I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   42 ,   N o .   2 M a y   20 2 6 ,   pp .   596 ~ 608   IS S N :   2 502 - 4 7 52 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e cs .v 42 . i 2 . pp 596 - 608             596     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e cs . i a e s c or e . c om   A   l i g h t w e i g h t   a r c h i t e c t u r e   f o r   Io T   b a sed  o n   b l o c k c h a i n ,   d e si g n e d   f o r   c o n st r a i n e d   Io T   d e v i c e s       Y as s i n   El go u n te r y,   M o h am e d   A gh r o u d ,   M e r ye m   Las aad ,   M o h am e d   O u al l a   D e p a rt m e n t   o C o m p u t e S c i e n c e ,   C V D I S   t e a m ,   CE S T e c   l a b o ra t o r y ,   F S T   E rra c h i d i a ,   M o u l a y   I s m a i l   U n i v e r s i t y ,   E rra c h i d i a ,   M o r o c c o       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   22 2025   R e v i s e F e b   24 202 6   A c c e pt e M a y   26 20 26       B l o c kc ha i i s   a   t e c hno l o gy   t ha t   i s   e v o l v i ng   da y   b y   da y ,   c ha r a c t e r i z e d   by   f e a t u r e s   s uc a s   s e c ur i t y ,   de c e n t r a l i z a t i o n,   i m m u t a b i l i t y ,   t r a c e a b i l i t y ,   a nd   pr i v a c y   pr o t e c t i o n.   T h e s e   f e a t ur e s   m a ke   i t   a   p r o m i s i ng   s o l ut i o f or   i nt e r n e t   o f   t hi ng s   ( I o T )   s y s t e m s .   H o w e v e r ,   t he   i nh e r e nt   c o ns t r a i nt s   o f   I o T   de v i c e s   i n   t e r m s   o f   s t o r a g e ,   c o m put a t i o n ,   e ne r gy   c a pa c i t y ,   a nd   o t he r   a s pe c t s   pr e s e n t   s i g ni f i c a n t   c ha l l e ng e s   t o   i nt e g r a t i ng   b l o c kc ha i i n t o   t h e s e   s y s t e m s .   T hi s   e m pha s i z e s   t he   ne c e s s i t y   o f   de v e l o pi ng   a   l i g ht w e i g ht   s o l ut i o n   t h a t   c o ns i de r s   t he s e   s pe c i f i c   c o ns t r a i nt s .   T h i s   c o nc e pt ua l   a r t i c l e   p r o po s e s   a   l i g ht w e i g ht   a r c hi t e c t u r e   b a s e o n   de l e g a t e d   no de s ,   c e n t e r e d   o bl o c kc ha i n   t e c hno l ogy ,   a nd  a n   o pt i m i z e pr a c t i c a l   by z a nt i ne   f a ul t   t o l e r a nc e   ( P B F T )   c o ns e ns u s   a l g o r i t hm ,   t o   e n s u r e   s c a l a bi l i t y   a nd  r e l i a b i l i t y   f o r   I o T .   M o r e o v e r ,   t o   r e duc e   t he   s t o r a g e   o v e r he a d   i n   t he   b l o c kc ha i n,   a o f f - c ha i n   c l o ud - ba s e s t o r a g e   s o l ut i o i s   p r o po s e i t hi s   a r t i c l e .   T he   pr o po s e a r c hi t e c t u r e   i s   d e s i g ne t o   pr e v e n t   d i r e c t   I o T   de v i c e - bl oc kc ha i i nt e r a c t i o ns .   A l l   s y s t e m   o pe r a t i o ns   a r e   de f i ne i n   a   s i ng l e   s m a r t   c o nt r a c t ,   w h i c he l p s   r e d uc e   t he   c o m pl e xi t y   a nd   o v e r he a o f   t h e   s y s t e m .   Ke y w or ds :   B l oc kc h a i   D e l e ga t e n o de   Io T   L i ght w e i gh t   a r c hi t e c t u r e     P B F T   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Y a s s i n   E l go u n t e r y   D e pa rt m e n t   o f   Co m put e S c i e n c e ,   CV D IS   t e a m ,   C E S T e c   l a b o r a t o r y ,   F S T   E rra c h i d i a   M o ul a y   Is m a i l   U n i v e r s i t y   B P   509  B o ut a l a m i n e ,   E rr a c h i di a   52 000 ,   M o r o c c o   E m a i l :   y . e l go un t e r y @ e du. um i . a c . m a       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   e m e r ge n c e   o f   t h e   i n t e rn e t   o f   t hi n gs   (Io T m a r ks   a   f unda m e nt a l   e v o l ut i o n   t ha t   d r i v e s   a dv a n c e m e n t s   i v a ri o us   s e c t o r s   s uc h   a s   h e a l t h c a r e ,   i ndus t r y ,   a n d   a g ri c ul t u r e .   I t   e n a b l e s   a   w i de   v a ri e t y   of  ph y s i c a l   o bj e c t s ,   s uc a s   s e n s o r s ,   a c t u a t o r s ,   a n s m a rt   de v i c e s ,   t o   c o n n e c t   t o   t h e   i nt e rn e t .   T hi s   t e c hn o l o gi c a l   a dv a n c e m e n t   ha s   t h e   po t e n t i a l   t o   r e v o l ut i o n i z e   v a r i o us   f i e l ds   b y   s i m pl i fy i n g   p r o c e s s e s   s uc a s   r e a l - t i m e   m o n i t o ri n g   [1] ,   i n t e l l i ge n t   c o nt r o l   [2] ,   a nd  a ut o m a t i o n   [ 3] .   R e c e n t l y ,   t h e r e   ha s   b e e n   a   r e v o l ut i o n a r y   de pl oy m e n t   o f   a   w i de   r a n ge   o f   s m a r t   Io T   a pp l i c a t i o n s ,   i n c l ud i n s m a rt   g ri ds   [4] , e - h e a l t h   [ 5] ,   a n d   s m a r t   c i t i e s   [6] .   Co n s e que n t l y ,   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   de v i c e s   c o nn e c t e t o   t h e   Io T   ha s   g r o w n   e xpo n e n t i a l l y .   H ow e ve r ,   t h e   m a s s i v e   i nt e g r a t i o n   o f   Io T   b r i n gs   s e v e r a l   c r i t i c a l   c ha l l e n ge s ,   s uc h   a s   da t a   p r e s e r v a t i o n,   s e c ur i t y ,   a nd  i n t e r o pe r a b i l i t y   [7] .   T o   o ve r c o m e   t h e s e   c h a l l e n ge s   r e g a r di ng  s e c ur i t y ,   pr i v a c y ,   a n d   i nt e r o pe ra b i l i t y ,   b l oc kc h a i n   t e c hn o l o g y   offe r s   a   p r o m i s i n s o l ut i o n .   A   b l o c kc ha i n   i s   a   de c e n t r a l i z e l e dge t e c hn o l o g y   (D L T )   t h a t   e n s u r e s   da t a   s e c uri t y   t hr o ug c r y pt o gr a p hi c   m e t h o ds   a nd   f a c i l i t a t e s   t h e   s t o ra ge   a n d   p r o c e s s i n g   o i n f o r m a t i o i n   a   d i s t ri b ut e m a nn e r   [8] .   U t i l i z i ng  b l o c kc h a i n   t o   de v e l o Io T   s y s t e m s   i s   b e c o m i n a   v i a b l e   s o l ut i o t o   a dd r e s s   ke y   Io T   c ha l l e n ge s ,   s uc a s   a c c e s s   s e c u ri t y   [9] ,   d a t a   s ha r i ng   [10] ,   a nd  e f f i c i e n t   i de n t i t y   m a na ge m e n t   [11] .   I o t h e w o r ds ,   i m p l e m e nt i ng  b l o c kc h a i t e c hn o l o gy   c a n   e nha n c e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   Io T   s o l ut i o n s   f o r   v a r i o us   r e a s o n s .   It   e l i m i na t e s   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t ra di t i o na l   c e nt r a l i z e Io T   m o de l s ,   s uc a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A   l i gh t w e i ght   ar c hi t e c t ur e   f or   IoT   bas e o b l o c k c hai n ,   de s i gne d   f or   c ons t r ai n e d   …  ( Y as s i E l gou nt e r y )   597   a v a i l a b i l i t y ,   t ra n s pa r e n c y ,   a nd  s e c uri t y ,   by   e n a b l i n g   di s t r i b ut e Io T   a r c hi t e c t u r e s .   F u rt h e rm o r e ,   i t   e n s u r e s   da t a   r e l i a b i l i t y ,   de c e n t r a l i z e m a na ge m e n t ,   a n d   a c t i v i t y   t r a c e a b i l i t y .   A d di t i o na l l y ,   b l o c kc h a i e m pl o y s   pr o g r a m s   c a l l e d   s m a r t   c o n t ra c t s ,   w hi c e n a b l e   t h e   a ut o m a t i o n   o f   t ra n s a c t i o n s ,   m a ki ng  t h e m   t r a n s p a r e n t ,   t r a c e a b l e ,   a nd  v e ri f i a b l e   w i t h o ut   t h e   n e e f o r   i n t e r m e d i a ri e s   [ 12] .   In  Io T   e n v i r o n m e n t s ,   b l o c k c h a i t e c hn o l o gy   offe r s   v a s t   po t e n t i a l   t o   a d d r e s s   v a r i o us   c h a l l e n ge s ,   a s   de m o n s t r a t e b y   s e v e r a l   r e v i e w   s t udi e s .   T h e   e ff i c i e n c y   of   IoT   s y s t e m s   c a b e   s i g ni f i c a nt l y   e nha n c e t hr o ug t h e   i nt r i n s i c   f e a t u r e s   o f   b l o c kc h a i n,   s uc a s   de c e n t r a l i z a t i o n ,   s m a rt   c o n t ra c t s ,   b ui l t - i t r us t ,   pe e r - to - pe e r   s t r uc t u r e ,   t r a n s p a r e n c y ,   a n a s y m m e t ri c   e n c r y pt i o n   [13] ,   [1 4] .   I t h e i s t udy ,   K h a l i e t   al .   [1 5]   p r o po s e a   de c e n t ra l i z e d   a u t h e n t i c a t i o n   s y s t e m   f o r   l i g ht w e i ght   Io T   de v i c e s ,   ut i l i z i ng  f o c o m put i n g   a nd  a   pub l i c   b l oc kc h a i n,   w h i c c a b e   a p pl i e d   i v a r i o us   s c e na r i o s .   E xp e r i m e nt s   h a v e   de m o n s t r a t e t ha t   t hi s   m e c ha ni s m   i s   m o r e   e ff i c i e n t   c o m pa r e d   t o   e xi s t i n g   s t a t e - of - t h e - a rt   s y s t e m s   [ 8] D o rr i   e t   a l .   [1 6] ,   a   l i g h t w e i g h t   a n s c a l a b l e   b l o c k c h a i (L S B i s   p r o po s e fo r   Io T ,   f e a t u r i n g   a a d a pt e d   c o n s e n s us   a l go r i t hm   a nd  a   d i s t ri b ut e d   t r us t   s y s t e m   t o   v e r i fy   b l o c ks .   T h i s   t w o - t i e s y s t e m   c o n s i s t s   o f   i n t e r c o nn e c t e n e t w o r ks   a n d   e f f i c i e n t   do m e s t i c   n e t w o r ks .   