মোবাইল ব্লকচেইন এজ কম্পিউটিং-এর সাথে মিলিত: সম্পদ ব্যবস্থাপনা ও অ্যাপ্লিকেশন

টেবিল অফ কনটেন্টস

• ১. ভূমিকা
• ২. মোবাইল ব্লকচেইনের জন্য এজ কম্পিউটিং
  • 2.1 স্থাপত্য বিবরণ
  • 2.2 Proof-of-Work অফলোডিং
• 3. অর্থনৈতিক সম্পদ ব্যবস্থাপনা
  • 3.1 গেম থিওরি মডেল
  • ৩.২ প্রাইসিং মেকানিজম
• ৪. এক্সপেরিমেন্টাল রেজাল্টস
  • ৪.১ কর্মদক্ষতার মেট্রিক্স
  • ৪.২ বৈধতা
• ৫. প্রযুক্তিগত বিশ্লেষণ
• ৬. কোড বাস্তবায়ন
• ৭. ভবিষ্যত প্রয়োগ
• ৮. তথ্যসূত্র

১. ভূমিকা

Blockchain serves as a decentralized public ledger for storing transaction records, overcoming limitations of centralized systems like single-point failures and security vulnerabilities. Data is structured as blocks in a linked list, replicated across the network to ensure integrity. Mining, involving proof-of-work (PoW) puzzles, is essential for adding new blocks but demands substantial computational resources, hindering adoption in resource-constrained mobile and IoT devices. Mobile edge computing (MEC) emerges as a solution by providing computing power at network edges, such as base stations, enabling efficient PoW offloading. This integration enhances blockchain robustness and offers incentives for mobile users through consensus rewards. However, economic challenges like pricing and resource allocation require optimization using game theory.

২. মোবাইল ব্লকচেইনের জন্য এজ কম্পিউটিং

Edge computing মোবাইল নেটওয়ার্কের প্রান্তে স্থানীয় সার্ভার ব্যবহার করে কম বিচ্ছিন্নতা অ্যাপ্লিকেশন সমর্থন করে, যা 5G নেটওয়ার্কের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। Blockchain-এর জন্য, MEC মোবাইল ডিভাইসগুলিকে PoW পাজল এজ সার্ভারে অফলোড করতে দেয়, শক্তি খরচ হ্রাস করে এবং অংশগ্রহণ উন্নত করে।

2.1 স্থাপত্য বিবরণ

সিস্টেমটিতে রয়েছে মোবাইল খনিকার, এজ সার্ভার এবং একটি blockchain নেটওয়ার্ক। খনিকাররা ওয়্যারলেস লিঙ্কের মাধ্যমে এজ সার্ভারে PoW কাজ জমা দেয়, এবং সার্ভারগুলি ব্লক বৈধতা জন্য সমাধান ফেরত দেয়। এই বিকেন্দ্রীকৃত পদ্ধতি বিলম্ব হ্রাস করে এবং স্কেলযোগ্যতা বৃদ্ধি করে।

2.2 Proof-of-Work অফলোডিং

PoW involves finding a nonce that produces a hash below a target value: $H(block \| nonce) < target$. Offloading this to edge servers saves mobile resources, with the hash function computed as $H(x) = SHA256(x)$.

3. অর্থনৈতিক সম্পদ ব্যবস্থাপনা

একটি অর্থনৈতিক মডেল এজ প্রদানকারী এবং খননকারীদের মধ্যে সম্পদ বরাদ্দকে অনুকূলকরণ করে।

3.1 গেম থিওরি মডেল

একটি স্ট্যাকেলবার্গ গেম মিথস্ক্রিয়া মডেল করে: প্রদানকারী মূল্য নির্ধারণ করে, এবং খনির শ্রমিকরা কম্পিউটিং চাহিদা সামঞ্জস্য করে। প্রদানকারীর লাভ হল $\pi_p = p \cdot d - C(d)$, যেখানে $p$ হল মূল্য, $d$ হল চাহিদা, এবং $C$ হল খরচ। খনির শ্রমিকরা ইউটিলিটি সর্বাধিক করে $U_m = R - p \cdot d$, যেখানে $R$ হল ব্লক রিওয়ার্ড।

৩.২ প্রাইসিং মেকানিজম

ডাইনামিক প্রাইসিং সরবরাহ এবং চাহিদার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে, যা ওয়্যারলেস নেটওয়ার্কে ব্যবহৃত কৌশলগুলির অনুরূপ [9]। উদাহরণস্বরূপ, [10] কোপারেটিভ কমিউনিকেশনের জন্য প্রাইসিং ব্যবহার করে, যা এখানে কম্পিউটিং রিসোর্সের জন্য অভিযোজিত হয়েছে।

