Blockchain Papers

Amit Kumar Tyagi

No abstract is available for this record.

Mohammed El Baraka, Siham Ezzouak

This paper proposes a quantum-resistant signature protocol tailored for Bitcoin transactions, leveraging the commutative supersingular isogeny Diffie-Hellman (CSIDH) cryptographic system. By achieving a key size of 64 bytes and a signature size of 128 bytes, the protocol realises up to an 80% reduction in combined key and signature storage overhead compared to SPHINCS+. Benchmark results further reveal a 50% improvement in signing throughput relative to SPHINCS+, while maintaining comparable verification performance. These findings underscore the practical benefits of adopting quantum-resistant cryptographic solutions and highlight the protocol's potential to secure blockchain systems in the post-quantum era.

Laura García, Carlos Cancimance, Rafael Asorey-Cacheda, Claudia Liliana Zúñiga Cañón · 6 authors

Data integrity and traceability are important challenges to provide security in the Internet of Things (IoT) networks, which are often vulnerable to data manipulation attacks due to their use of low-resource devices and wireless communication technologies. In this regard, blockchain is a promising solution to enhance IoT security, but the implementation of a conventional blockchain requires high computational and network connectivity resources that are not compatible with IoT networks. In this paper, we propose a lightweight blockchain for data integrity and traceability in IoT networks that adapts the Distributed Ledger Technology (DLT) feature of blockchain to the LoRaWAN wireless communication protocol. Our proposal offers data integrity without the need for complex consensus algorithms or cryptographic operations.We also have designed and implemented a logical LoRaWAN P2P topology that enables communication between the IoT nodes which comprise LoRaWAN’s characteristic star topology. Finally, we evaluate our proposal and demonstrate its feasibility and performance in terms of data traceability, and network overhead.

Asrar Mahboob, Muhammad Rashad, Ghulam Abbas, Zohaib Mushtaq · 6 authors

This paper presents a novel blockchain-embedded cybersecurity framework for industrial solar power systems, integrating immutable machine learning (ML) with distributed ledger technology. Our contribution focused on three fac... | Find, read and cite all the research you need on Tech Science Press

Asif Mahmud, Kareem Kamal, Ahmed Wasif Reza

Cryptocurrency mining data centers consume 100-200 times more energy than conventional office areas annually. Regulating power consumption, cooling mechanisms, and thermal control performance is crucial to creating a greener and more energy-efficient crypto-mining data center. This paper presents a new cryptocurrency mining data center design that is both environmentally friendly and energy-efficient. The design considers popular green and energy-saving data center cooling and temperature management approaches, as well as cost-effective operations. The total monthly cost of the proposed data center is 358025 USD, with renewable energy generating 68520 kW of electricity. The monthly profit from Bitcoin mining is 3200806.969 USD, while Ethereum mining is 2317353.503 USD. The PUE number is 1.04, and the DCiE is 96.15 percent. These statistics help determine the model’s conclusion.

Weigang Ma, Jiaqi Qi, M Ye, Yibo Zhang

ABSTRACT An increasing number of knowledge resources are stored and disseminated in digital form, resulting in new challenges for Intellectual Property Rights (IPR) protection, including difficulty in establishing rights, difficulty in defending rights, and difficulty in incurring high costs. The proposed system in this paper aims to use Internet of Things (IoT) devices to collect knowledge resource data, store it in the Interplanetary File System (IPFS) network, and mint non‐fungible tokens (NFTs) in the blockchain, simplifying the process of IPR confirmation and protection while reducing costs. Additionally, blockchain transactions are delivered to the blockchain service network (BSN) to enhance network credibility. Experimental results show an average file storage time of 0.05 s, a 13% reduction in the average time for property rights registration, and a reduction in maintenance costs.

Serena Gomez, Chaitanya Vijaykumar Mahamuni, Angelin Abisha, Aditi Patil

<p><strong>This paper contributes to the literature by</strong> presenting a reproducible framework for designing and testing fair on-chain governance systems. It introduces <em>CryptoKen</em>, an Ethereum-based token using quadratic voting to reduce plutocracy and enhance participation in decentralized organizations, achieving high usability (SUS 82.5) and 92% verified test coverage.</p>

Dey, Joydeep

Edge Artificial Intelligence (Edge AI) represents a transformative shift in the way data is processed, analyzed, and acted upon. By combining the capabilities of artificial intelligence with the decentralized architecture of edge computing, Edge AI enables faster decision-making, enhanced data privacy, and improved operational efficiency. This manuscript explores the essential aspects of Edge AI, including its real-time responsiveness, cost efficiency, and sustainability benefits. It also highlights the wide range of industrial applications — from healthcare and manufacturing to autonomous systems — while addressing key challenges such as limited device computing power and integration complexities. As organizations increasingly adopt Edge AI solutions, the technology is paving the way toward a hybrid future where edge and cloud systems coexist, driving innovation, scalability, and intelligence across every connected ecosystem.