T r us t   b e t w e e n   n o de s   i t h e   o v e r l a y   n e t w o r k,   b a s e o di r e c t   a n d   i n di r e c t   p r o of s ,   r e duc e s   t h e   n u m b e o f   t ra n s a c t i o n s   t o   b e   v a l i da t e i e a c n e w   b l o c k   [1 7] .   A c c o r di n g   t o   a   s t udy   f r o m   V i s h w a ka rm a   a n D a s   [18] ,   a n   Io T   a ut h e nt i c a t i o m o de l   us i ng  b l o c kc h a i i s   p r o po s e t o   e n s u r e   c o m m u n i c a t i o s e c ur i t y   b y   e m pl oy i n g   a   h y b r i c r y pt o s y s t e m   w i t l i g ht w e i gh t   c r y pt o g ra p h i c   f e a t u r e s .   I t hi s   s y s t e m ,   Io T   de v i c e s   a r e   o r ga ni z e i n t o   c l us t e r s   t ha t   o pe r a t e   i n de pe n de n t l y   w i t h o ut   i nt e ra c t i o n.   H ow e v e r ,   t hi s   s t r uc t u r e   e n s u r e s   s e c ur e   c o m m uni c a t i o n   b e t w e e n   de v i c e s   w i t h i t h e   s a m e   c l us t e r   a f t e r   a ut h e n t i c a t i o n   t hr o ug h   t h e   b l o c kc h a i n.   D ue   t o   t h e i r   e n e rgy   c o n s um pt i o n,   b l o c kc h a i t e c hn o l o gi e s   a r e   n o t   w e l l - s ui t e f o r   l o w - p ow e r   Io T   de v i c e s .   T o   a dd r e s s   t h i s   i s s ue ,   H ua n e t   al .   [19 ]   i m pl e m e nt e a   l i g h t w e i ght   c o n s e n s us   a l go ri t hm   b a s e o n   p r o of   of   w o r k,   ut i l i z i ng  c r e di t .   A   de t a i l e a na l y s i s   de m o n s t ra t e t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   t h i s   m o de l   f o r   a n   Io T   s y s t e m   [8]   Z h a ng   e t   al .   [20] ,   Io T   de v i c e s   a c t   a s   b l o c kc h a i n o de s ,   c o l l e c t i ng   i n f o r m a t i o f r o m   s e n s o r s ,   e n c r y pt i n g   i t ,   a n t ra n s m i t t i ng  i t   t o   a   c l o ud  s e r v e r .   A   s e a r c h a b l e   r e f e r e n c e   t o   t h e   d a t a   i s   t h e n   i nt e g r a t e i nt o   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k.   A c c o r di n g   t o   G e hl o t   e t   al .   [21] ,   t h e   Io T   a r c h i t e c t ur e   us e s   b l o c kc h a i t e c hn o l o g y   t o   e n s u r e   t h e   s e c ur i t y   of   da t a   t ra n s m i s s i o n,   ut i l i z i n g   ga t e w a y s   t h a t   c o nn e c t   Io T   de v i c e s   t o   a   c l o ud   s e r v e r .   T h i s   c l o ud  s e r v e r   m a na ge s   t h e   t ra n s m i s s i o n   o f   Io T   da t a   a nd  c o nn e c t s   t h e   s y s t e m   t o   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k.     T h e   Io T   a r c h i t e c t ur e   de s c r i b e i n   [22 ]   us e s   b l o c kc h a i t e c hno l o g y   t o   e n s u r e   t h e   s e c ur i t y   of   da t a   t r a n s m i s s i o i n   a n   u n s t a b l e   e n v i r o nm e n t .   Io T   de v i c e s   e s t a b l i s h   di r e c t   c o m m u n i c a t i o w i t h   t h e   b l o c k c h a i n ,   t h e r e b y   e n s u r i ng  s e c u r i t y   a n d   i de n t i t y   v e r i f i c a t i o n,   a n d   c a a c c e s s   t h e   n e t w o r i v a ri o us   w a y s ,   de pe n d i n g   o n   t h e i c a pa b i l i t i e s .   A c c o r di n g   t o   t h e   s t u dy   pr e s e n t e d   i [ 23] ,   a Io T   d a t a   c o m m u n i c a t i o m e t h o r e l i e s   o bl oc kc h a i t e c hn o l o gy   a n d   us e s   h o m o m o r p h i c   e n c r y pt i o n.   T h e   i n f o r m a t i o c o l l e c t e by   I o T   de v i c e s   i s   f i r s t   e n c r y pt e w i t h   f ul l y   h o m o m o r p h i c   e n c r y pt i o n   o n   a n   e dge   s e r v e r ,   t h e n   s i g n e o n   a   c l o ud  s e r v e r   us i ng  a   s i g n a t u r e   a l go r i t hm .   Cl i e n t s   s e n d   c o m put a t i o r e que s t s   t o   t h e   c l o ud  s e r v e t o   r e t r i e v e   t h e   da t a ,   w h i c r e t u rn s   t h e   e n c r y pt e t e xt s   r e qui r e t o   r e c ov e r   t h e   i n f o r m a t i o n   s t o r e o n   t h e   b l o c kc h a i n.   T h e   s m a rt   c o n t ra c t   us e i t h e   Io T   d a t a - s h a ri n g   s y s t e m   de s c r i b e i n   [24]   a l l o w s   fo r   t h e   m a na ge m e n t   o f   f un c t i o n s   s uc h   a s   c l i e nt   r e gi s t ra t i o n,   de v i c e   i de nt i f i c a t i o n ,   da t a   s t o ra ge ,   a n d   t a s k   m a na ge m e nt .   B l o c kc h a i i s   r e qui r e d   f o r   a l l   e l e m e nt s   of   t h e   n e t w o r k:   Io T   de v i c e s ,   s e r v e r s ,   a n c l i e nt s ,   i o r de r   t o   i n t e ra c t   d i r e c t l y   w i t i t .   I n   t h e   s t udy   f r o m   L o n e   a n d   N a a z   [25 ] ,   i t   w a s   a l s o   de m o n s t ra t e d   t ha t   s o l ut i o n s   us i n g   b l o c kc h a i s m a r t   c o n t ra c t s   c a b e   us e t o   m a na ge   a s pe c t s   s uc a s   a c c e s s   c o n t r o l   i Io T ,   a ut h e nt i c a t i o n,   i nt e gri t y   a s s u r a n c e ,   d a t a   p r o t e c t i o n,   a nd   s e c ur e   ke y   m a na ge m e n t .   A c c o r di n g   t o   R a hm a e t   al .   [26] ,   a   s t udy   s ugge s t s   a Io T   s o l ut i o t ha t   us e s   s m a rt   c o n t ra c t s   t o   e na b l e   d a t a   s ha ri n g   b a s e o po l i c i e s .   E a c Io T   de v i c e   ow n e b e n e f i t s   f r o m   a   di s t i n c t   s m a r t   c o n t ra c t ,   t h us   e n s u r i ng  t h e   s e c ur i t y   a n d   p ri v a c y   of   t h e   d a t a .   A s   i n d i c a t e d   by   t h e   a f o r e m e nt i o n e r e s e a r c h,   i t   i s   f e a s i b l e   t o   us e   b l o c k c h a i t e c hn o l o g y   t o   a dd r e s s   t h e   c h a l l e n ge   o f   e ff i c i e n t l y   m a na g i n d a t a   c o m m u n i c a t i o n s   w i t h i a Io T   n e t w o r k.   H ow e v e r ,   c e r t a i de s i g n   c o n s t ra i nt s   h a v e   b e e n   i de nt i f i e t ha t   c o ul hi n de r   t h e   p ra c t i c a l   i m pl e m e n t a t i o n   o f   Io T .   T h e s e   c o n s t r a i nt s   i n c l ude   t h e   d i r e c t   i nt e ra c t i o n s   o f   I o T   de v i c e s   w i t h   t h e   b l o c kc h a i n,   t h e   n e e t o   i nt e g r a t e   a dd i t i o n a l   e n t i t i e s   [20] [22] [2 4]   a n t h e   l i m i t e s uppo r t   f o r   l o c a l   i nt r a - c l us t e c o m m u n i c a t i o n s   [18] .   I n   a d di t i o n,   t h e r e   i s   t h e   i n c r e a s e d   c o m pl e xi t y   c a us e by   c l o ud - b a s e b l oc kc h a i c o m m u ni c a t i o n   [2 1] ,   t h e   a na l y s i s   a n d   c o m put a t i o n   of   e n c r y pt e da t a   b a s e o n   t h e   c l o ud  [23] ,   a nd  t h e   de pl oy m e nt   o f   m ul t i pl e   s m a rt   c o n t ra c t s   [26 ] .   It   i s   c l e a t ha t   t h e r e   i s   s t i l l   s i g ni f i c a n t   po t e n t i a l   f o r   f ur t h e r   r e s e a r c a n d   de ve l o pm e n t   i n   t hi s   e m e r gi ng  f i e l d.   T h e   i nt e gra t i o of   b l oc kc h a i i n t o   Io T   s y s t e m s   r e qu i r e s   Io T   de v i c e s   t o   m a i nt a i a   c o p y   of   t h e   b l o c kc h a i a n d   p a r t i c i pa t e   i n   t r a n s a c t i o v e r i f i c a t i o a n d   v a l i da t i o n.   H ow e v e r ,   m o s t   Io T   de v i c e s   f a c e   l i m i t a t i o n s   i t e rm s   o f   s t o r a ge ,   e n e r gy ,   a nd   c o m put a t i o na l   po w e r .   A dd i t i o na l l y ,   l a r ge   Io T   n e t w o r ks ,   c o m pri s i n g   h u nd r e ds   o f   de v i c e s ,   de m a n d   a   s uf f i c i e n t l y   s c a l a b l e   s e c ur i t y   s o l ut i o n .   Co n s e que nt l y ,   i n t e g ra t i ng  b l o c kc h a i i n t o   Io T   s y s t e m s   i s   a   c h a l l e n gi ng  t a s k .   T h e   c e nt r a l   o bj e c t i v e   of   t hi s   c o n c e pt ua l   a rt i c l e   i s   t o   a d d r e s s   a l l   t h e s e   l i m i t a t i o n s   i o r de t o   de v e l op   a   l i g ht w e i gh t ,   e f f i c i e n t ,   a nd  s c a l a b l e   b l o c kc h a i n - b a s e Io T   a r c hi t e c t u r e .   T h e   p r o po s e a r c h i t e c t u r e   i s   b a s e o n   de l e ga t e d   n o de s   a nd  i s   s t r uc t u r e a r o u n t h e   b l o c kc ha i t e c hn o l o gy .   Io T   de v i c e s   a r e   n o t   d i r e c t l y   i n t e g r a t e i nt o   t h e   b l o c kc h a i n,   w h i c h   e nha n c e s   t h e   us a b i l i t y   of   t h e   p r o po s e s o l ut i o n   i v a ri o us   Io T   s c e n a r i o s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   42 ,   N o .   2 M a y   20 2 6 :   5 96 - 608   598   w i t l i m i t e c a pa b i l i t i e s .   T h e   s y s t e m   o pe r a t e s   t hr o ug a   s i ngl e   s m a r t   c o n t ra c t ,   s i m p l i fy i n g   t h e   e nt i r e   p r o c e s s   w i t h i t h e   b l o c kc h a i n e t w o r a nd  r e duc i n g   c o m m u ni c a t i o n   c os t s   b e t w e e n   n o de s .   