৪. এক্সপেরিমেন্টাল রেজাল্টস

পরীক্ষাগুলি প্রস্তাবিত ফ্রেমওয়ার্ককে বৈধতা দেয়।

৪.১ কর্মদক্ষতার মেট্রিক্স

প্রধান মেট্রিক্সগুলির মধ্যে রয়েছে শক্তি সঞ্চয়, লেটেন্সি এবং মাইনিং সাফল্যের হার। স্থানীয় গণনার তুলনায় PoW অফলোডিং মোবাইল শক্তি ব্যবহার ৭০% পর্যন্ত হ্রাস করে।

৪.২ বৈধতা

একটি প্রোটোটাইপ দেখায় যে এজ কম্পিউটিং PoW সমাধানের সময় 50% কমিয়ে দেয়, সর্বোত্তম মূল্য নির্ধারণের অধীনে খনিকাররা উচ্চতর পুরস্কার অর্জন করে। চার্টে চাহিদা বনাম মূল্য বক্ররেখা এবং শক্তি দক্ষতা অর্জন চিত্রিত করা হয়েছে।

৫. প্রযুক্তিগত বিশ্লেষণ

এই গবেষণাপত্রটি ব্লকচেইন এবং এজ কম্পিউটিংকে সংযুক্ত করে, PoW-এর সম্পদ-নিবিড়তা মোকাবেলা করে। প্রচলিত মডেলগুলির থেকে ভিন্ন, এটি অর্থনৈতিক প্রণোদনা সংযুক্ত করে, যা বিকেন্দ্রীকৃত সিস্টেমের প্রবণতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যেমন জেনারেটিভ অ্যাডভারসারিয়াল নেটওয়ার্কের জন্য CycleGAN-এ দেখা যায় [১১]। গেম-থিওরেটিক পদ্ধতি ন্যায্যতা নিশ্চিত করে, যেমন ফেডারেটেড লার্নিং গবেষণায় দেখা গেছে [১২]। গাণিতিক সূত্রায়ন, যেমন $U_m = R - p \cdot d$, সম্পদ বরাদ্দের জন্য একটি স্কেলযোগ্য কাঠামো প্রদান করে। পরীক্ষাগুলি ব্যবহারিক সুবিধা প্রদর্শন করে, তবে গতিশীল পরিবেশে চ্যালেঞ্জগুলি রয়ে গেছে। ক্লাউড-ভিত্তিক সমাধানের তুলনায়, এজ কম্পিউটিং কম লেটেন্সি অফার করে, যা রিয়েল-টাইম IoT অ্যাপ্লিকেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। বহিরাগত উৎস, যেমন MEC-এর উপর IEEE সার্ভে [১৩], 5G এবং তার পরের জন্য একীকরণের সম্ভাবনা সমর্থন করে।

৬. কোড বাস্তবায়ন

PoW অফলোডিংয়ের জন্য সিউডোকোড:

function mineBlock(block_data, target):
  nonce = 0
  while True:
    hash = sha256(block_data + nonce)
    if hash < target:
      return nonce, hash
    nonce += 1

# Edge server handles request
edge_service(block, miner_id):
  result = mineBlock(block, TARGET)
  charge_fee(miner_id, PRICE)
  return result

৭. ভবিষ্যত প্রয়োগ

সম্ভাব্য প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে স্মার্ট সিটি, সাপ্লাই চেইন ট্র্যাকিং এবং হেলথকেয়ার আইওটি। উদাহরণস্বরূপ, এজ-সক্ষম ব্লকচেইন রিয়েল-টাইমে রোগীর ডেটা সুরক্ষিত করতে পারে। ভবিষ্যতের কাজ অ্যাডাপ্টিভ প্রাইসিং এবং কোয়ান্টাম-প্রতিরোধী PoW অ্যালগরিদমের জন্য মেশিন লার্নিং ইন্টিগ্রেশন অন্বেষণ করতে পারে।

৮. তথ্যসূত্র

1. Content delivery networks, IEEE Transactions, 2015.
2. Smart grid systems, ACM Journal, 2016.
3. ব্লকচেইনে মাইনিং, Bitcoin Whitepaper, 2008।
4. মোবাইল এজ কম্পিউটিং, ETSI White Paper, 2014।
5. 5G নেটওয়ার্ক, 3GPP Standards, 2017।
6. ওয়্যারলেস নেটওয়ার্কে মূল্য নির্ধারণ, IEEE সার্ভে, ২০১০।
7. কোপারেটিভ কমিউনিকেশন, IEEE ট্রানজ্যাকশনস, ২০১২।
8. CycleGAN, ICCV Paper, 2017.
9. Federated learning, Google Research, 2016.
10. IEEE MEC survey, 2019.