D. Gayathri, V. Raghavendran

No abstract is available for this record.

Niti Dey, Shivnath Ghosh, Souvik Brahma Hota

No abstract is available for this record.

Smruti P. Patil, Amol Pande, Chandrashekhar M. Raut

No abstract is available for this record.

Jie Xu, Xiaohua Jia

No abstract is available for this record.

SK Hafizul Islam, Suchita Malick, Prithwineel Paul

No abstract is available for this record.

Ritunsa Mishra, Soumya Samarpita, Rabinarayan Satpathy, Bibudhendu Pati

No abstract is available for this record.

Deshao Liu, Abubakar Bello

No abstract is available for this record.

Galal Abdulraheem Alı Ahmed, Danışman: Prof.Dr. İsmet Çavuşoğlu

Bu tez çalışması, hasta verilerinin güvenli, şeffaf, rol tabanlı ve gerçek zamanlı paylaşımını sağlamak amacıyla blokzincir teknolojisi ile IoT altyapısını bütünleştiren merkeziyetsiz bir sağlık platformunun tasarımını ve uygulanmasını sunmaktadır. Günümüzde sağlık sektöründe yaşanan veri ihlalleri, yetkisiz erişimler ve merkezi sistemlerdeki güvenlik açıkları, hasta mahremiyetinin korunması ve veri bütünlüğünün sağlanması açısından ciddi riskler oluşturmaktadır. Bu durum, özellikle hastaneler, evde bakım hizmetleri ve gelişmekte olan bölgelerde sağlık verilerinin güvenli bir şekilde yönetilmesini sağlayacak yeni nesil çözümlere duyulan ihtiyacı artırmıştır. Geliştirilen bu platform, geleneksel merkezi veri tabanlarının aksine dağıtık ve manipülasyona karşı dayanıklı bir altyapı sunarak, hem hasta verilerinin toplanmasını hem de bu verilerin güvenli ve kontrollü şekilde paylaşılmasını mümkün kılmaktadır. Sistem mimarisi üç temel katmandan oluşmaktadır: IoT veri toplama katmanı, blokzincir tabanlı güvenlik ve erişim yönetimi katmanı ve web tabanlı kullanıcı platformu. IoT katmanında Raspberry Pi cihazları, sıcaklık, nabız, tansiyon ve oksijen seviyesi gibi kritik sağlık verilerini sensörler aracılığıyla toplayarak blokzincire güvenli bir şekilde iletir. Bu yapı, yalnızca tek bir cihaz değil, gelecekte eklenebilecek farklı IoT cihazları ile genişletilebilecek esnek bir platform olarak tasarlanmıştır. Blokzincir katmanında geliştirilen özel akıllı sözleşmeler, hasta verilerinin değiştirilemez bir şekilde saklanmasını ve sadece yetkilendirilmiş kullanıcıların bu verilere erişebilmesini sağlar. Platform, rol tabanlı bir erişim kontrol mekanizması (Role-Based Access Control) kullanarak doktorlar, hastalar ve sağlık yöneticileri arasında farklı yetki seviyeleri tanımlar. Hastalar, MetaMask gibi dijital cüzdanlar üzerinden sisteme giriş yaparak hangi doktorun kendi verilerine erişebileceğini seçebilir ve diledikleri zaman bu izinleri geri çekebilir. Doktorlar ise yalnızca kendilerine yetki verilmiş hastaların verilerini görüntüleyebilir, böylece veri paylaşımı üzerinde tam bir hasta kontrolü sağlanmış olur. Bu özellik, blokzincir üzerinde uygulanan şifreleme ve akıllı sözleşmeler sayesinde merkezi bir kimlik doğrulama sistemine ihtiyaç duymadan, doğrudan zincir üzerinde güvence altına alınmaktadır. Web tabanlı kullanıcı arayüzü, hem hasta hem de doktor panellerini içeren kapsamlı bir sağlık platformu sunmaktadır. Hasta paneli, kullanıcının kendi sağlık verilerini gerçek zamanlı olarak takip etmesini, paylaşım izinlerini yönetmesini ve veri geçmişini görüntülemesini sağlar. Doktor paneli ise yetkilendirilmiş hastaların verilerini grafiksel olarak sunar, kritik değişimlerde anlık uyarılar gönderir ve tıbbi karar desteği için geçmiş verilere erişim imkânı tanır. Sistem ayrıca aile üyeleri veya farklı sağlık kurumları ile güvenli veri paylaşımını destekleyerek, çok taraflı sağlık ekosistemlerinde veri bütünlüğünü korur. Backend kısmı Python ve Flask ile geliştirilmiş olup, Raspberry Pi cihazının her 10 saniyede bir yeni veri üretip