Implementasi Blockchain untuk Keamanan yang Ditingkatkan dalam Sistem Fog Computing

Kerangka kerja berbasis simulasi menggunakan iFogSim untuk mengamankan node fog terdesentralisasi melalui konsensus blockchain dan kriptografi

Choon Keat Low; Fung Lim; Bee-Sian Tan; Gar Chi Phoon· IEM Journal· 2026· DOI 10.54552/bzddh935

Masalah inti

Fog computing telah muncul sebagai paradigma penting untuk mengatasi keterbatasan cloud computing tradisional dengan mendesentralisasi pemrosesan data dan membawanya lebih dekat ke sumber data. Pergeseran ini, bagaimanapun, menimbulkan tantangan keamanan yang signifikan, seperti integritas data, autentikasi, dan komunikasi aman di antara node fog yang terdistribusi. Langkah-langkah keamanan tradisional sering kali tidak memadai dalam mengatasi tantangan ini karena sifat dinamis dan terdesentralisasi dari lingkungan fog computing. Teknologi blockchain, dengan sistem ledger yang terdesentralisasi, tidak dapat diubah, dan transparan, menawarkan solusi yang menjanjikan untuk masalah keamanan ini. Penelitian ini menyelidiki integrasi teknologi blockchain ke dalam sistem fog computing untuk meningkatkan kerangka kerja keamanannya. Penelitian ini bertujuan untuk memastikan integritas data, mencegah akses tidak sah, dan mengamankan komunikasi dalam lingkungan fog computing dengan memanfaatkan algoritma konsensus dan teknik kriptografi yang melekat pada blockchain. Tujuan utamanya meliputi penilaian kerentanan keamanan saat ini dalam fog computing, pengembangan kerangka kerja keamanan berba

Inovasi

Hasil simulasi menunjukkan bahwa kerangka kerja keamanan berbasis blockchain secara signifikan meningkatkan keamanan sistem fog computing. Temuan utama meliputi: - **Integritas Data**: Ledger yang tidak dapat diubah memastikan bahwa catatan data tidak dapat dirusak. Dalam skenario serangan simulasi, kerangka kerja mendeteksi dan mencegah 99,8% modifikasi tidak sah. - **Autentikasi**: Mekanisme autentikasi kriptografi mengurangi upaya akses tidak sah sebesar 95% dibandingkan dengan metode tradisional. Algoritma konsensus secara efektif memverifikasi identitas node. - **Komunikasi Aman**: Saluran komunikasi terenkripsi antara node fog menunjukkan pengurangan 90% dalam upaya intersepsi. Overhead latensi yang diperkenalkan oleh konsensus blockchain diukur pada rata-rata 15 ms per transaksi, yang dapat diterima untuk sebagian besar aplikasi fog computing. - **Metrik Kinerja**: Throughput tetap stabil pada 500 transaksi per detik di bawah beban normal, dengan sedikit penurunan menjadi 450 TPS di bawah skenario serangan tinggi. Kerangka kerja mempertahankan uptime 99,9%. Hasil ini menunjukkan bahwa integrasi blockchain ke dalam fog computing dapat memberikan keamanan yang kuat tanpa men

Fog computing telah muncul sebagai paradigma penting untuk mengatasi keterbatasan cloud computing tradisional dengan mendesentralisasi pemrosesan data dan membawanya lebih dekat ke sumber data. Pergeseran ini, bagaimanapun, menimbulkan tantangan keamanan yang signifikan, seperti integritas data, autentikasi, dan komunikasi aman di antara node fog yang terdistribusi. Langkah-langkah keamanan tradisional sering kali tidak memadai dalam mengatasi tantangan ini karena sifat dinamis dan terdesentralisasi dari lingkungan fog computing. Teknologi blockchain, dengan sistem ledger yang terdesentralisasi, tidak dapat diubah, dan transparan, menawarkan solusi yang menjanjikan untuk masalah keamanan ini. Penelitian ini menyelidiki integrasi teknologi blockchain ke dalam sistem fog computing untuk meningkatkan kerangka kerja keamanannya. Penelitian ini bertujuan untuk memastikan integritas data, mencegah akses tidak sah, dan mengamankan komunikasi dalam lingkungan fog computing dengan memanfaatkan algoritma konsensus dan teknik kriptografi yang melekat pada blockchain. Tujuan utamanya meliputi penilaian kerentanan keamanan saat ini dalam fog computing, pengembangan kerangka kerja keamanan berbasis blockchain yang disesuaikan, dan evaluasi kinerjanya secara ketat melalui analisis empiris dan simulasi. Temuan ini diharapkan memberikan wawasan dan rekomendasi yang dapat ditindaklanjuti untuk menyebarkan arsitektur fog computing yang aman dan efisien, sehingga berkontribusi pada adopsi yang lebih luas dari sistem fog computing yang ditingkatkan dengan blockchain di berbagai sektor seperti IoT, kesehatan, dan kota pintar.

Penelitian ini menggunakan iFogSim, sebuah perangkat simulasi untuk memodelkan dan mensimulasikan lingkungan fog computing, untuk mengimplementasikan dan mengevaluasi kerangka kerja keamanan berbasis blockchain yang diusulkan. Metodologi ini melibatkan beberapa langkah kunci:

Mengapa penting

Penelitian ini menegaskan bahwa teknologi blockchain dapat secara efektif mengatasi tantangan keamanan yang melekat dalam lingkungan fog computing. Sifat terdesentralisasi dan tidak dapat diubah dari blockchain memastikan integritas data dan mencegah akses tidak sah, sementara teknik kriptografi mengamankan komunikasi. Penggunaan iFogSim memungkinkan evaluasi realistis dari kerangka kerja, menjembatani kesenjangan antara teori dan implementasi praktis. Namun, integrasi ini memperkenalkan beberapa overhead, terutama dalam hal latensi dan sumber daya komputasi. Algoritma konsensus, meskipun aman, memerlukan daya pemrosesan dan energi tambahan, yang mungkin menjadi perhatian untuk node fog dengan sumber daya terbatas. Penelitian di masa depan harus mengeksplorasi mekanisme konsensus ringan dan mengoptimalkan kerangka kerja untuk perangkat berdaya rendah. Temuan ini memiliki implikasi signifikan untuk berbagai sektor. Dalam IoT, fog computing yang aman dapat memungkinkan pemrosesan data yang andal di edge, mengurangi ketergantungan pada cloud. Dalam kesehatan, ini dapat memastikan privasi dan integritas data pasien. Di kota pintar, ini dapat mengamankan komunikasi infrastruktur kritis. Secara keseluruhan, penelitian ini memajukan bidang komputasi terdistribusi yang aman dan memberikan wawasan yang dapat ditindaklanjuti untuk menyebarkan sistem fog computing yang ditingkatkan dengan blockchain. Trade-off antara keamanan dan kinerja dikuantifikasi oleh hubungan berikut: Overhead = α \cdot lo g (n) + β \cdot k di mana n adalah jumlah node, k adalah jumlah putaran konsensus, dan α, β adalah konstanta yang bergantung pada implementasi. Ini menunjukkan bahwa penskalaan jaringan meningkatkan overhead secara logaritmik, yang dapat dikelola dengan optimasi yang tepat.

Siapa yang sebaiknya membaca

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…