物聯網（IoT）的完全互聯世界的理念正在穩步成為現實。從微型傳感器到自動駕駛車輛和工業機械，數以百萬計的物理設備在線收集和交換數據。保持這些信息的安全和不被更改至關重要，這就是工程師越來越多地研究區塊鏈技術的原因。雖然區塊鏈因為加密貨幣提供動力而聞名，但其主要功能要廣泛得多。它充當去中心化的數字圖書館，其中的數據在多台計算機上共享和維護，而不是由單個組織控制。
儘管具有安全優勢，但大多數區塊鏈系統對於許多現實世界的物聯網應用來說運行速度太慢。智能設備通常需要在幾分之一秒內做出響應，但當前的區塊鍊網絡無法始終跟上。研究人員發現，這些延遲的主要根源不是區塊鏈軟件本身。相反，問題在於設備如何在對等網絡上進行通信。特別是，早期的研究在很大程度上忽視了這些連接的整體結構（稱為網絡拓撲）如何影響物聯網區塊鏈系統。
分析網絡設計以減少延遲
為了解決這個問題，由日本千葉大學高級學術研究所/計算機科學研究生院副教授 Kien Nguyen 領導的研究團隊探索了提高物聯網區塊鍊網絡效率的方法。他們的研究結果發表在 IEEE 網絡和服務管理彙刊 2025 年 12 月 17 日。該研究研究了不同的網絡拓撲如何影響速度，並引入了一種旨在使數據流暢流動的新技術。 Nguyen 博士表示：“我們的目標是通過確定物聯網區塊鏈系統高延遲的根本原因並提出簡單有效的去中心化解決方案，彌合物聯網區塊鏈系統的理論設計和實際部署之間的差距。”這項研究是由來自千葉大學的 Koki Koshikawa、Yue Su 和 Hiroo Sekiya 進行的。
為了確定速度下降的原因，該團隊使用不同網絡結構連接的區塊鏈客戶端進行了模擬。他們的分析表明，分散的物聯網網絡通常會多次發送相同的數據。當前共享事務（單個數據條目）和塊（經過驗證的記錄的更大集合）的方法可能會導致重複項急劇增加。當這些重複數據通過重疊的通信路徑傳播時，網絡變得擁塞，數據開始排隊，從而顯著增加延遲。
雙近地點可以組織網格
為了解決這個問題，研究人員開發了一種分散的輕量級算法，稱為“雙近地點”。此方法允許網絡上的每個設備對連接到哪些附近的設備做出智能決策。使用雙近地點的設備不依賴隨機連接，而是根據對等設備交付交易和整個塊的速度來評估其對等設備。緩慢的連接不斷被刪除並替換為性能更好的連接。隨著時間的推移，網絡自然會將自身重塑為更快的配置，而這一切都無需依賴中央機構。
在 50 個節點的模擬物聯網環境中進行測試時，與以太坊區塊鏈使用的標準方法相比，與雙近地點區塊相關的延遲減少了 48.54%。它還比先進方法（包括原始 Perigee 算法）性能高出 23% 以上。重要的是，這些改進並沒有增加物聯網設備的工作負載。該算法依賴於對已接收數據的被動測量，並且只需要最少的處理。
支持實時和關鍵任務系統
這項工作的影響延伸到許多技術領域。更快的數據確認和共享區塊鏈系統支持時間關鍵型應用程序。 Nguyen 博士解釋說：“擬議的去中心化延遲對等選擇機制可以作為未來支持實時、關鍵任務物聯網服務的區塊鏈平台的基礎，最終實現更安全、響應更快和更可靠的數字基礎設施。”
為下一代物聯網做好準備
隨著物聯網網絡的擴展和變得更加複雜，對分散且可靠的通信方法的需求將會增加。研究人員表示，雙近地點可能在未來的技術中發揮重要作用。 “我們的方法可以應用於需要快速可靠的數據共享的新興基於物聯網的服務，例如智能城市、智能家居、工業監控、醫療保健系統和供應鏈跟踪，”Nguyen 博士說。
這項研究得到了日本學術振興會（JSPS）（授權號：23H03377）的支持，並得到了日本科學技術振興機構（JST）的部分支持，並設立了大學科技創新補助金（授權號：JPMJFS2107）。
