Qiao, Y. Distributed meter data aggregation framework based on Blockchain and homomorphic encryption. IET Cyber-Phys. Syst. Theory Appl. 2019, 4, 30–37. [CrossRef]66. Kamal, M.; Tariq, M. Light-Weight Security and Blockchain Based Provenance for Advanced Metering Infrastructure. IEEE Access 2019, 7, 87345–87356. [CrossRef]67. Fan, M.; Zhang, X. Consortium Blockchain Based Data Aggregation and Regulation Mechanism for Smart Grid. IEEE Access 2019, 7, 35929–35940. [CrossRef]68. Hassija, V.; Chamola, V.; Saxena, V.; Jain, D.; Goyal, P.; Sikdar, B. A Survey on IoT Security: Application Areas, Security Threats, and Solution Architectures. IEEE Access 2019, 7, 82721–82743. [CrossRef]69. Mahmood, K.; Li, X.; Chaudhry, S.A.; Naqvi, H.; Kumari, S.; Sangaiah, A.K.; Rodrigues, J.J. Pairing based anonymous and secure key agreement protocol for smart grid edge computing infrastructure. Future Gener. Comput. Syst. 2018, 88, 491–500. [CrossRef]70. Mo, Y.; Kim, T.H.J.; Brancik, K.; Dickinson, D.; Lee, H.; Perrig, A.; Sinopoli, B. Cyber–physical security of a smart grid infrastructure. Proc. IEEE 2011, 100, 195–209.71. Singh, K.; Choube, S. Using blockchain against cyber attacks on smart grids. In Proceedings of the 2018 IEEE International Students’ Conference on Electrical, Electronics and Computer Science (SCEECS), Bhopal, India, 24–25 February 2018; pp. 1–4.72. What Is a dApp? Decentralized Application on the Blockchain. 2018. Available online: https: //blockchainhub.net/decentralized-applications-dapps/ (accessed on 31 May 2019).73. Miller, D. Blockchain and the Internet of Things in the Industrial Sector. IT Prof. 2018, 20, 15–18. [CrossRef]74. Huh, S.; Cho, S.; Kim, S. Managing IoT devices using blockchain platform. In Proceedings of the 2017 19th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), Bongpyeong, Korea, 19–22 February 2017; pp. 464–467.75. Zhang, X.; Fan, M. Blockchain-Based Secure Equipment Diagnosis Mechanism of Smart Grid. IEEE Access 2018, 6, 66165–66177. [CrossRef]76. Dutch Energy Supplier BAS to Accept BITCOIN. 2018. Available online: https://www.ccn.com/dutchenergy-supplier-bas-to-accept-bitcoin/ (accessed on 31 May 2019).77. Enercity, Payment with Bitcoin. 2018. Available online: https://www.enercity.de/privatkunden/service/ bitcoin/index.html (accessed on 31 May 2019).78. Elegant, Wat Zijn Bitcoins? 2018. Available online: https://www.elegant.be/be/nl/bitcoins/ (accessed on 31 May 2019).79. Blockchain Powered Solutions and Services Leveraging Blockchain Based Infrastructure to Create andStreamline Existing Processes. 2018. Available online: http://bankymoon.co.za/ (accessed on 31 May 2019).80. Spectral and Alliander Launch Blockchain-Based Renewable Energy Sharing Token. 2018. Available online: https://www.metabolic.nl/news/spectral-and-alliander-launch-blockchain-based-renewableenergy-sharing-token/ (accessed on 31 May 2019).81. Power Ledger White Paper. 2018. Available online: https://cdn2.hubspot.net/hubfs/4519667/Documents% 20/Power%20Ledger%20Whitepaper.pdf (accessed on 31 May 2019).82. Bruno, D. Brooklyn’s Latest Craze: Making Your Own Electric Grid. 2019. Available online: https://www.politico.com/magazine/story/2017/06/15/how-a-street-in-brooklyn-is-changing-theenergy-grid-215268 (accessed on 31 May 2019).83. Mengelkamp, E.; Gärttner, J.; Rock, K.; Kessler, S.; Orsini, L.; Weinhardt, C. Designing microgrid energy markets: A case study: The Brooklyn Microgrid. Appl. Energy 2018, 210, 870–880. [CrossRef]84. Share and Charge. 2019. Available online: https://shareandcharge.com/ (accessed on 31 May 2019).85. JuiceNet: Vehicle-to-Grid Integration Platform. 2019. Available online: https://emotorwerks.com/products/ juicenet-software/juicenet (accessed on 31 May 2019).86. Bitcoin Energy Consumption Index. 2019. Available online: https://digiconomist.net/bitcoin-energyconsumption (accessed on 31 May 2019).87. Wang, W.; Hoang, D.T.; Hu, P.; Xiong, Z.; Niyato, D.; Wang, P.; Wen, Y.; Kim, D.I. A survey on consensus mechanisms and mining strategy management in blockchain networks. IEEE Access 2019, 7, 22328–22370. [CrossRef]88. Poon, J.; Dryja, T. The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments. Available online: http://lightning.network/lightning-network-paper.pdf (accessed on 31 May 2019).89. Back, A.; Corallo, M.; Dashjr, L.; Friedenbach, M.; Maxwell, G.; Miller, A.; Poelstra, A.; Timón, J.; Wuille, P. Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains. Available online: http://www.opensciencereview. com/papers/123/enablingblockchain-innovations-with-pegged-sidechains (accessed on 31 May 2019).90. Klems, M.; Eberhardt, J.; Tai, S.; Härtlein, S.; Buchholz, S.; Tidjani, A. Trustless intermediation in blockchain-based decentralized service marketplaces. In Proceedings of the International Conference on Service-Oriented Computing, Malaga, Spain, 13–16 November 2017; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2017; pp. 731–739.91. Lewenberg, Y.; Sompolinsky, Y.; Zohar, A. Inclusive block chain protocols. In Proceedings of the International Conference on Financial Cryptography and Data Security, San Juan, Puerto Rico, 26–30 January 2015; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2015; pp. 528–547.??2019 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).​​​