T h e   p r o po s e a r c h i t e c t u r e   o ff e r s   t h e   f o l l ow i n m a i c o n t r i b u t i o n s :     -   P r o po s a l   o f   a   l i g h t w e i g h t ,   s c a l a b l e ,   de c e n t ra l i z e d ,   a n d   e a s y - to - m a n a ge   a r c h i t e c t ur e .   -   Im pl e m e nt a t i o n   o f   l i g ht w e i gh t   n o de s   t ha t   pe r f o r m   a l l   t a s ks   o n   b e h a l f   o f   Io T   de v i c e s   n o t   di r e c t l y   i n t e g r a t e i nt o   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r k.   T h i s   a pp r o a c h   a i m s   t o   a c h i e v e   hi g pe r f o r m a n c e   a nd  r e duc e   t h e   c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y   of   t h e   b l o c kc h a i n.   -   Im pl e m e nt a t i o o f   t h e   o pt i m i z e d   p ra c t i c a l   b y z a n t i n e   f a ul t   t o l e ra n c e   ( P B F T )   p r o t o c o l   i t h e   m a i b l oc kc h a i n e t w o r o f   o ur   a r c h i t e c t u r e .   T h i s   p r o t o c o l   i s   a   h i g h l y   s c a l a b l e   c o n s e n s us   m e c ha n i s m     w e l l - s ui t e f o r   Io T .   -   D e pl oy m e n t   o f   a   s m a r t   c o n t ra c t   e n c o m pa s s i n g   a l l   s y s t e m   o pe r a t i o n s   t o   e n s u r e   t r a c e a b i l i t y ,   o pe r a t i o na l   t r a n s p a r e n c y ,   a n d   t h e   r e duc t i o o f   c o m m u n i c a t i o a n p r o c e s s i n g   o v e r h e a d   i t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e .       T h e   r e s t   o f   t h e   a rt i c l e   i s   o rga ni z e d   a s   f o l l o w s :   s e c t i o n   2   pr o v i de s   a   de s c r i pt i o o f   t h e   p r o po s e d   a r c hi t e c t u r e .   S e c t i o 3   de t a i l s   t h e   i nt e r a c t i o n s   o f   t h e   p r o po s e s y s t e m .   S e c t i o 4   p r e s e nt s   a   h y po t h e t i c a l   us e   c a s e   i l l us t r a t i n g   t h e   a p pl i c a t i o n   o f   a   l i g ht w e i ght   a r c hi t e c t u r e .   F i na l l y ,   s e c t i o n   c o n c l u de s   t h e   a r t i c l e   a nd  di s c us s e s   f u t ur e   pe r s pe c t i v e s .       2.   P R O P O S ED   A R C H I TEC TU R E   Io T   de v i c e s   of t e n   f a c e   c o n s t r a i n t s   i t e r m s   o f   c o m put i n g   po w e r ,   s t o r a ge ,   a n d   e n e rgy   c a pa c i t y .   T h e s e   l i m i t a t i o n s   p r e s e nt   a   r e a l   c h a l l e n ge   w h e i nt e g r a t i n g   b l o c k c h a i n   i n t o   t h e   Io T   n e t w o r k.   T o   o v e r c o m e   t h e s e   c h a l l e n g e s   a n d   s i m pl i f y   t h e   m a n a ge m e nt   o f   t h e s e   de v i c e s ,   a   l i g h t w e i ght   a r c h i t e c t ur e   i s   p r o po s e t ha t   i n c o r po r a t e s   de l e ga t e n o de s   t o   pe r f o r m   c o m pl e x   t a s ks   s uc a s   d a t a   m a na ge m e nt ,   r o ut i ng,   a nd  s e c u r i t y   f o r   t h e s e   de v i c e s .   T h e   p r o po s e a r c hi t e c t u r e   c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   l a y e r s   de s i g n e t o   p r o v i de   a Io T   da t a   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   b a s e o n   b l o c kc h a i n   t e c hn o l o g y .   T h e   m a i a r c h i t e c t ura l   l a y e r s   o f   t h e   s y s t e m ,   a s   i l l us t ra t e i F i g u r e   1,   i n c l ude   t h e   pe r c e pt i o n   l a y e r ,   t h e   m a na ge m e nt   l a y e r ,   t h e   b l o c kc h a i n   l a y e r ,   a n d   t h e   s t o r a g e   l a y e r .   A ddi t i o n a l l y ,   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r i n c o r po ra t e s   a   u ni que   s m a r t   c o n t ra c t   de pl oy e w i t hi t h e   s y s t e m .   T h e   s y s t e m   de f i n e s   t w o   m a j o c a t e go r i e s   o f   us e r s :   t h e   s y s t e m   a d m i ni s t ra t o a n d   t h e   e nd   us e r.   T h e   s y s t e m   a dm i n i s t r a t o i s   r e s po n s i b l e   f o s y s t e m   c o n t r o l ,   g r a nt i ng   a c c e s s   pe r m i s s i o n s   t o   c l i e nt s ,   m a i nt a i ni n g   t h e   b l oc kc h a i n   n e t w o r k,   a s   w e l l   a s   de pl oy i n a n u pda t i n g   t h e   s m a rt   c o n t ra c t .   A n y   r e m o t e   us e r   de v i c e   c a n   s e r v e   a s   a   c l i e n t ,   p r o v i de i t   c a r e a d   a n d   w ri t e   da t a   o n   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k.   T h i s   s ub s e c t i o n   p r o v i de s   a   f un c t i o na l   de s c r i p t i o n   o f   e a c h   c o m po n e n t .           F i gu r e   1 .   P r o po s e l i g h t w e i ght   a r c h i t e c t ur e       2. 1 .     P e r c e p t i o n   l ay e r   Io T   de v i c e s   (s e n s o r s   a nd  a c t ua t o r s )   f o r m   t h e   pe r c e pt i o l a y e r,   w h i c h   o f t e f a c e s   l i m i t a t i o n s   i t e r m s   of   c o m put i n po w e r ,   s t o r a ge ,   a n d   e n e r gy   c a pa c i t y .   T h e s e   l i m i t a t i o n s   p r e v e n t   t h e m   f r o m   i n t e ra c t i n w i t t h e   b l oc kc h a i n e t w o r k.   T o   s i m p l i fy   t h e   m a n a ge m e nt   o f   t h e s e   de v i c e s ,   de l e ga t e n o de s   a r e   i n t r o duc e i n t o   t h e   a r c hi t e c t u r e   ( m a na ge m e n t   l a y e r ),   w h i c h   a r e   o f t e n   m o r e   po w e r f ul   a nd  r e l i a b l e ,   t o   pe r f o r m   c o m pl e t a s ks   s uc a s   d a t a   m a na ge m e n t ,   r o ut i n g ,   a n d   s e c ur i t y .   Io T   de v i c e s   a re   r e gi s t e r e u n de r   t h e   c o n t r o l   o f   t h e   de l e ga t e n o de s .   E a c i nt e ra c t i o n   o f   t h e s e   de v i c e s   w i t h   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r o c c ur s   t hr o ug h   t h e s e   n o de s ,   w h i c h   a c t   a s   s m a r t   i nt e r m e di a r i e s   a n d   e na b l e   t h e   e xe c ut i o o f   c e r t a i t a s ks   o n   b e ha l f   o f   t h e   Io T   de v i c e s .     2. 2 .     M an age m e n t   l ay e r   T h e   m a na ge m e n t   l a y e r   c o n s i s t s   o f   de l e ga t e d   n o de s ,   w h i c a r e   m ul t i t a s ki ng  de v i c e s   s e r v i ng  a s   i n t e l l i ge n t   i nt e rm e di a r i e s   b e t w e e n   Io T   de v i c e s   a nd  t h e   b l o c kc h a i n .   T h e y   a r e   c h a ra c t e r i z e by   t h e i r   u n l i m i t e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A   l i gh t w e i ght   ar c hi t e c t ur e   f or   IoT   bas e o b l o c k c hai n ,   de s i gne d   f or   c ons t r ai n e d   …  ( Y as s i E l gou nt e r y )   599   c o m put i n g   po w e r ,   s t o ra ge ,   a n d   e n e r gy   c a pa c i t i e s .   T h e s e   de l e ga t e d   n o de s   m a na ge   t h e   i nt e ra c t i o b e t w e e n   Io T   de v i c e s   a n d   t h e   b l o c kc h a i n ,   m a k i n g   i t   po s s i b l e   t o   t ra n s m i t   I o T   da t a   t hr o ug t h e   b l o c kc h a i n.   T h e y   c o n n e c t   t h e   Io T   de v i c e s   t o   e a c h   o t h e r   a n p r o v i de   t h e m   w i t h   s e c ur e   a c c e s s   t o   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r k.   F u rt h e rm o r e ,   t h e y   off e r   v a r i o us   o t h e f un c t i o n a l i t i e s   s uc h   a s   de v i c e   r e gi s t r a t i o n,   i de n t i t y   m a na ge m e n t ,   t r a n s a c t i o v e r i f i c a t i o fo r   Io T   de v i c e s ,   s m a rt   c o n t ra c t   i n v o c a t i o n ,   a n d   e n c r y pt i o n / de c r y pt i o o f   i n f o r m a t i o n.   T h e   us e   o f   m ul t i p l e   di s t r i b ut e de l e ga t e n o de s   r e duc e s   t h e   p r e s s ur e   c o m pa r e t o   us i n a   s i ngl e   n o de   a n p r e v e n t s   s y s t e m   f a i l u r e s   c a us e b y   a   s i n g l e   n o de   c ra s h .   T h e   r e pl i c a t i o o f   a l l   i n f o r m a t i o a c r o s s   a l l   de l e ga t e n o de s   e n s u r e s   a   b a c kup  f un c t i o i c a s e   o f   a   s i ngl e   n o de   f a i l u r e .     2. 3 .     B l o c k c h a i n   l aye r   F o r   t h e   s a ke   o f   s i m pl i c i t y ,   t h e   a r c h i t e c t u r e   p r o po s e i n   t h i s   pa pe r   i s   b a s e o n   a   p r i v a t e   b l o c kc h a i n e t w o r k   t ha t   c a o nl y   b e   us e by   a ut h o ri z e d   us e r s .   T hi s   b l oc kc h a i n e t w o r o pe r a t e s   a s   a   di s t r i b ut e d   l e dge r ,   r e c o r di n g   t ra n s a c t i o n s   a nd  o pe ra t i o n s   i a Io T   c o n t e xt .   By   us i ng  a   s i n g l e   s m a rt   c o n t ra c t ,   t h e   de l e ga t e n o de s   ha v e   t h e   a b i l i t y   t o   a c c e s s   a n d   m o di fy   t h e   l e dge b a s e o t h e   r e qu i r e m e n t s   o f   t h e   Io T   de v i c e s .   