Arquitectura basada en tecnología Blockchain para sistemas de registro turístico con un algoritmo de consenso de bajo consumo energético

El concepto Blockchain o cadena de bloques, ha sido de gran importancia a la hora de trazar y crear sistemas seguros y transparentes que no requieran intermediarios y que sean resistentes a la manipulación y al fraude, implementando aplicaciones que permitan asegurar inteligencia, trazabilidad e inm...

Full description

Autores:
Pineda Rodríguez, Magda Lorena
Tipo de recurso:
Doctoral thesis
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad del Norte
Repositorio:
Repositorio Uninorte
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/13407
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10584/13407
Palabra clave:
Arquitectura de computadores
Cadenas de bloques (bases de datos)
Algoritmos
Rights
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License
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description El concepto Blockchain o cadena de bloques, ha sido de gran importancia a la hora de trazar y crear sistemas seguros y transparentes que no requieran intermediarios y que sean resistentes a la manipulación y al fraude, implementando aplicaciones que permitan asegurar inteligencia, trazabilidad e inmutabilidad a problemas digitales del entorno social. Una cadena de bloques tiene la capacidad de crear transacciones de manera simultánea y descentralizada, lo que significa que no depende de un servidor centralizado para su funcionamiento; la capacidad de una cadena de bloques es el tiempo de confirmación de la transacción. En general, cuanto más rápido se pueda confirmar una transacción en la red, mayor será su capacidad para manejar un gran volumen de transacciones. Esta investigación tiene como objetivo identificar, analizar y proponer un nuevo concepto de desarrollo de un algoritmo de consenso que disminuya el consumo de energía en una blockchain. Para ello se propone una modificación en el modelo de consenso, que garantice que todos los nodos de la red estén de acuerdo sobre el estado actual de la cadena y las transacciones que se han realizado. El algoritmo de consenso más utilizado en las cadenas de bloques públicas es la Prueba de Trabajo (PoW), que requiere que los nodos de la red resuelvan problemas matemáticos complejos para validar un bloque y recibir una recompensa. Este documento ha sido estructurado en 7 capítulos en los que se hace saber el desarrollo de la investigación y objetivos propuestos: En el capítulo uno se presentan los aspectos generales de la investigación, descripción del problema, objetivos, metodología, diseño de la investigación y la justificación; en el capítulo 2 bajo un marco conceptual y referencial, se afianza una revisión de literatura y estado del arte, donde se describen tanto algoritmos de consenso como arquitecturas blockchain y sus respectivos antecedentes. En el tercer capítulo, se realiza una evaluación de los algoritmos de consenso con respecto a su consumo energético y otras consideraciones tenidas en cuenta, seleccionando criterios de análisis, comparando y realizando un posicionamiento de dichos algoritmos. El 4to y 5to capítulo, presentan tanto la propuesta de la arquitectura basada en tecnología blockchain, con un algoritmo de consenso de bajo consumo energético y la aplicación de ésta al caso de estudio (Sistema de Información de Registro Turístico). Posteriormente se muestra la discusión, la verificación de la hipótesis, lagunas conclusiones y los posibles trabajos futuros.
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Esta investigación tiene como objetivo identificar, analizar y proponer un nuevo concepto de desarrollo de un algoritmo de consenso que disminuya el consumo de energía en una blockchain. Para ello se propone una modificación en el modelo de consenso, que garantice que todos los nodos de la red estén de acuerdo sobre el estado actual de la cadena y las transacciones que se han realizado. El algoritmo de consenso más utilizado en las cadenas de bloques públicas es la Prueba de Trabajo (PoW), que requiere que los nodos de la red resuelvan problemas matemáticos complejos para validar un bloque y recibir una recompensa. Este documento ha sido estructurado en 7 capítulos en los que se hace saber el desarrollo de la investigación y objetivos propuestos: En el capítulo uno se presentan los aspectos generales de la investigación, descripción del problema, objetivos, metodología, diseño de la investigación y la justificación; en el capítulo 2 bajo un marco conceptual y referencial, se afianza una revisión de literatura y estado del arte, donde se describen tanto algoritmos de consenso como arquitecturas blockchain y sus respectivos antecedentes. En el tercer capítulo, se realiza una evaluación de los algoritmos de consenso con respecto a su consumo energético y otras consideraciones tenidas en cuenta, seleccionando criterios de análisis, comparando y realizando un posicionamiento de dichos algoritmos. El 4to y 5to capítulo, presentan tanto la propuesta de la arquitectura basada en tecnología blockchain, con un algoritmo de consenso de bajo consumo energético y la aplicación de ésta al caso de estudio (Sistema de Información de Registro Turístico). Posteriormente se muestra la discusión, la verificación de la hipótesis, lagunas conclusiones y los posibles trabajos futuros.DoctoradoDoctor en Ingeniería de Sistemas y Computaciónapplication/pdf119 páginasspaUniversidad del NorteDoctorado en Ingeniería de Sistemas y ComputaciónDepartamento de ingeniería de sistemasBarranquilla, ColombiaArquitectura basada en tecnología Blockchain para sistemas de registro turístico con un algoritmo de consenso de bajo consumo energéticoTrabajo de grado - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Arquitectura de computadoresCadenas de bloques (bases de datos)AlgoritmosEstudiantesDoctoradoORIGINAL1 TESIS_Magda_Pineda.pdf1 TESIS_Magda_Pineda.pdfapplication/pdf3472193https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/1/1%20TESIS_Magda_Pineda.pdfa80ee78a6bc7352d63b79a6e8ec51243MD512 GBIB-FT-070_Formatodeaprobacion_MagdaPineda.pdf2 GBIB-FT-070_Formatodeaprobacion_MagdaPineda.pdfapplication/pdf1241166https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/2/2%20GBIB-FT-070_Formatodeaprobacion_MagdaPineda.pdffdda7d64475f71d0f56d06b42e4d9b1eMD523 GBIB-FT-069_Formatodeautorizacion_V3 (1).pdf3 GBIB-FT-069_Formatodeautorizacion_V3 (1).pdfapplication/pdf199230https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/3/3%20GBIB-FT-069_Formatodeautorizacion_V3%20%281%29.pdf33a1484ad7ea474f15e068d43769e983MD534 PhD ACTA de DEFENSA_MagdaPineda.pdf4 PhD ACTA de DEFENSA_MagdaPineda.pdfapplication/pdf148632https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/4/4%20PhD%20ACTA%20de%20DEFENSA_MagdaPineda.pdf548ab7acf5298f6f6b98781b518411d1MD545 InformeOriginalidad.pdf5 InformeOriginalidad.pdfapplication/pdf159383https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/5/5%20InformeOriginalidad.pdf9d984c3b416fa221cc45d2caa9dbb801MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/13407/6/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5610584/13407oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/134072025-06-05 09:36:28.408Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.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