رویکردی مبتنی بر بلاکچین برای حمل و نقل هوشمند بار با استفاده از UHF RFID

رویکردی مبتنی بر بلاکچین برای حمل و نقل هوشمند بار با استفاده از UHF RFID

امروزه، رشد مداوم حجم تجارت الکترونیک، اهمیت حمل و نقل نقطه به نقطه را افزایش می‌دهد. به همین دلیل، بسیار مهم است که سیستم‌های مدیریت حمل و نقل، خدمات مؤثر، کارآمد و سریع ارائه دهند. مطالعه ادبیات نشان می‌دهد که پیشرفت‌های انجام شده در زمینه حمل و نقل، عموماً شبکه‌های لجستیک جهانی را هدف قرار داده‌اند. در این مطالعه، برخلاف ادبیات موجود، یک راه‌حل مبتنی بر بلاکچین برای شبکه‌های حمل و نقل محلی توسعه داده شده است. با این رویکرد با استفاده از فرکانس رادیویی فوق العاده بالا (UHF-RFID)، حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) و قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاکچین، یک معماری مدیریت حمل و نقل سریع که امنیت بین طرفین را تضمین می‌کند، ارائه می‌شود. در این زمینه، یک مکانیسم پرداخت و تأیید خودکار بین طرفین با استفاده از قراردادهای هوشمند مبتنی بر اتریوم ایجاد می‌شود. علاوه بر این، محموله‌های مجهز به برچسب‌های RFID به طور خودکار با استفاده از آنتن‌های UHF-RFID ردیابی و قابل ردیابی می‌شوند. داده‌های IoT جمع‌آوری شده در این مطالعه بر روی یک سرور مبتنی بر ابر ذخیره می‌شوند که یک راه‌حل مقرون به صرفه است. قراردادهای هوشمندی که امکان ارتباط بین طرفین را فراهم می‌کنند، با استفاده از پلتفرم‌های Ganache، Truffle و Metamask به زبان Solidity نوشته شده‌اند. مشاهده شد که ادغام بین فناوری‌ها تضمین شده و ارتباط بین طرفین در فرآیندهای آزمایشی با موفقیت انجام می‌شود.

مقدمه

توسعه فناوری اینترنت منجر به افزایش استفاده از سیستم‌های تجارت الکترونیک شده است. محصولاتی که از طریق تجارت الکترونیک خریداری می‌شوند، عموماً توسط شرکت‌های باربری به مشتریان تحویل داده می‌شوند. در این فرآیند، مشتریان می‌خواهند محصولات خود را با جزئیات ردیابی و رهگیری کنند، اما شرکت‌های باربری همیشه نمی‌توانند این درخواست‌ها را به طور کامل برآورده کنند. یکی از مهمترین دلایل این وضعیت این است که شرکت‌های حمل و نقل به دلیل افزایش تقاضا، حجم قابل توجهی از ترافیک را تجربه می‌کنند و بر این اساس، در فرآیندهای تحویل (از دست دادن محصول، تأخیر و غیره) با مشکلاتی مواجه می‌شوند (هیوا و همکاران، 2021، کامران و همکاران، 2021، تیان و همکاران، 2021). امروزه، شرکت‌های حمل و نقل در حال انجام فعالیت‌های تحقیقاتی فشرده‌ای در مورد سیستم‌های مدیریت حمل و نقل هستند که هم هزینه کم و هم رضایت مشتری را فراهم می‌کنند. عملکرد ردیابی و قابلیت ردیابی نیز جایگاه بسیار مهمی در یک سیستم مدیریت حمل و نقل دارد زیرا امنیت محموله‌ها می‌تواند توسط این پارامترها تأمین شود. برخی از مشکلات اصلی که در سیستم‌های مدیریت حمل و نقل کلاسیک با آن مواجه می‌شوند در زیر آورده شده است:

• امنیت محموله‌ها (ردیابی و ردیابی)،
• کاغذبازی‌های فشرده (اسناد مربوط به فاکتورها، گمرک، مالیات و غیره)
• شفافیت کامل (ردیابی و موقعیت مکانی محموله در لحظه)
• مشکلات تحویل (حمل و نقل آسیب دیده، تأخیر، عدم تحویل)
• مشکلات پرداخت (اختلاف بین طرفین)