T h e   l o gi c   o t h i s   c o n t ra c t   i s   p r e de f i n e d,   a n d   t h e   c o de   i s   b a s e o n   m a t h e m a t i c a l   f u n c t i o n s .   By   ut i l i z i ng  a   s m a r t   c o n t r a c t ,   t h e   de l e ga t e n o de s   c a a c c e s s   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k,   a u t o n o m o us l y ,   w i t h o ut   t h e   i nt e r v e n t i o n   o f   a   t hi r d   pa rt y   [27] .   D ue   t o   t h e   i rr e v e r s i b l e   a nd   i m m u t a b l e   na t u r e   o f   b l oc kc ha i s m a rt   c o nt r a c t s ,   i t   i s   e xt r e m e l y   di f f i c ul t   f o r   a n   u na u t h o ri z e e n t i t y   (ha r dw a r e   o o t h e r w i s e t o   a l t e r   t h e   t ra n s a c t i o n s   r e c o r de i t h e   l e dge r   [ 8] ,   [28]   I t he   a rc hi t e c t u re   p ro p o s e d ,   t he   b l o c k c ha i n   e nt i t y   c o ns i s t s   o f   f o u m a i m o d u l e s   a s   s ho w i F i g u re   2 .   T h e   r e gi s t ra t i o m o dul e   l i nks   e a c Io T   de v i c e   t o   a   u n i q ue   i de n t i f i e r   t h a t   c o rr e s po n ds   t o   i t s   b l o c kc h a i n   a dd r e s s .   T h e   c o n t r o l   m o dul e   m o ni t o r s   n o de   a c c e s s   t o   v a r i o us   s y s t e m   r e s o ur c e s .   T h e   m i n i ng  m o dul e   m a na ge s   b l oc kc h a i t ra n s a c t i o n s   us i n g   m i ni n g   n o de s .   F i na l l y ,   t h e   s m a r t   c o n t ra c t   m o dul e   s i m p l i f i e s   t h e   s e t up  o   a   s m a rt   c o n t ra c t   a n d   m a na ge s   a l l   r e s ul t i n g   e v e n t s .           F i gu r e   2 .   M o dul e s   o f   b l oc kc h a i e nt i t y       A s   s h o w n   i F i gu r e   2,   m i n e n o de s   a r e   e s s e n t i a l   f o r   e xe c ut i n g   s m a rt   c o n t ra c t s .   T h e y   v e r i fy   a n e xe c ut e   t h e   c o n t ra c t   i n s t r uc t i o n s   w h e n   c o n d i t i o n s   a r e   m e t .   T h e y   a l s o   v a l i da t e   t h e   t r i gge r e d   t ra n s a c t i o n s   b e fo r e   a dd i n g   t h e m   t o   a   b l o c k,   w hi l e   e n s u r i ng  e v e r y t h i n g   c o m pl i e s   w i t t h e   n e t w o r k' s   r ul e s .   T h e   s m a r t   c o n t ra c t   o pe ra t e s   a u t o n o m o us l y   a nd  s e c ur e l y   w i t h   t h e   r e gi s t ra t i o n   m o dul e ,   w h i c h   m a na ge s   de v i c e   i de n t i t i e s .   It   a ut o m a t e s   d a t a   m a na ge m e nt   a nd  upda t e s   t h e   r e gi s t ra t i o m o dul e   a c c o r di ng  t o   p r e de f i n e d   r ul e s .   I t   e n s u r e s   t r a n s p a r e n c y   a nd  t r a c e a b i l i t y ,   a l l o w i n g   a l l   p a r t i c i pa nt s   t o   v e r i fy   t h e   r e gi s t ra t i o m o dul e ,   t h e r e b y   s t r e n g t h e ni n g   t rus t   i t h e   d a t a .   T h e   t r i g ge ri n g   o f   a a c t i o b y   t h e   s m a r t   c o nt r a c t   b e gi n s   w h e a e v e n t   o t h e   b l o c kc h a i n,   s uc a s   a   t r a n s a c t i o n   o r   v a l i d a t i o n,   a c t i v a t e s   t h e   e xe c ut i o n   o f   t h e   c o n t ra c t .   T h e   s m a rt   c o n t ra c t   t h e n   s e n ds   a   r e que s t   t o   a   c l o ud  A P v i a   a n   o r a c l e   [29] ,   a   s e r v i c e   t ha t   c o nn e c t s   t h e   b l o c k c h a i t o   e xt e rna l   s y s t e m s .   T h e   c l o ud  s e r v i c e   r e c e i v e s   t h e   r e que s t   a n d   e xe c ut e s   t h e   r e que s t e a c t i o n,   s uc h   a s   s t o r i ng   da t a   o l a u n c hi n g   a   c o m put a t i o n.   O n c e   t h e   a c t i o i s   c o m pl e t e d,   t h e   r e s ul t s   a r e   s e nt   b a c t o   t h e   b l o c kc h a i t o   b e   r e c o r de o r   t o   t r i gge o t h e a c t i o n s ,   e n s u r i ng  a a ut o m a t e d,   t r a n s pa r e n t ,   a n s e c u r e   p r o c e s s   be t w e e n   t h e   b l o c kc h a i n   a n d   t h e   c l o ud.   T h e   s m a rt   c o n t ra c t   pl a y s   a   c e n t ra l   r o l e   i t h e   s e c ur e   a n d   a ut o n o m o us   m a n a ge m e nt   o f   a c c e s s ,   w h e t h e f o r   Io T   de v i c e s   o r   da t a   s t o r e d   i t h e   c l o ud .   It   de f i n e s   p r e c i s e   a c c e s s   r ul e s   f o I o T   de v i c e s ,   l i m i t i n g   i n t e ra c t i o n s   t o   s pe c i f i c   us e r s   o r   de v i c e s   b a s e o n   p r e de f i n e c ri t e r i a .   A d di t i o na l l y ,   i t   a u t o m a t e s   a ut h o r i z a t i o n   p r o c e s s e s   fo r   c l o ud  da t a ,   f o r   e xa m pl e   b y   d y n a m i c a l l y   ge n e ra t i ng  a n   a c c e s s   ke y   a f t e a u t h e n t i c a t i o n   o t h e   b l o c kc h a i n,   e n s u ri n g   t r a n s p a r e n t ,   s e c ur e ,   a nd  r e l i a b l e   pe r m i s s i o m a na ge m e nt .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   42 ,   N o .   2 M a y   20 2 6 :   5 96 - 608   600   2. 4 .    S to r age   l a ye r   T h e   s t o r a ge   l a y e r   i s   b a s e o n   t w o   t y pe s   of   s t o r a ge :   r a w   da t a   s t o r a ge   a nd  t h e   s t o r a ge   o f   h a s h e s   o f   t h a t   da t a .   B l o c kc h a i i s   us e t o   r e c o r i m m u t a b l e   a nd  s e c ur e   t r a n s a c t i o n s .   H ow e ve r ,   b l o c kc h a i n   ha s   l i m i t e d   s t o r a ge   c a p a c i t y ,   w h i c m a ke s   i t   u n s ui t a b l e   f o r   s t o r i n g   l a r ge   a m o u n t s   o f   da t a   (e . g . ,   v i de o   s t r e a m s ,   r a w   s e n s o r a n d   d a t a ) .   O f f - c h a i s t o ra ge   t h us   o ve r c o m e s   t hi s   l i m i t a t i o n   b y   l e ve r a gi ng  t h e   c l o ud,   w hi c s t o r e s   t h e   r a w   da t a   r e c e i v e f r o m   t h e   n e t w o r o f   de l e ga t e n o de s .   T h e   da t a   c a b e   m a de   p ub l i c l y   a c c e s s i b l e ,   e n s u ri n t r a n s p a r e n c y   o f   i n f o r m a t i o n ,   o i t   c a b e   r e s t r i c t e d   t o   p r e s e r v e   t h e   p r i v a c y   of   t h e   e n t i t i e s   i n v o l v e d.   E a c de l e ga t e n o de   a l l o c a t e s   a   c l o ud  s pa c e   f o r   e a c Io T   de v i c e .   O n c e   t h e   c l o ud  s pa c e   i s   a l l o c a t e d,   t h e   de l e ga t e d   n o de   p r o v i de s   t h e   Io T   de v i c e   w i t s e c ur e   a c c e s s   i n f o r m a t i o n ,   s uc a s   a   t o ke o a a u t h e nt i c a t i o ke y ,   e n a b l i ng  a c c e s s   t o   t h e   c l o ud.   T h e   Io T   de v i c e   us e s   t h i s   i n f o rm a t i o n   t o   e n c r y pt ,   t ra n s f e r ,   o r   r e t r i e v e   da t a .   E a c h   a l l o c a t e d   c l o ud  s p a c e   i s   a s s o c i a t e w i t a   c l o ud   pu b l i c   ke y   (CP k)   [30] .   T hi s   p r o c e s s   e n s u r e s   t ha t   t h e   da t a   i s   t r a n s m i t t e a pp r o p r i a t e l y   a n t ha t   t h e   s o u r c e   i s   t r a c e a b l e .   T o   s um m a ri z e ,   b l o c kc h a i i s   us e t o   s t o r e   t h e   ha s h e s   o f   t h e   o f f - c h a i s t o r e da t a ,   e n s u ri n g   t h e   i n t e g ri t y ,   t r a c e a b i l i t y ,   a nd  a ut h e nt i c i t y   of   t h i s   da t a .       3.   I N TER A C TI O N   B E TWEEN   T H LA Y ER S   O F   T H A R C H I TEC TU R   T h e   i n t e r a c t i o p r o c e s s   be t w e e n   t h e   de l e ga t e n o de s   a nd   Io T   de v i c e s   r e l i e s   o n   a   de c e n t ra l i z e a r c hi t e c t u r e ,   w h e r e   t h e   de l e ga t e n o de s   p l a y   a   c ruc i a l   r o l e   i m a na gi ng,   s e c uri n g ,   a n d   e n s u ri n g   t h e   e f f i c i e n c y   of   c o m m un i c a t i o n s   b e t w e e n   t h e   Io T   de v i c e s   a n d   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r k.   T h e   s e c t i o n   b e l ow   e xpl a i n s   t h e   i n t e r a c t i o n s   b e t w e e n   t h e   de l e g a t e n o de s   a n d   t h e   Io T   de v i c e s   o n   o n e   s i de ,   a nd  t h o s e   b e t w e e n   t h e   de l e ga t e d   n o de s   a n d   t h e   b l o c k c h a i n   n o de s   o t h e   o t h e r   s i de .     3. 1 .     I n te r ac t i o n   p r o c e s s   b e tw e e n   I o d e v i c e s   an d   d e l e gat e d   n o d e s   F i gu r e s   3   a nd  4   i l l us t ra t e   t h e   i nt e r a c t i o n s   w i t hi o ur  s y s t e m .   T h e   p r o c e s s   be gi n s   w i t h   t h e   i n i t i a l i z a t i o o f   a   s m a r t   c o nt r a c t   a n d   t h e   r e gi s t ra t i o o f   a u t h o ri z e d   c l i e n t s .   Io T   de v i c e s   r e gi s t e w i t de l e ga t e n o de s ,   w hi c h   v a l i d a t e   t h e i r e gi s t r a t i o t hr o ug t h e   b l o c kc h a i n .   T h e s e   de v i c e s   c o l l e c t   e n v i r o nm e nt a l   da t a   a n d   t r a n s m i t   i t   t o   t h e   de l e ga t e n o de s ,   w h e r e   t h e   da t a   i s   s e c ur e t hr o ugh  e n c r y pt i o n   a nd  ha s h i n g .   