blokzincire göndermesini sağlayarak gerçek zamanlı veri akışını simüle eder. Frontend kısmı ise HTML, CSS ve JavaScript kullanılarak geliştirilmiş, Web3.js ve Ethers.js kütüphaneleri ile Ethereum tabanlı blokzincirle etkileşim sağlanmıştır. Tüm işlemler Ganache test ağı üzerinde dağıtılmış özel bir akıllı sözleşme aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Bu akıllı sözleşme, sadece doktor rolüne sahip kullanıcıların yeni veriler ekleyebilmesine ve mevcut verileri güncelleyebilmesine izin verirken, hastalar ve aile üyeleri yalnızca okuma yetkisine sahip olacak şekilde yapılandırılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel testlerde, sistemin veri iletim gecikmesi, işlem onay süresi, arayüz güncelleme hızı, erişim kontrol mekanizmasının güvenliği ve farklı yük senaryoları altında performansı değerlendirilmiştir. Raspberry Pi cihazı tarafından üretilen verilerin blokzincire gönderilmesi ile web arayüzünde görüntülenmesi arasındaki ortalama Δt 2.1 saniye olarak ölçülmüş, minimum gecikme 1.5 saniye, maksimum gecikme ise 3.8 saniye olmuştur. Yetkilendirme testlerinde, doktorlara verilen erişim izinlerinin anında aktif olduğu, izinler geri çekildiğinde ise doktorların artık verilere ulaşamadığı doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, platformun sadece güvenli değil, aynı zamanda yüksek performanslı ve hızlı bir veri paylaşım mekanizmasına sahip olduğunu göstermektedir. Sistem mimarisi, blokzincirin değiştirilemez kayıt yapısı sayesinde geçmiş tüm işlemleri şeffaf bir şekilde saklamakta ve veri bütünlüğünü garanti altına almaktadır. Bu özellik, sağlık sektöründe tıbbi kararların doğruluğunu doğrudan etkileyen veri manipülasyonlarını önlemek için kritik önem taşımaktadır. Ayrıca merkezi sunuculara olan bağımlılığın azaltılması, sistemin siber saldırılara ve veri kayıplarına karşı dayanıklılığını artırmaktadır. Gelecekteki çalışmalar kapsamında, sistemin IPFS (InterPlanetary File System) veya benzeri merkeziyetsiz dosya depolama teknolojileri ile entegre edilmesi planlanmaktadır. Böylece büyük boyutlu tıbbi görüntüler veya raporlar blokzincirde sadece referans bilgileriyle saklanacak, veri bütünlüğü korunurken gaz maliyetleri optimize edilecektir. Ek olarak, IoT cihazlarında uçtan uca şifreleme algoritmalarının uygulanması ile veri güvenliği bir adım daha ileri taşınacaktır. Platformun Layer-2 çözümleri veya kamuya açık blokzincirler üzerinde dağıtık olarak konuşlandırılması ile ölçeklenebilirlik ve performans gerçek dünya sağlık ortamlarında test edilerek daha geniş bir kullanıcı tabanına hizmet verebilecek hale getirilecektir. Sonuç olarak, bu çalışma, blokzincir tabanlı IoT sağlık platformlarının sadece veri toplamakla kalmayıp, aynı zamanda güvenli veri paylaşımı, hasta kontrollü erişim yönetimi ve gerçek zamanlı izleme yetenekleriyle merkeziyetsiz dijital sağlık altyapısına güçlü bir katkı sağlayabileceğini göstermektedir. Geliştirilen prototip, düşük maliyetli donanımlar, akıllı sözleşmeler ve rol tabanlı erişim kontrolü sayesinde şeffaf, güvenli ve ölçeklenebilir bir sağlık platformu sunarak, gelecekteki akıllı sağlık sistemlerine öncülük edebilecek niteliktedir. Günümüzde sağlık sistemlerinde yaşanan veri güvenliği ihlalleri ve merkezi veri tabanlarının yetersizliği, hasta bilgilerinin güvenilir bir şekilde yönetilmesini ve paylaşılmasını zorlaştırmaktadır. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde düşük maliyetli, erişilebilir ve güvenli çözümlere duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu bağlamda, blokzincir teknolojisi ile IoT altyapısının entegre edilmesi, sağlık verilerinin merkeziyetsiz bir ortamda güvenli şekilde saklanması, paylaşılması ve gerçek zamanlı izlenmesi için güçlü bir çözüm sunmaktadır.