امروزه، فناوری‌های RFID و بلاکچین از نظر قابلیت ردیابی و امنیت متمایز هستند. در حالی که فناوری RFID مزایای قابل توجهی از نظر قابلیت ردیابی ارائه می‌دهد، فناوری بلاکچین بر مشکلات امنیتی غلبه می‌کند. سیستم‌هایی که از یک ساختار هویت ریزپردازنده روی یک برچسب استفاده می‌کنند و امکان نظارت بر فرکانس رادیویی را فراهم می‌کنند، RFID نامیده می‌شوند. سیستم RFID اساساً از سه جزء اصلی تشکیل شده است (آجانا و همکاران، ۲۰۰۹): برچسب RFID (فرستنده)، که حاوی داده‌های شناسایی است؛ خواننده RFID (فرستنده-گیرنده)، که داده‌های ثبت شده را از برچسب می‌گیرد؛ و سیستم سرور، که داده‌های جمع‌آوری‌شده از طریق خواننده RFID را پردازش می‌کند. امواج فرکانس رادیویی ارسال شده از آنتن RFID توسط آنتن برچسب RFID شناسایی شده و به میکروچیپ منتقل می‌شوند. میکروچیپ فعال شده اطلاعات را به آنتن RFID ارسال می‌کند. داده‌های دریافتی به آنتن RFID سپس از طریق خواننده به رایانه یا سرور منتقل می‌شوند. برچسب‌های RFID یکی از راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه هستند که می‌توانند برای ردیابی استفاده شوند. یکی از موضوعات داغ مورد مطالعه در ادبیات امروز، بلاکچین است. فناوری بلاکچین اساساً به عنوان یک سیستم کیف پول توزیع‌شده تعریف می‌شود که امنیت را برای طرفین مختلف فراهم می‌کند و یک فرم پرداخت امن را ارائه می‌دهد که به طور مداوم ثبت می‌شود (انگلهارت، ۲۰۱۷، متلر، ۲۰۱۶، ژانگ و همکاران، ۲۰۱۹، ژنگ و همکاران، ۲۰۱۷). این فناوری مجموعه‌ای از سیستم‌ها است که امکان حذف افراد یا برنامه‌های شخص ثالث را فراهم می‌کند که عموماً امنیت، کنترل ارتباطات و سازماندهی سیستم‌های پرداخت بین طرفین یک تراکنش را فراهم می‌کنند. فناوری بلاکچین از طریق قراردادهای هوشمند، کاغذبازی را که یک مشکل اساسی در سیستم‌های مدیریت حمل و نقل بوده است، حذف می‌کند. علاوه بر این، این فناوری امنیت، شفافیت و تبادل داده‌ها را برای کاربران خود فراهم می‌کند.

در این مقاله، تلاش شده است تا مشکلاتی که در سیستم‌های مدیریت حمل و نقل کلاسیک با آن مواجه می‌شویم، حل شوند. در این زمینه، ردیابی محموله در زمان واقعی و شفافیت کامل با استفاده از فناوری‌های RFID و بلاکچین محقق شده است. علاوه بر این، یک مکانیسم امنیتی بین طرفین با قراردادهای هوشمند مبتنی بر اتریوم ایجاد شده است که در نتیجه، کاغذبازی‌های فشرده را از بین می‌برد. به لطف مدل پیشنهادی، مشکلات پیش آمده در نقاط تحویل و پرداخت با قراردادهای هوشمند تضمین می‌شوند.

فناوری RFID ارائه شده در یک حسگر اینترنت اشیا، سطح بالاتری از راحتی را در زندگی روزمره به ارمغان می‌آورد و استفاده از آن در بسیاری از زمینه‌های مختلف نیز آغاز شده است (Fernández-caramés & Member, 2018a). با این حال، دسترسی آسان و قابل تغییر به حسگرهای اینترنت اشیا، تعدادی از مشکلات امنیتی را به همراه دارد (Banerjee et al., 2018) و این واقعیت که راه‌حل‌های اینترنت اشیا هنوز مبتنی بر ابر و سرور هستند، به ویژه یکی از دلایل اصلی این مشکلات امنیتی است (Fernández-caramés & Member, 2018b). علاوه بر این، از آنجایی که جریان مداوم داده‌ها از این دستگاه‌ها پیچیدگی محاسباتی را افزایش می‌دهد، باید مدل مناسبی که بتواند مشکلات را حل کند، ترجیح داده شود (Alizadeh et al., 2019, Alizadeh et al., 2020, Jia et al., 2020). در این مرحله، فناوری بلاکچین یک راه حل بسیار مهم برای انتقال و ذخیره ایمن داده‌ها در یک شبکه مشخص ارائه می‌دهد (Banerjee و همکاران، 2018؛ Jangirala و همکاران، 2020). در این مقاله، ارائه شده است که فناوری‌های IoT و RFID در شبکه‌های توزیع محلی بار استفاده می‌شوند و یک رابطه مبتنی بر بلاکچین بین طرفین برقرار می‌شود. بررسی ادبیات نشان می‌دهد که برنامه‌های توسعه‌یافته عموماً در زمینه لجستیک جهانی متمرکز شده‌اند که یکی از فرآیندهای تجاری در زنجیره تأمین است.

مطالعات زیادی با استفاده از فناوری RFID و بلاکچین در مقالات علمی انجام شده است (Pournader و همکاران، 2020، Sun و همکاران، 2020). با این حال، بیشتر این مطالعات بر مجوز RFID متمرکز بوده‌اند (Casado-Vara و همکاران، 2019، Wang و همکاران، 2018). به طور خاص، گره‌های حسگر RFID، یکی از فناوری‌های اینترنت اشیا، می‌توانند توسط اشخاص ثالث کنترل شوند و باعث ایجاد شکاف‌های امنیتی مهمی شوند (Figueroa و همکاران، 2019). بلاکچین به عنوان یک فناوری کلیدی برای جلوگیری از این وضعیت ترجیح داده می‌شود (Figueroa و همکاران، 2019، Wang و همکاران، 2018).