T h e   r a w   da t a   i s   t h e s e nt   t o   t h e   c l o ud  f o r   p r o c e s s i n g ,   w hi l e   t h e   ha s h   i s   t ra n s m i t t e t o   t h e   b l o c kc h a i t o   e n s u r e   i t s   i n t e g r i t y .           F i gu r e   3 .   S y s t e m   i n i t i a l i z a t i o n       3. 1 . 1.   S ys te m   i n i ti al i z at i o n   D uri n g   t h e   i n i t i a l i z a t i o p h a s e ,   a s   s h o w n   i F i g u r e   3 ,   a   s m a r t   c o n t ra c t   m us t   b e   c r e a t e a n d   de pl oy e d   by   t h e   a dm i ni s t r a t o o t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k.   T h e   l o c a l   a ddr e s s e s   o f   a ut h o ri z e d   c l i e n t s   a r e   a l s o   a dde by   t h e   a d m i ni s t ra t o r.   T h i s   a l l o w s   t h e   s y s t e m   t o   m a na ge   c l i e nt   a c c e s s   a nd  r e s t r i c t   s y s t e m   r e s o ur c e   a c c e s s   t a ut h o r i z e us e r s   o n l y .   N e w   c l i e n t s   c a n   b e   a dde d,   a nd  e xi s t i ng  c l i e n t s   c a b e   r e m o v e by   t h e   a d m i n i s t ra t o r   a s   n e e de d.   T h e   s i m p l i c i t y   of   t h i s   p r o c e s s   i s   m a i n t a i n e t o   m i ni m i z e   s y s t e m   c o m pl e xi t y   w h i l e   e n s u r i ng  f l e xi b i l i t y   f o r   i n t e g ra t i ng  a dd i t i o n a l   a ut h e nt i c a t i o a nd  a u t h o ri z a t i o n   m e c ha n i s m s .   O n c e   t h e   s m a rt   c o n t ra c t   i s   de p l oy e a nd   a c c e pt e d   i t h e   b l o c kc h a i ne t w o r k ,   t h e   a d m i ni s t ra t o r   r e c e i v e s   t h e   a dd r e s s   o f   t h e   s m a rt   c o n t ra c t .   T hi s   a d d r e s s   i s   us e t o   i de nt i fy   t h e   s m a rt   c o n t ra c t   w i t hi n   t h e   s y s t e m ,   a n d   o t h e c o m po n e n t s   o f   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k   r e q ui r e   t h e   c o n t ra c t ' s   a d d r e s s   i o r de t o   i nt e ra c t   w i t i t .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A   l i gh t w e i ght   ar c hi t e c t ur e   f or   IoT   bas e o b l o c k c hai n ,   de s i gne d   f or   c ons t r ai n e d   …  ( Y as s i E l gou nt e r y )   601       F i gu r e   4 .   D e v i c e   r e gi s t ra t i o a n d   d a t a   r e c e pt i o n       3. 1 . 2.   D e v i c e   r e gi s t r ati o n   In   t h e   p r o po s e s c h e m e ,   t h e   pe r c e pt i o n   l a y e r   c o n s i s t s   o v a r i o us   Io T   de v i c e s   s u c h   a s   s e n s o r s ,   s ur v e i l l a n c e   c a m e ra s ,   a n m a n y   o t h e r s .   B e fo r e   a   de v i c e   c a t r a n s m i t   t h e   o b s e r v e da t a ,   i t   m us t   f i r s t   r e g i s t e r   w i t a   u n i que   i de nt i f i e u n de t h e   c o nt r o l   o f   a   de l e ga t e n o de .   T h e   de v i c e   s e n ds   a   r e gi s t ra t i o r e que s t   t o   a   de l e ga t e n o de   i t h e   m a n a ge m e nt   l a y e r ,   a s   s h o w n   i F i g u r e   4.   T h e   de l e ga t e n o de   h a ndl e s   t h e   de v i c e ' s   r e gi s t r a t i o r e que s t   a n s ub m i t s   i t   t o   t h e   b l o c k c h a i n   n o de   a s   a   t ra n s a c t i o n   p r o po s a l .   T h e   s m a rt   c o n t ra c t   c o n f i r m s   t h e   de v i c e ' s   i de nt i f i e r   a n pe r f o r m s   t h e   t r a n s a c t i o n   o n   t h e   b l oc k c h a i n   n e t w o r k.   A f t e r   c o m pl e t i ng  t h e   P B F T   p r o c e s s   [31] ,   a   n e w   b l o c i s   ge n e ra t e a n d i s t ri b ut e t o   a l l   b l oc kc h a i n o de s .   T h e   n o de   t h e r e c e i v e s   t h e   r e g i s t r a t i o c o n f i rm a t i o n.   A l l   de v i c e s   a r e   r e gi s t e r e d   u nde t h e   c o n t r o l   o f   de l e ga t e n o de s   w i t h   a   u n i q ue   i de n t i f i e r,   f o l l ow i ng  t h e   s a m e   p r o c e s s ,   a s   i l l us t ra t e d   i F i gu r e   5.           F i gu r e   5 .   D e v i c e   r e gi s t ra t i o p r o c e s s       3. 1 . 3.   D ata   c o l l e c t i o n   Io T   de v i c e s   (e . g. ,   s e n s o r s )   c a pt u r e   e n v i r o nm e nt a l   i n f o r m a t i o s uc a s   t e m pe r a t u r e ,   p r e s s ur e ,   o r   w i n d   s pe e d.   T hi s   da t a   i s   t h e s e nt   t o   t h e i de l e ga t e n o de   v i a   l i g ht w e i gh t   c o m m u ni c a t i o p r o t o c o l s   s uc a s   m e s s a ge   que ui n t e l e m e t r y   t ra n s po rt   (M Q T T a n c o n s t r a i n e a pp l i c a t i o p r o t o c o l   (Co A P )   [32]   T h e s e   pr o t o c o l s   a r e   de t a i l e i n   s e c t i o 6 .     3. 1 . 4.   D ata   r e c e p ti o n   A t   t h e   s t a ge   o f   da t a   r e c e pt i o n ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   4 ,   t h e   de l e ga t e n o de s   r e c e i v e   da t a   f r o m   t h e   Io T   de v i c e s   a f t e r   v e r i fy i n t h e i r   a ut h e nt i c i t y .   T h e y   c a n   t e m po ra ri l y   s t o r e   t h e   da t a   t o   p r e v e n t   n e t w o r o v e r l o a d.   T h e   de l e g a t e d   n o de s   i m pl e m e n t   s e c u r i t y   p r o t o c o l s   t o   e n s u r e   t h a t   t h e   Io T   de v i c e s   c o m m u n i c a t i ng   a r e   p r o pe rl y   a ut h e n t i c a t e d .   T h e y   us e   e n c r y pt i o n   m e c h a ni s m s   o r   di gi t a l   s i g n a t u r e s   t o   e n s u r e   t h e   i n t e g r i t y   a n d   c o n f i de n t i a l i t y   of   t h e   e xc ha n ge d a t a .   A f t e r w a r d ,   t h e y   pe r fo r m   l o c a l   a na l y s i s   t o   pr o c e s s   o r   f i l t e r   t h e   r a w   da t a   a n d   a pp l y   t h e   h a s hi n g   a l go ri t hm .   T h e   ra w   da t a   i s   t h e t ra ns m i t t e t o   t h e   c l o ud  s e r v e r ,   a nd   t h e   ha s o f   t hi s   da t a   i s   s e nt   t o   t h e   b l o c kc h a i n o de s .   T h e   p r o c e s s   w o r ks   a s   f o l l o w s :   H a s h i n g   t h e   da t a :   t h e   de l e ga t e d   n o de   a ppl i e s   t h e   S H A - 256   ha s h i n g   a l go r i t h m   [33]   t o   t h e   c o l l e c t e d   da t a   t o   ge n e ra t e   c r y pt o gr a p h i c   di ge s t s .   T h i s   a l l o w s   fo r   v e r i f y i n t h e   i n t e g ri t y   of   t h e   t ra n s m i t t e d a t a   w i t h o ut   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   42 ,   N o .   2 M a y   20 2 6 :   5 96 - 608   602   ha v i ng  t o   s e nd  t h e   r a w   da t a   t o   t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k.   H a s hi n g   i s   a   s e c uri t y   s t e t h a t   e n s u r e s   t h e   d a t a   ha s   n o t   b e e n   a l t e r e b e t w e e n   t h e   s o ur c e   a n d   t h e   de s t i na t i o n .   S e n di n g   r a w   da t a   t o   t h e   c l o ud  s e r v e r :   a f t e r   ha s h i ng  a nd  v e r i f y i n t h e   da t a ,   t h e   de l e ga t e n o de   s e n ds   t h e   ra w   da t a   (o r ,   i s o m e   c a s e s ,   t h e   ha s h e s u m m a r i e s )   t o   t he   c l o ud  s e r v e f o f urt h e p r o c e s s i n g ,   s t o ra ge ,   o a n a l y s i s .   T h e   c l o ud  p r o v i de s   gr e a t e p r o c e s s i n c a pa c i t y   a nd  a l l o w s   fo r   c e n t ra l i z i n g   da t a   f o r   m o r e   c o m pl e o pe r a t i o n s   (d a t a   a n a l y s i s   an d   m a c hi n e   l e a rni n g ).   T h e   de l e g a t e n o de   s e l e c t s   o pt i m a l   c o m m u ni c a t i o n   pa t h s   a n m a y   r e t ra n s m i t   t h e   da t a   t o   o t h e de l e ga t e n o de s   i f   n e e de d.     3. 2 .     I n te r ac t i o n s   w i th   th e   b l o c k c h a i n   T h e   de l e ga t e n o de   i s   di r e c t l y   c o n n e c t e t o   a   b l o c kc h a i n o de ,   s uc a s   a   m i n e r.   M u l t i pl e   s e n s o n e t w o r ks   c a n   b e   c o n n e c t e t o   a   de l e ga t e n o de ,   a n m ul t i p l e   de l e ga t e n o de s   c a n   b e   c o n n e c t e t o   t h e   s a m e   b l oc kc h a i n o de .   Io T   de v i c e s   c a n   o nl y   r e que s t   a c c e s s   t o   b l o c k c h a i i n f o r m a t i o n   t hr o ug h   a   de l e ga t e n o de .   F o r   s i m pl i c i t y ,   t h e   i n f o rm a t i o o f   t h e   n e a r e s t   m i n e r s   i s   m a n u a l l y   de f i n e i e a c h   de l e g a t e n o de .   F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h e   i nt e r a c t i o n s   b e t w e e n   t h e   de l e ga t e n o de s   a n d   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r k.   O n c e   a   de l e ga t e n o de   ge n e ra t e s   a   n e w   b l o c k,   t h i s   b l o c m us t   b e   s e n t   t o   t h e   a s s o c i a t e b l o c kc h a i n o de   t o   b e   v a l i da t e by   v a l i da t o r s   b e fo r e   b e i n a dde t o   t h e   b l o c kc h a i n .   