[论文解读] A Survey on Blockchain & Cloud Integration

Soumik Sarker, Arnob Kumar Saha+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 41被引用 4

一句话总结

本综述提出了一种面向区块链-云集成的服务导向分类法，分析了区块链如何增强安全性、实现区块链即服务（BaaS），支持无服务器计算（FaaS），并改善云环境中的资源/租户管理。该综述对各类模型中的现有研究进行了对比分析，识别出集成领域的关键趋势、局限性和研究空白。

ABSTRACT

Blockchain is one of the emerging technologies with the potential to disrupt many application domains. Cloud is an on-demand service paradigm facilitating the availability of shared resources for data storage and computation. In recent years, the integration of blockchain and cloud has received significant attention for ensuring efficiency, transparency, security and even for offering better cloud services in the form of novel service models. In order to exploit the full potential of blockchain-cloud integration, it is essential to have a clear understanding on the existing works within this domain. To facilitate this, there have been several survey papers, however, none of them covers the aspect of blockchain-cloud integration from a service-oriented perspective. This paper aims to fulfil this gap by providing a service oriented review of blockchain-cloud integration. Indeed, in this survey, we explore different service models into which blockchain has been integrated. For each service model, we review the existing works and present a comparative analysis so as to offer a clear and concise view in each category.

研究动机与目标

• 为解决现有文献中缺乏对区块链-云集成的全面服务导向综述的问题。
• 分析区块链如何增强安全性，支持BaaS和FaaS等新型服务模式，并改善云环境中的资源与租户管理。
• 对不同服务模型中的现有研究进行对比分析，以突出其优势、局限性和研究空白。
• 识别区块链-云集成中的趋势与未来方向，特别是基于区块链的新型服务模式的出现。

提出的方法

• 构建了一种服务导向的分类法，将区块链-云集成划分为四种模型：安全即服务（SecaaS）、区块链即服务（BaaS）、功能即服务（FaaS）以及资源/租户管理。
• 基于范围、服务内容和智能合约依赖性，采用对比框架对每类服务模型中的现有研究进行了审查与分析。
• 通过定性与对比分析评估研究贡献，重点关注共识机制、隐私保护、可扩展性及用例。
• 对2016年至2020年的出版物进行了年度趋势分析，以识别各类服务模型中研究动力与关注焦点的变化。
• 采用系统性综述方法对50余项相关研究进行分类与总结，重点聚焦于博弈论和智能合约等技术机制。
• 识别出主要挑战，如公有区块链的可扩展性问题、隐私担忧，以及尽管存在局限性仍高度依赖公有平台的现象。

实验结果

研究问题

• RQ1 区块链如何被集成到不同的云服务模型中？每种集成方法的关键特征是什么？
• RQ2 在云环境中的安全即服务（SecaaS）、区块链即服务（BaaS）、功能即服务（FaaS）以及资源/租户管理中，使用区块链的优势与局限性分别是什么？
• RQ3 在区块链-云集成研究中，正在出现哪些趋势，特别是在平台选择（公有 vs. 私有）和服务模型采纳方面？
• RQ4 智能合约与共识机制如何促进区块链集成云服务的功能性与效率？
• RQ5 区块链-云集成中的主要研究空白与未来方向是什么，特别是针对BaaS和FaaS等新型服务模式？

主要发现

• 大多数区块链-云集成研究集中于安全即服务（SecaaS），利用区块链的不可篡改性与去中心化特性，以增强数据完整性、访问控制与可追溯性。
• 尽管存在可扩展性与隐私方面的限制，多数研究仍依赖以太坊为代表的公有区块链，这可能是由于在发表时成熟私有区块链平台（如Hyperledger Fabric）尚不完善。
• 区块链即服务（BaaS）与功能即服务（FaaS）正作为新型服务模式浮现，区块链成为服务交付的核心，表明向原生区块链云平台的转变趋势。
• 智能合约在资源与租户管理中被广泛使用，支持自动化、透明且无需信任的操作——例如在能源成本最小化与资源管理中的应用。
• 部分研究采用博弈论方法优化定价与资源分配，表明区块链在云环境中实现经济效率的策略性应用。
• 年度分析显示，对FaaS与BaaS的研究兴趣持续上升，2018至2020年间出版物数量显著增加，表明区块链集成云服务的成熟度与创新性正在提升。