امروزه، مفاهیم ردیابی و قابلیت ردیابی جایگاه مهمی در بسیاری از بخش‌ها دارند (علیزاده و همکاران، 2020، هیو و همکاران، 2020). فناوری‌های اینترنت اشیا، RFID و بلاکچین اغلب برای ردیابی و قابلیت ردیابی در ادبیات استفاده می‌شوند (جبار و همکاران، 2020، سینگ و راجپوت، 2020). از آنجا که اطلاعات به‌دست‌آمده با استفاده از این فناوری‌ها نقش کلیدی در رشد شرکت‌ها در بسیاری از مناطق، به‌ویژه در بخش تولید، ایفا می‌کند (علیزاده و سلطانی‌سهات، 2020، سلطانی‌سهات و همکاران، 2019)، مهم‌ترین گام برای عملکرد روان بخش تولید، ایجاد یک سیستم مدیریت زنجیره تأمین دقیق، سریع و قابل اعتماد است. برای عملکرد صحیح زنجیره تأمین، زیرساخت لجستیک باید بین طرفین به شیوه‌ای قابل اعتماد ایجاد شود. در واقع، هنگامی که مطالعات انجام‌شده در این زمینه بررسی شد، مشاهده شد که بزرگترین مشکل در زنجیره‌های تأمین، قابلیت ردیابی و قابلیت ردیابی است. برای جلوگیری از این مشکل، فناوری‌های اینترنت اشیا و RFID عموماً مورد استفاده قرار می‌گیرند و با استفاده از بلاکچین‌ها ایمن می‌شوند.

مرور ادبیات همچنین نشان می‌دهد که مدل‌های توسعه‌یافته عموماً برای شبکه‌های لجستیک جهانی هستند. اگرچه این وضعیت از بازیگران اصلی زنجیره تأمین محافظت می‌کند، اما باعث ایجاد مشکلات حل‌نشده بین شرکت‌های توزیع محلی بار و کاربران نهایی می‌شود. در این مطالعه، برخلاف ادبیات، شبکه‌های توزیع محلی بار هدف قرار گرفته‌اند. با مدل مبتنی بر بلاکچین که در این مطالعه پیشنهاد شده است، هدف حل مشکلات بین توزیع‌کننده و مشتریان نهایی است که در آخرین مرحله زنجیره تأمین قرار دارند. علاوه بر این، برخلاف ادبیات، گذار از یک مدل مفهومی هدفمند به یک کاربرد عملی انجام شده است. معماری توسعه‌یافته برای این منظور، UHF-RFID، گره‌های حسگر IoT و بلاکچین را قادر می‌سازد تا تحت یک عنوان واحد کار کنند. با فناوری UHF-RFID مورد استفاده در این مطالعه، دیدگاه متفاوتی به فناوری‌های کلاسیک RFID مورد استفاده در ادبیات ارائه شده است. به لطف این فناوری به‌روز، قابلیت ردیابی سریع‌تر و بدون تماس حاصل شده است.

سهم بالقوه استفاده از یک روش مدیریت و نظارت هوشمند بار مبتنی بر بلاکچین و RFID در زیر آورده شده است:
• مطالعات موجود در مقالات به طور کلی برای شبکه‌های لجستیک جهانی در زنجیره تأمین معتبر هستند. در این مقاله، یک برنامه کاربردی برای شبکه‌های توزیع بار محلی توسعه داده شد.
• مطالعات نشان داده‌اند که ارائه دهندگان خدمات محلی از داده‌ها سوءاستفاده می‌کنند. در این زمینه، داده‌های شخصی با اشخاص ثالث به اشتراک گذاشته می‌شوند و اطلاعات شخصی کاربران نهایی بدون اجازه توزیع می‌شود. با برنامه‌ای که در محدوده این مطالعه توسعه داده شده است، می‌توان از این موقعیت‌ها جلوگیری کرد.
• مهم‌ترین مشکلات تجربه شده در شبکه‌های توزیع بار محلی، از دست دادن محصول، خراب شدن محصول و مشکلات پرداخت است. با روش پیشنهادی، می‌توان حمل و نقل و ردیابی محموله‌های قابل اعتماد را بدون نقض حقوق بین طرفین ارائه داد.
• در شبکه‌های توزیع بار معمولی، نمودار جریان کار داده‌ها معمولاً مبتنی بر کاغذ است. در نتیجه این وضعیت، از دست دادن قابل توجه داده‌ها و ناسازگاری داده‌ها تجربه می‌شود. قابلیت ردیابی، شفافیت، حسابرسی و پاسخگویی با قراردادهای هوشمند مورد استفاده در رویکرد پیشنهادی فراهم می‌شود.(منبع).