B l o c v a l i da t i o i n v o l v e s   v e r i fy i n t h e   da t a   t r a n s a c t i o n s   by   c h e c ki n g   t h e   pub l i c   ke y s   of   t h e   da t a   s o ur c e s   a n t h e i s i g na t u r e s   i t h e   t r a n s a c t i o n s .   T h e   de l e ga t e n o de   s e n ds   t h e   r e c e i v e t r a n s a c t i o n s   t o   t h e   a s s o c i a t e b l o c kc h a i m i n e r   n o de .     T h e   m i n e n o de   r e c e i v e s   t ra n s a c t i o n s   f r o m   t h e   de l e ga t e d   n o de ,   w i t e a c t ra n s a c t i o c o n t a i ni n g     < ID de v i c e ,   ID n o de ,   H a s h   o f   da t a > .   T h e   m i n e n o de   f o r m s   a   b l oc of   t r a n s a c t i o n s   a f t e v e r i f y i n g   t h e m .   T h e n,   t h e   m i n e r   n o de   b r o a dc a s t s   t h e   b l o c t o   t h e   b l oc kc h a i n   n e t w o r k.   A f t e r   e xe c ut i n t h e   P B F T   c o n s e n s us ,   t h e   m i n e r   n o de s   v a l i da t e   t h e   b l o c k.   U po n   v a l i da t i o n,   t h e   b l o c i s   b r o a dc a s t e t hr o ug h o ut   t h e   b l o c kc h a i n   n e t w o r k.           F i gu r e   6 .   D a t a   s t o r a ge   p r o c e s s       A   de l e ga t e n o de   c a f r e e l y   r e que s t   i n f o r m a t i o f r o m   a n y   Io T   de v i c e   a n d   o b t a i n   t h e   r e s u l t   a l m o s t   i n s t a nt l y   f r o m   t h e   b l o c kc h a i n   n o de .   O t h e   o t h e ha n d,   t h e   q ue r y   o p e r a t i o i s   n o t   s t o r e i t h e   b l o c kc h a i n,   a s   t h e   de l e ga t e d   n o de   do e s   n o t   us e   a   t r a n s a c t i o t o   r e t ri e v e   i n f o rm a t i o f r o m   t h e   b l o c kc h a i n.   T h e   i n f o r m a t i o i s   di r e c t l y   e xt ra c t e f r o m   t h e   b l o c kc h a i s t o r e   i t h e   b l o c kc h a i n o de .   Q ue r y i n g   i n f o r m a t i o f r o m   t h e   b l oc kc h a i i n c u r s   n o   f e e s   o r   de l a y s .   D e l e ga t e n o de s   c a a l s o   s e n d   c o m m a n ds   t o   Io T   de v i c e s   i r e s po n s e   t o   a na l y s e s   pe r fo r m e o que r i e s   f r o m   c e n t ra l   s e r v e r s .   F o e x a m p l e ,   a f t e p r o c e s s i n g   t e m pe r a t u r e   da t a ,   a   de l e ga t e d   n o de   c a i n s t ruc t   a Io T   de v i c e   (s uc h   a s   a   t h e r m o s t a t t o   a dj us t   t h e   t e m pe r a t u r e   i a   b ui l di ng.     3. 3 .     C o n s e n s u s   al go r i th m   In   t h e   c o n t e xt   o f   t h e   Io T ,   c o n s e n s us   a l go ri t hm s   p l a y   a   c r uc i a l   r o l e   i n   c o o r di n a t i ng  c o nn e c t e de v i c e s ,   pa rt i c ul a rl y   i de c e n t r a l i z e s y s t e m s   s uc a s   s e n s o r   n e t w o r ks   o c l o ud  c o m pu t i n g .   H ow e ve r ,   Io T   de v i c e s   of t e n   ha v e   l i m i t e r e s o ur c e s   (e n e r gy ,   c o m put a t i o n,   a nd   m e m o r y ),   m a k i n i t   e s s e nt i a l   t o   de v e l o p   o pt i m i z e c o n s e n s us   a l go r i t hm s   t ha t   a dd r e s s   t h e s e   c o n s t r a i n t s .     3. 3 . 1.   A n al ys i s   o th e   P B F b l o c k c h a i n   c o n s e n s u s   m e c h an i s m   T h e   P B F T   c o n s e n s us   a l go r i t hm ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   7 ,   i s   c o m m o n l y   us e i n   t h e   b l o c kc h a i do m a i n.   It   r e l i e s   o n   s t a t e   r e pl i c a t i o n   t o   e n s u r e   t h e   c o n s i s t e n c y   of   t r a n s m i t t e i n f o rm a t i o n.   P B F T   a c hi e v e s   c o n s e n s us   i t hr e e   di s t i n c t   s t e ps :   p r e pa ra t i o n ,   p r e - c o m m i t m e n t ,   a n d   f i na l i z a t i o n.   T h i s   a l go r i t hm   gu a ra n t e e s   f a ul t   t o l e ra n c e   of   (N     1)/ 3 ,   w h e r e   N   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   n o de s ,   e n s u r i ng  t h e   p r o t e c t i o n   a n d   l o n ge v i t y   of   t h e   s y s t e m   [34] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A   l i gh t w e i ght   ar c hi t e c t ur e   f or   IoT   bas e o b l o c k c hai n ,   de s i gne d   f or   c ons t r ai n e d   …  ( Y as s i E l gou nt e r y )   603       F i gu r e   2 .   P B F T   c o n s e n s us   a l go ri t hm   [33]       P B F T   gua r a nt e e s   s a t i s f a c t o r y   pe r f o r m a n c e   o n   t h e   b l o c k c h a i a s   l o n g   a s   t h e   n u m b e r   o f   f a ul t y   n o de s   do e s   n o t   e xc e e o n e - t h i rd  o f   t h e   t o t a l   n o de s .   H ow e v e r ,   w i t h   a   c o m m u ni c a t i o n   c o m pl e xi t y   of   O (n ² ) ,   t hi s   a l go ri t hm   r e qui r e s   a   s i g ni f i c a nt   a m o unt   o f   c o m m u n i c a t i o re s o ur c e s .   I t h e   c a s e   o f   a   s i m p l i f i e b l o c kc h a i n,   w h e r e   de v i c e s   ha v e   l i m i t e b a n dw i dt c a pa b i l i t i e s ,   t h e   hi g r e s o ur c e   r e qui r e m e n t s   o f   P B F T   m a ke   i t   un s u i t a b l e   fo r   c o n t e xt s   w i t h   c o n s t ra i n e r e s o ur c e s .   A dd i t i o na l l y ,   P B F T   r e qu i r e s   a   h i g l e v e l   o f   t r us t   b e t w e e n   n o de s   t o   m a i nt a i n   c o n s i s t e nt   a nd  r e l i a b l e   o pe r a t i o n.   A s   a   r e s ul t ,   t h e   p r e s e n c e   o f   un us ua l   o r   u nt r us t e n o de s   s e r i o us l y   j e o pa r d i z e s   i t s   e f f i c i e n c y .     3. 3 . 2.   P B F o p ti m i z ati o n   T h e   P B F T   a l go ri t hm ,   de s i g n e t o   w i t h s t a nd  By z a nt i n e   f a ul t s ,   i s   ge n e r a l l y   t oo   r e s o ur c e - i n t e n s i v e   fo r   Io T   c o n t e xt s .   T h i s   i s   w h y   o pt i m i z e v e r s i o n s   a r e   o f t e n   p r e f e r r e d,   a s   t h e y   c o n s um e   l e s s   e n e r gy   a n r e qu i r e   f e w e r   m e s s a ge s .   R e c e n t   s t udi e s   [35 ] - [37]   h a v e   a l s o   r e duc e t h e   c o m m u ni c a t i o o ve rh e a a s s o c i a t e w i t h   P B F T   by   s t r e a m l i n i ng  t h e   c o n s e n s us   p r o c e s s   a n i de nt i f y i n ke y   po i n t s   f o r   a c h i e v i n g   c o n s e n s us   m o r e   e ff i c i e n t l y .   T o   a d a pt   P B F T   t o   Io T   c o nt e xt s ,   s i m pl i f i e v e r s i o n s   i n c o r po ra t e   s e v e r a l   i m p r o v e m e n t s .   T h e y   r e duc e   t h e   i n t e ra c t i o n s   b e t w e e n   r e pl i c a s ,   t h e r e by   de c r e a s i n g   c o m m uni c a t i o n   c o s t s   [35] .   C r i t e ri a   s uc a s   c o m put i n g   c a pa c i t y   o r   r e m a i ni n g   i n de pe n de n c e   a r e   us e t o   de t e rm i n e   t h e   l e a de r ,   a i m i n t o   a c c o m m o da t e   n o de s   w i t l i m i t e r e s o ur c e s .   A l l o w i n f o r   a c c e pt a n c e   o f   de l a y s   f a c i l i t a t e s   i n f o r m a t i o n   g a t h e ri n g ,   t hus   r e duc i n g   t h e   vo l um e   of   i nt e ra c t i o n s   a n e n e r gy   c o n s um pt i o n .   F i n a l l y ,   a   pa r t i a l   quo r u m   c a n   b e   us e fo r   c e r t a i n   de c i s i o n s ,   t a i l o r e t o   t h e   l e v e l   of   s e c ur i t y   r e qui r e d   [ 37] .   T h e   s i m pl i f i e P B F T   r e duc e s   e n e r gy   c o n s um pt i o by   m i ni m i z i n g   t h e   n u m b e r   o f   m e s s a ge s   a nd   off e r i n g   a   f l e xi b l e   quo r u m .   T h us ,   e v e n   i i t s   s i m pl i f i e d   v e r s i o n ,   P B F T   r e m a i n s   r e s i l i e nt   t o   f a u l t s   a nd  m a l i c i o us   b e h a v i o r s .   H ow e ve r ,   t h e   l i g h t w e i g h t   P B F T   i s   s t i l l   m o r e   c o m pl e t h a b a s i c   a l go r i t h m s   l i ke   p r o o of   a ut h o r i t y   (P o A )   [38] .   F u r t h e rm o r e ,   a   r e duc t i o i n   t h e   qu o r um   a n c o m m u ni c a t i o n s   c o ul s l i g ht l y   l ow e r   s e c ur i t y ,   m a ki n g   t h e   s y s t e m   m o r e   v ul n e ra b l e   t o   a t t a c ks .     3. 4 .     P r o to c o l s   o c o mmu n i c ati o n   In  t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e ,   t h e   pe r c e pt i o n   l a y e r   c o n s i s t s   o f   a   w i r e l e s s   n e t w o r o f   Io T   de v i c e s ,   w h i c h   a r e   l i m i t e i t e r m s   o f   pr o c e s s i n po w e r ,   m e m o ry ,   a n d/ o r   e n e r gy   a v a i l a b i l i t y .   Io T   de v i c e s   a r e   c h a ra c t e ri z e d   by   t h e i r   h e t e r o ge n e i t y ,   a s   t h e y   a r e   m a nuf a c t u r e b y   di ff e r e n t   c o m pa n i e s   w i t v a r y i n s pe c i f i c a t i o n s   a n d   c o m m u ni c a t i o n   p r o t o c o l s   [39] .   T o   a dd r e s s   t hi s   i s s ue ,   i n   t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e ,   d e l e ga t e n o de s   c a n   s up po r t   di f f e r e n t   c o m m uni c a t i o p r o t o c o l s   t o   m a n a ge   c o m m u ni c a t i o n s   w i t v a r i o us   s e n s o r s .   