Оптимизация технологических транзакций с использованием двухслойного блокчейна для улучшения масштабируемости

Во время быстро развивающихся цифровых инфраструктур обеспечение масштабируемости и эффективности технологических транзакций стало критически важной задачей. Традиционные модели блокчейна часто страдают от таких ограничений как большая задержка, ограниченная пропускная способность и перегрузка сети, особенно при больших объемах транзакций. Предлагается новая двухслойная архитектура блокчейна, разработанная для устранения этих ограничений путем разделения обработки транзакций и механизмов консенсуса на два отдельных, но совместимых уровня. Первый уровень (облегченный транзакционный уровень) обеспечивает обмен данными и их верификацию в режиме реального времени с минимальными вычислительными затратами. Второй уровень фокусируется на надежном консенсусе, безопасности и долгосрочной неизменности данных. Разделяя эти функции, предлагаемая архитектура значительно улучшает масштабируемость, снижает задержку и повышает отзывчивость системы. Экспериментальное моделирование показало, что двухслойный подход превосходит традиционные одноцепочечные системы с точки зрения пропускной способности транзакций, времени подтверждения и масштабируемости при изменяющихся нагрузках. Предложенная архитектура обладает большими возможностями для внедрения в секторах, требующих высокопроизводительных, безопасных и децентрализованных транзакционных систем, таких как финансы, цепочки поставок и экосистемы интеллектуальных отраслей.

1. Angelis J., da Silva E.R. Blockchain adoption: A value driver perspective. Business Horizons, 2019, vol. 62, no. 3, pp. 307–314. https://doi.org/10.1016/j.bushor.2018.12.001

2. Arnold R.D., Wade J.P. A definition of systems thinking: a systems approach. Procedia Computer Science, 2015, vol. 44, pp. 669–678. https://doi.org/10.1016/j.procs.2015.03.050

3. Assaqty M. I. S., Gao Y., Hu X., Ning Z., Leung V.C.M., Wen Q., Chen Y. Private-blockchain-based industrial IoT for material and product tracking in smart manufacturing. IEEE Network, 2020, vol. 34, no. 5, pp. 91–97. https://doi.org/10.1109/mnet.011.1900537

4. Chen L., Zhao X., Tang O., Price L., Zhang S., Zhu W. Supply chain collaboration for sustainability: A literature review and future research agenda. International Journal of Production Economics, 2017, vol. 194, pp. 73–87. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2017.04.005

5. Eurich M., Oertel N., Boutellier R. The impact of perceived privacy risks on organizations’ willingness to share item-level event data across the supply chain. Electronic Commerce Research, 2010, vol. 10, no. 3, pp. 423–440. https://doi.org/10.1007/s10660-010-9062-0

6. Gao K., Liu Y., Xu H., Han T. Design and implementation of food supply chain traceability system based on Hyperledger Fabric. International Journal of Computational Science and Engineering, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 185–193. https://doi.org/10.1504/IJCSE.2020.110547

7. Govindan K., Nasr A.K., Heidary M.S., Nosrati-Abarghooee S., Mina H. Prioritizing adoption barriers of platforms based on blockchain technology from balanced scorecard perspectives in healthcare industry: a structural approach. International Journal of Production Research, 2023, vol. 61, no. 11, pp. 3512–3526. https://doi.org/10.1080/00207543.2021.2013560

8. Ivanov D., Dolgui A., Sokolov B. The impact of digital technology and Industry 4.0 on the ripple effect and supply chain risk analytics. International Journal of Production Research, 2019, vol. 57, no. 3, pp. 829–846. https://doi.org/10.1080/00207543.2018.1488086

9. Alqarni M.A., Alkatheiri M.S., Chauhdary S.H., Saleem S. Use of blockchain-based smart contracts in logistics and supply chains. Electronics, 2023, vol. 12, no. 6, pp. 1340. https://doi.org/10.3390/electronics12061340

10. Agrawal T.K., Angelis J., Khilji W.A., Kalaiarasan R., Wiktorsson M. Demonstration of a blockchain-based framework using smart contracts for supply chain collaboration. International Journal of Production Research, 2023, vol. 61, no. 5, pp. 1497–1516. https://doi.org/10.1080/00207543.2022.2039413

11. Santhi A.R., Muthuswamy P. Influence of blockchain technology in manufacturing supply chain and logistics. Logistics, 2022, vol. 6, no. 1, pp. 15. https://doi.org/10.3390/logistics6010015

12. Berneis M., Bartsch D., Winkler H. Applications of blockchain technology in logistics and supply chain management—insights from a systematic literature review. Logistics, 2021, vol. 5, no. 3, pp. 43. https://doi.org/10.3390/logistics5030043

13. Li H., Han D., Tang M. A Privacy-preserving storage scheme for logistics data with assistance of blockchain. IEEE Internet of Things Journal, 2022, vol. 9, no. 6, pp. 4704–4720. https://doi.org/10.1109/jiot.2021.3107846

14. Balcerzak A.P., Nica E., Rogalska E., Poliak M., Klieštik T., Sabie O.M. Blockchain technology and smart contracts in decentralized governance systems. Administrative Sciences, 2022, vol. 12, no. 3, pp. 96. https://doi.org/10.3390/admsci12030096

15. Kumar A., Abhishek K., Nerurkar P., Ghalib M.R., Shankar A., Cheng X. Secure smart contracts for cloud-based manufacturing using Ethereum blockchain. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 2022, vol. 33, no. 4, pp. e4129. https://doi.org/10.1002/ett.4129

16. Sarfaraz A., Chakrabortty R.K., Essam D.L. Reputation based proof of cooperation: an efficient and scalable consensus algorithm for supply chain applications. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 2023, vol. 14, no. 6, pp. 7795–7811. https://doi.org/10.1007/s12652-023-04592-y