Kiran Kumar, Sanjeev Kumar Singh, Anoop Kumar, Asmit Singh · 5 authors

No abstract is available for this record.

Mahesh Kumar Jain, Karan Singh

No abstract is available for this record.

Pranav Bawgikar, K. J. Devaiah, G. Yogdeep, V. Revathi

No abstract is available for this record.

Ashok Kumar Pasi, Irfan Siddavatam, Ashwini Dalvi

Blockchain technology will revolutionize many industries since it provides decentralization, transparency, and security features. However, existing algorithms are not without challenges-that is, high power consumption, limited scalability, and vulnerability. This paper aims to propose a novel hybrid consensus algorithm based on a combination of Proof of Stake (PoS) and Proof of Elapsed Time (PoET). This innovative approach strives to surpass the current shortcomings and to improve the performance and security of blockchain systems. This proposed algorithm can balance the security, performance, and resource utilization features of the PoS-based energy efficiency and the PoET-based fairness and scalability. This paper shows the hybrid algorithm design and its mathematical modelling. Its operational flow and main elements are fully explained. An extensive simulation was performed to evaluate this proposed algorithm with other conventional consensus mechanisms such as PoW, PoA, and hybrid PoS + PoW regarding throughput, latency, scalability, and energy efficiency. Results showed that PoS + PoET improved performance on the blockchain to great heights with high throughput capabilities and scalability without affecting the security aspect. This study is very important for the development of energy-efficient and scalable blockchain solutions that can open up the application of blockchain technology in real-world applications. The results are expected to contribute to further research and development in sustainable blockchain ecosystems.

E. V. Melnik, M. V. Orda-Zhigulina, Irina Safronenkova, Sergey Kapustyan · 6 authors

No abstract is available for this record.

Nisita Weerasinghe, Pawani Porambage, An Braeken, Madhusanka Liyanage · 5 authors

The transition from fifth-generation (5 G) to sixth-generation (6 G) networks is driving significant advancements in network slicing, fueled by the growing demand for next-generation applications and services. However, managing these advancements within the constraints of finite resources creates the opportunity for open resource marketplaces, which introduces technical and business challenges. To address these, we propose TokenNet, the first blockchain-based architecture that represents network resources as non-fungible tokens (NFTs) in the context of network slicing. TokenNet facilitates secure, decentralized resource trading, ownership traceability, and management, optimizing resource allocation through auctioning, brokering, and trust mechanisms. It offers more granular, flexible, and trustworthy control over network resources compared to existing state-of-the-art systems. Our prototype implementation demonstrates its effectiveness, outperforming baseline models in cost efficiency, reducing delays, and improving minting performance. These advantages position TokenNet as a promising solution for future network management.

Aakanksha Aakanksha, David Sundaram

The traditional top-down approach to hospital location decision-making often leads to inefficiencies and fails to address communities’ evolving needs. This paper proposes a novel smart ecosystem planning model that leverages advanced technologies, including blockchain and smart contracts, to enhance hospital site selection processes. We propose a model based on the Decentralized Autonomous Organization (DAO) concept to manage healthcare location decisions. Our study focuses on implementing this model in New Zealand (NZ), by analyzing long-term healthcare needs and optimize resource allocation for new healthcare facilities. The proposed smart ecosystem empowers many stakeholders to participate actively in decision-making. This collaborative approach ensures hospital locations are chosen based on comprehensive, data-driven insights, leading to improved healthcare delivery, operational efficiency, and equitable service access. Our findings provide valuable managerial insights for healthcare administrators and policymakers and offer a scalable model that other regions and countries can adopt to enhance healthcare infrastructure planning.

Apostolos Tzinas, Srivatsan Sridhar, Dionysis Zindros

No abstract is available for this record.