T hi s   f l e xi b i l i t y   i s   e s s e n t i a l   f o r   h e t e r o ge n e o us   n e t w o r ks   w h e r e   di f f e r e n t   de v i c e s   m a y   ha v e   di s t i n c t   c a pa b i l i t i e s   a n d   c o m m u n i c a t i o n   r e qui r e m e nt s .   D e l e ga t e d   n o de s   c a c o n v e r t   m e s s a ge s   f r o m   o n e   p r o t o c o l   t o   a n o t h e r,   a l l o w i n g   de v i c e s   b a s e d   o n   d i f f e r e n t   t e c hn o l o gi e s   (s uc a s   Co A P ,   M Q T T ,   a n d   h y pe r t e xt   t ra n s f e r   p r o t o c o l   (H T T P ))   [32]   t o   c o m m uni c a t e   w i t e a c h   o t h e r .   F o i n s t a n c e ,   a   s e n s o us i n g   Co A P   t o   t r a n s m i t   d a t a   c o ul b e   i nt e rp r e t e by   a   de l e ga t e n o de ,   w h i c t h e r e t ra n s m i t s   t h e   i n f o r m a t i o i M Q T T   f o r m a t   t o   a n o t h e p a r t   o f   t h e   n e t w o r k.   D e v i c e s   us e   di ff e r e n t   p r o t o c o l s   de pe n di n o n   t h e i r   c a p a b i l i t i e s   a n d   s pe c i f i c   n e e ds .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   Co A P   pr o t o c o l   i s   o f t e n   a do pt e f o r   r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d   s e n s o r s ,   M Q T T   i s   p r e f e rr e f o r   r e a l - t i m e   c o m m u ni c a t i o i n   a   pub l i s h - s ub s c r i b e   m o de ,   w h i l e   H T T P   i s   us e by   m o r e   pow e r f ul   de v i c e s   t ha t   r e qu i r e   c o nn e c t i v i t y   w i t w e b   s e r v i c e s .   In  a   s m a rt   h o m e   us e   c a s e ,   a n   Io T   n e t w o r m o n i t o r s   t h e   h o us e   us i n g   v a ri o us   s e n s o r s   f o r   t e m pe ra t u r e ,   pr e s e n c e ,   a n d   a i r   qua l i t y .   T h e   t e m pe ra t u r e   s e n s o r s ,   w h i c ha v e   l i m i t e r e s o ur c e s ,   us e   t h e   Co A P   p r o t o c o l   t t r a n s m i t   t h e i da t a .   P r e s e n c e   s e n s o r s   us e   M Q T T   t o   i n s t a nt l y   n o t i f y   s t a t us   c ha n ge s ,   w hi l e   m o r e   po w e r f ul   a i qua l i t y   s e n s o r s   pe r i o di c a l l y   s e n t h e i da t a   t o   a   de l e ga t e d   n o de   v i a   H T T P .   I t hi s   a r c hi t e c t u r e ,   a   m ul t i - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   42 ,   N o .   2 M a y   20 2 6 :   5 96 - 608   604   pr o t o c o l   de l e g a t e n o de   t ha t   s uppo r t s   Co A P ,   M Q T T ,   a n d   H T T P   c e nt ra l i z e s   t h e   da t a   f r o m   e a c h   s e n s o r ,   pr o c e s s e s   i t   i f   n e c e s s a r y ,   a nd  t r a n s m i t s   i t   i a   u ni f i e f o r m a t   t o   a   c l o ud   s e r v e o t h e   b l o c kc h a i n e t w o r k,   e n s u r i ng  s m o o t i nt e g r a t i o n   o f   t h e   i n f o r m a t i o n.   M ul t i - p r o t o c o l   de l e ga t e n o de s   a r e   c r uc i a l   i n   Io T   a r c hi t e c t u r e s   b e c a us e   t h e y   pr o m o t e   i n t e r o pe r a b i l i t y   a m o n g   di v e r s e   de v i c e s ,   e n s u r e   s c a l a b i l i t y   w i t h o ut   d i s r upt i n g   t h e   i n f r a s t r uc t u r e ,   a n d   r e duc e   c o m pl e xi t y   by   m a n a g i n m ul t i p l e   p r o t o c o l s .   T h i s   m a ke s   Io T   n e t w o r ks   m o r e   r e s i l i e nt ,   f l e xi b l e ,   s c a l a b l e ,   a n d   e a s i e r   t o   m a n a ge .       4.   H Y P O TH ETI C A S C EN A R I O A P P LI C A TI O N   O F   T H P R O P O S ED   A R C H I T EC TU R E   T h i s   s e c t i o n   p r e s e n t s   a   h y p o t h e t i c a l   us e   c a s e   i l l us t r a t i n g   t h e   a ppl i c a t i o o f   a   l i g ht w e i gh t   a r c hi t e c t u r e   i n t e g r a t i ng  t h e   H y pe r l e dge r   F a b r i c   b l o c kc h a i a n d   t h e   Io T   f or  e n v i r o nm e n t a l   m o n i t o r i ng  o f   t h e   s uppl y   c h a i n.     4. 1 .     C o n te x t   T h e   Io T   h a s   b e c o m e   a   ke y   e n a b l e i t h e   d i gi t a l   t r a n s f o r m a t i o n   o f   s uppl y   c h a i n s ,   p r o v i di n g   c o n t i n uo us   p r o duc t   t ra c e a b i l i t y ,   pa rt i c ul a r l y   i c ri t i c a l   s e c t o r s   s uc h   a s   a g ri - f oo a n p ha rm a c e ut i c a l s .   H ow e ve r ,   t h e   di r e c t   c o upl i n g   o f   b l oc kc h a i t e c hn o l o gi e s   w i t r e s o ur c e - c o n s t r a i n e Io T   de v i c e s   i nt r o duc e s   s ub s t a n t i a l   c h a l l e n ge s   due   t o   l i m i t a t i o n s   i c o m put a t i o na l   pow e r ,   s t o ra ge   c a pa c i t y ,   a n e n e r gy   e ff i c i e n c y .   Co n s e que n t l y ,   t h e   de pl o y m e n t   o f   l i ght w e i gh t   s e n s o r s ,   s uc h   a s   t h e   D H T 22,   f o r   m o ni t o ri n e s s e n t i a l   e n v i r o n m e n t a l   pa ra m e t e r s   n e c e s s i t a t e s   a i nt e rm e di a t e   a r c h i t e c t ur e   t ha t   e n s u r e s   s c a l a b i l i t y ,   t ra c e a b i l i t y ,   da t a   i n t e g r i t y ,   a n o v e r a l l   t e c hni c a l   v i a b i l i t y .     4. 2 .     Th e   p r o p o s e d   l i gh tw e i gh t   ar c h i t e c tu r e   T h e   p r o po s e a r c hi t e c t u r e   i s   b a s e o n   a   l a y e r e s t ra t e gy   c om p r i s i n t h e   Io T   l a y e r ,   a n   i n t e rm e di a t e   l a y e r ,   t h e   b l o c kc h a i n   l a y e r ,   a n d   a   s t o ra ge   l a y e r .   a s   i l l us t r a t e i n   t h e   F i gu r e   8.           F i gu r e   8 .   P r o po s e l i g h t w e i ght   a r c h i t e c t ur e   f o s uppl y   c h a i n       T h e   Io T   l a y e r   i s   e qui ppe w i t D H T 22  s e n s o r s   f o r   t e m pe r a t ur e   a n hum i di t y   m o n i t o ri n g ,   de p l oy e d   t hr o ugh o ut   t h e   s upp l y   c h a i t o   pe r i o di c a l l y   c o l l e c t   e s s e n t i a l   e n v i r o nm e nt a l   da t a .   H ow e ve r ,   a   d i r e c t   c o n n e c t i o t o   t h e   b l o c kc h a i i s   n o t   f e a s i b l e   due   t o   t h e   r e s o u r c e   c o n s t ra i nt s   o f   t h e s e   de v i c e s .   A i n t e rm e di a t e   l a y e r ,   b ui l t   o n   de l e g a t e n o de s   i m pl e m e nt e us i ng  N o de - R E D   a n d   a s s o c i a t e w i t t h e   v a ri o us   s uppl y   c h a i n   s t a ke h o l de r s ,   e n s u r e s   i nt e r o pe r a b i l i t y   by   h a n d l i n g   d a t a   c o l l e c t i o n ,   a gg r e ga t i o n,   a n p r e pr o c e s s i n g ,   e n v i r o n m e n t a l   t hr e s h o l d   v e r i f i c a t i o n ,   Io T   de v i c e   a ut h e n t i c a t i o n,   a n d   t h e   t ra n s f o r m a t i o n   o f   da t a   i nt o   s i g n e b l oc kc h a i t ra n s a c t i o n s .   T h e   b l o c kc h a i l a y e r ,   b a s e d   o H y pe r l e dge r   F a b r i c ,   i m m u t a b l y   r e c o r ds   c r y pt o gr a p h i c   f i n ge r p r i nt s   ( ha s h e s o f   v a l i da t e da t a   f o l l o w i n t h e   e xe c ut i o o f   a o pt i m i z e P B F T   c o n s e n s us   m e c ha n i s m .   H y pe r l e dge r   F a b r i c   r e l i e s   o n   s m a rt   c o n t r a c t s   t o   a u t o m a t e   c o m pl i a n c e   v e r i f i c a t i o n,   c r i t i c a l   e v e n t   l o ggi ng,   a n d   r e s po n s i b i l i t y   t r a c e a b i l i t y ,   w h i l e   e n s u r i ng  c o n f i de n t i a l i t y   a n d   a ud i t a b i l i t y   t hr o ug h   i t s   pe rm i s s i o n e d   m o de l .   F i na l l y ,   t h e   s t o ra ge   l a y e r   i s   r e s po n s i b l e   fo r   p r e s e r v i n t h e   ra w   da t a .     4. 3 .     A r c h i t e c tu r e   o p e r ati o n   W i t h i t h e   c o nt e xt   o f   t h e   s t u di e d   a g ri - f o o s uppl y   c h a i s c e n a ri o ,   D H T 22   s e n s o r s   a r e   de pl oy e t c o n t i n uo us l y   m o n i t o t e m pe r a t u r e   a n hum i di t y   dur i n g   t h e   t ra n s po r t a t i o n   a n d   s t o ra ge   p ha s e s   of   pr o duc t s .   T h e   c o l l e c t e da t a   a r e   t ra n s m i t t e v i a   t h e   M Q T T   p r o t o c o l   t o   a M Q T T   b r o ke r,   w hi c h   e n s u r e s   r e l i a b l e   m e s s a ge   m a na ge m e n t   a nd  d i s t r i b ut i o n.   T h e s e   da t a   s t r e a m s   a r e   s ub s e que n t l y   c o n s um e by   N o d e - R E D ,   a c t i n g   a s   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A   l i gh t w e i ght   ar c hi t e c t ur e   f or   IoT   bas e o b l o c k c hai n ,   de s i gne d   f or   c ons t r ai n e d   …  ( Y as s i E l gou nt e r y )   605   de l e ga t e n o de   fo r   d a t a   p r o c e s s i n t a s ks ,   i n c l u di n g   v a l i da t i o n,   t i m e s t a m pi n g ,   a n d   a gg r e g a t i o n   o m e a s u r e m e nt s .   T h e   ra w   da t a   a r e   s t o r e i a o ff - c h a i s t o ra ge   s y s t e m   t o   o pt i m i z e   pe r f o r m a n c e   a n s t o r a ge   c a pa c i t y .   I n   p a r a l l e l ,   N o de - R E D   ge n e ra t e s   a   c r y pt o gr a p h i c   ha s f o e a c d a t a   b a t c h ,   w hi c i s   r e c o r de o t h e   H y pe r l e dge r   F a b r i c   b l o c kc h a i t hr o ug h   t h e   e xe c ut i o n   o f   a   s m a rt   c o n t ra c t .   T h i s   m e c ha n i s m   e n s u r e s   da t a   i n t e g r i t y ,   t r a c e a b i l i t y ,   a nd  n o n - r e pudi a t i o n,   w hi l e   p r e v e n t i n g   b l oc kc h a i n e t w o r o v e r l o a d.     4. 4 .     D i s c u s s i o n   Co n v e n t i o n a l   Io T B l o c kc h a i a r c h i t e c t ur e s   ge n e r a l l y   r e l y   o n   t h e   d i r e c t   i nt e g r a t i o o f   Io T   de v i c e s   w i t t h e   b l o c kc h a i n,   w h e r e by   e a c de v i c e   o ga t e w a y   a c t s   a s   a   b l o c kc h a i c l i e n t   c a pa b l e   o f   s i g n i ng   a nd  s ub m i t t i ng  t ra n s a c t i o n s .   W hi l e   t hi s   a pp r o a c h   e n s u r e s   a   hi gh   l e v e l   of   de c e n t ra l i z a t i o n   a n t r us t ,   i t   p r o v e s   po o r l y   s ui t e t o   s uppl y   c h a i e n v i r o nm e n t s   e m p l oy i n r e s o ur c e - c o n s t r a i n e s e n s o r s   s uc h   a s   t h e   D H T 22.   In de e d,   c r y pt o gr a p hi c   ke y   m a n a ge m e n t ,   t h e   e xe c ut i o n   o f   b l oc kc h a i n e t w o r s t a c ks ,   a n pa rt i c i p a t i o n   i n   c o n s e n s us   m e c ha ni s m s   f a e xc e e t h e   ha r dw a r e   c a p a b i l i t i e s   of   s uc h   de v i c e s .   In   c o nt r a s t ,   t h e   p r o po s e l i ght w e i gh t   a r c h i t e c t ur e   a do pt s   a   c l e a r   f u n c t i o na l   s e pa r a t i o b e t w e e n   t h e   Io T   da t a   c o l l e c t i o l a y e r   a n d   t h e   b l o c kc h a i l a y e r .   U nl i ke   c o n v e n t i o na l   m o de l s   i w hi c s e n s o r s   a r e   di r e c t l y   e xpo s e t o   b l o c k c h a i n   c o m pl e xi t y ,   de l e ga t e N o de - R E D   n o de s   a c t   a s   i n t e l l i ge n t   i nt e rm e di a ri e s .   T h i s   de l e ga t i o s i g n i f i c a nt l y   r e duc e s   t h e   c o m put a t i o na l   a n d   e n e rg y   b ur de n   o s e n s o r s   w h i l e   p r e s e r v i n g   i n t e g ri t y   gua r a nt e e s   t hr o ug h   t h e   a n c h o r i ng  o f   c r y pt o gr a p h i c   ha s h e s   o t h e   H y pe r l e dge F a b ri c   b l o c kc h a i n.   F r o m   a   da t a   m a na ge m e n t   pe r s pe c t i v e ,   t ra di t i o na l   Io T b l o c k c h a i a r c hi t e c t u r e s   t e n d   t o   s t o r e   a   s i g n i f i c a n t   po r t i o o f   da t a   di r e c t l y   o n - c h a i o t o   ge n e ra t e   a   l a rge   num b e o f   t r a n s a c t i o n s ,   w h i c l e a ds   t o   s c a l a b i l i t y ,   l a t e n c y ,   a n o pe ra t i o n a l   c o s t   i s s ue s .   I n   c o n t ra s t ,   t h e   p r o po s e h y b r i o ff - c h a i n/ o n - c h a i n   a pp r o a c r e s t r i c t s   b l o c kc h a i us a ge   t o   c r y pt o gr a p h i c   f i n ge r p ri n t s ,   t h e re by   e n a b l i n g   i m p r o v e s c a l a b i l i t y   a n d   a   na t u r a l   a da p t a t i o t o   t h e   m a s s i v e   da t a   s t r e a m s   ge n e ra t e d   by   Io T - b a s e s uppl y   c h a i s y s t e m s .   F r o m   a   go v e rn a n c e   a nd  a c c e s s   c o n t r o l   s t a ndpo i n t ,   c o n v e nt i o na l   a r c h i t e c t u r e s   b a s e o n   pub l i c   o s e m i - pub l i c   b l o c kc h a i n s   p r o v i de   h i g h   t r a n s pa r e n c y   b ut   l i m i t e c o n t r o l   o v e r   pa rt i c i p a n t   i de nt i t i e s .   T h e   us e   o H y pe r l e dge r   F a b r i c   i t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e   e n a b l e s   a   p e r m i s s i o n e n e t w o r t ha t   i s   m o r e   c l o s e l y   a l i gn e d   w i t i ndus t r i a l   s up pl y   c h a i r e qui r e m e n t s ,   w h e r e   s t a ke h o l de r s   a r e   k n o w n   a n d   go v e r n e d   by   c o n t ra c t u a l   a g r e e m e nt s .   T h i s   c h a ra c t e ri s t i c   r e p r e s e nt s   a   s i g ni f i c a n t   a dv a nt a ge   o v e r   ge n e r i c   Io T b l o c kc h a i n   a r c hi t e c t u r e s ,   w h i c a r e   o f t e n   de s i g n e f o r   o pe e n v i r o nm e n t s .   H ow e ve r ,   t h i s   de l e ga t e a p p r o a c h   i n t r o duc e s   a   t ra de - o ff   be t w e e n   de c e n t r a l i z a t i o n   a n d   e ff i c i e n c y .   U n l i ke   f ul l y   de c e n t r a l i z e c l a s s i c a l   a r c h i t e c t u r e s ,   t h e   p r e s e nc e   of   N o d e - R E D   de l e ga t e n o de s   m a y   i nt r o duc e   a ddi t i o na l   po i n t s   o f   t r us t .   N e v e r t h e l e s s ,   t hi s   c o m p r o m i s e   i s   c o n s i de r e a c c e pt a b l e   i n   a n   i n dus t ri a l   c o n t e xt ,   w h e r e   p ri o r i t y   i s   gi v e t o   pe r f o r m a n c e ,   r e gul a t o r y   c o m pl i a n c e ,   a n d   e a s e   o f   de pl oy m e n t   ra t h e t ha a b s o l ut e   de c e n t ra l i z a t i o n.   M o r e ov e r ,   c o m pa r e t o   t ra di t i o n a l   Io T B l o c kc h a i a r c hi t e c t u r e s ,   t h e   p r o po s e l i ght w e i gh t   a r c hi t e c t u r e   i s   d i s t i ngui s h e b y   i t s   i nt e g r a t i o f l e xi b i l i t y .   N o de - R E D   f a c i l i t a t e s   i nt e r o pe r a b i l i t y   w i t h   e xi s t i n g   s y s t e m s ,   i n c l ud i n g   e nt e rp r i s e   r e s o ur c e   pl a nni n g   (E R P ),   w a re h o us e   m a na ge m e n t   s y s t e m   (W M S ),   a nd   c l o ud  pl a t f o r m s ,   w hi c h   o f t e n   r e m a i n s   c ha l l e n g i n i n   c l a s s i c a l   a rc h i t e c t ur e s   t i g h t l y   c o upl e w i t t h e   b l o c kc h a i n.   T h e r e f o r e ,   w i t hi t h e   c o n t e xt   o f   t h e   s upp l y   c h a i n,   t h e   de l e g a t e a p p r o a c r e p r e s e n t s   a   p ra gm a t i c   s o l ut i o t ha t   b a l a n c e s   t h e   t h e o r e t i c a l   r e qu i r e m e n t s   o f   b l o c k c h a i w i t t h e   o pe ra t i o n a l   c o n s t ra i nt s   o f   r e a l - w o r l e n v i r o n m e n t s .     4. 5 .     Li m i tat i o n s   D e s pi t e   i t s   a dv a n t a ge s ,   t h i s   a r c hi t e c t u r e   p r e s e n t s   c e rt a i l i m i t a t i o n s .   R e l i a n c e   o a   de l e ga t e n o de   i n t r o duc e s   a   po t e n t i a l   po i n t   o f   f a i l u r e   o c o m pr o m i s e ,   n e c e s s i t a t i n g   a d di t i o na l   r e du n d a n c y   a n d   s e c ur i t y   m e c h a ni s m s .   F u r t h e rm o r e ,   t h e   m a na ge m e n t   o f   off - c h a i s t o ra ge   r a i s e s   c h a l l e n ge s   r e l a t e t o   da t a   a v a i l a b i l i t y ,   c o n f i de n t i a l i t y ,   a n s y n c hr o ni z a t i o n   w i t t h e   ha s h e s   r e c o r de o n   t h e   b l o c kc h a i n .   F i na l l y ,   t h e   l a t e n c y   i n t r o duc e by   i n t e rm e di a t e   p r o c e s s i n g   a t   t h e   N o de - R E D   l e v e l   m a y   a f f e c t   a pp l i c a t i o n s   t h a t   r e qui r e   s t ri c t   r e al - t i m e   de c i s i o n - m a k i n g.       5.   C O N C LU S I O N   T h i s   c o n c e pt ua l   w o r p r o po s e a   l i g ht w e i gh t   a r c h i t e c t ur e   b a s e o n   de l e ga t e n o de s   a n c e nt e r e d   a r o un d   b l o c kc h a i n,   a i m e d   a t   a dd r e s s i n g   t h e   c o n s t ra i nt s   o f   r e s o ur c e - l i m i t e d   Io T   de v i c e s .   By   e s t a b l i s hi n g   a   c l e a f un c t i o n a l   s e pa r a t i o b e t w e e n   t h e   Io T   d a t a   c o l l e c t i on  l a y e r   a n d   t h e   b l o c kc h a i l a y e r ,   t hi s   a pp r o a c e nh a n c e s   t h e   e f f i c i e n c y ,   s e c ur i t y ,   a n d   o v e r a l l   pe r f o r m a n c e   o Io T   n e t w o r ks   w hi l e   p r e s e r v i n t h e   f u n da m e n t a l   pr o pe rt i e s   o f   t h e   b l o c kc h a i n.   D e l e ga t e n o de s   s e r v e   a s   i n t e l l i ge n t   i nt e rm e di a ri e s ,   c a p a b l e   o f   h a n d l i n g   c o m pl e x,   r e s o ur c e - i nt e n s i v e   t a s ks   a n d   o pt i m i z i n g   da t a   f l o w s   w i t h i l a r ge   a n d   h e t e r o ge n e o us   n e t w o r ks .   T hr o ug a   h y po t h e t i c a l   s c e na r i o   a pp l i e d   t o   e n v i r o nm e n t a l   m o n i t o ri n g   o f   s uppl y   c h a i n s ,   t h e   s t udy   hi g h l i g ht e t h e   r e l e v a n c e   o f   t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e   i r e c o n c i l i n g   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   l i g h t w e i g h t   s e n s o r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.