Blockchain и IoT

Blockchain и IoT

В света в момента се случват поне няколко технологични революции. Колкото и да следиш тенденциите, винаги има шанс да пропуснеш следващия “голям взрив”. А големите взривове, често се случват при сблъсъка или обединението на технологии в качествено ново решение. Според нас такова обединение предстои, дори по-правилно е да кажем вече се случва, между две от най-актуалните технологии Blockchain и IoT (Internet of Things).

Какво е Blockchain?

Ако следиш нашите статии вече си наясно Какво е IoT и колко трябва да знаеш за него, но е възможно още да не си “на ти” с блокчейн или както го наричат на български блокверига. За това тук ще го обясним накратко, преди да се гмурнем във възможностите, които двете технологии предоставят заедно.

Технологията блокчейн нашумя покрай възхода на Bitcoin, който към момента на писането на тази статия тъкмо достигна цена от 15 000$, с което увеличи цената си около 15 пъти спрямо началото на годината. Естествено, сега основният тиражиран аспект на технологията е вероятността да се направят бързи пари. Но всъщност възможностите на блокчейн са много повече. Неслучайно има цяла бизнес ниша на блокчейн базирани продукти и услуги . Тук дори не говорим за многото алтернативни криптовалути, а други проекти които намираме за много интересни.

Блокчейн е децентрализиран регистър, в който може да се съхранява информация изпратена от оторизирани устройства/хора. Информацията се съхранява в блокове, които са свързани във верига. Всеки блок носи информация за определени транзакции, както и информация за предния и следващия блок във веригата.

Можем да си представим регистъра като един прошнурован и пронумерован кочан с фактури. Този пример ми даде мой приятел, който написа много добра статия за начинаещи в блокчейн и биткойн, когато ме запали за темата. Всяка фактура от кочана носи информация за транзакции, благодарение на номерата знаем коя е нейната поредност. Прошнуроването гарантира, че никой няма да замени конкретния номер с фактура със същия номер от друг кочан. Това разбира се е доста опростено обяснение, но смятам че добре илюстрира част от идеята.

Следващият важен момент е децентрализираността на регистъра. Тук вече аналогията с кочана с фактури не издържа, тъй като трябва да си представим, че точно копие на този кочан се намира и обновява постоянно у всеки оторизиран човек/устройство. Те могат да бъдат много и разпръснати във всички точки на света, без определена логика, която може да се проследи и пресъздаде. Всяка промяна се отразява автоматично, във всички копия след като е валидирана от поне 6 валидатора, също множество устройства в целия свят. Те са известни още като “миньори”, които получават малка комисионна за всяка валидирана транзакция. Това всъщност е така нареченото “копаене” (на биткойн, етер…) за което няма как да не си чувал до сега. Така се осигурява, че манипулирането на записите ще е много трудно, дори теоретично невъзможно, защото предполага едновременно хакване на прекалено голям брой устройства, разпръснати в целия свят.

Съществуват и теории, че достатъчно мощен квантов компютър ще позволи на собствениците си да “копаят” по-бързо, отколкото данните за транзакциите могат да бъдат отразени при останалите участници. Това би могло да компрометира част от регистъра. За да се предотврати подобен инцидент сложността на изчисленията при валидирането на всяка транзакция се повишава с между 3 и 10% всеки месец. Така се компенсира появата на все по-мощни изчислителни устройства и се поддържа работоспособността и сигурността на цялата блокчейн система.

Тази статия няма за цел цел да обясни изчерпателно блокчейн, а по-скоро да направи връзката с IoT.  Ако искаш да разбереш повече за технологията, а и за биткойн в YouTube има тонове клипчета за блокчейн, които обясняват всичко най-важно в 3-4 минути. Аз предлагам да изгледате едно малко по-дълго видео (на английски), защото обяснението е с много интересни примери, а към края въвежда и темата за връзката с IoT.

Каква е връзката между Blockchain и IoT

Интернетът на нещата (IoT) е бързо развиваща се индустрия, която ще промени света в който живеем. Според прогнозите до 2020 ще има над 40 млрд. свързани устройства, което създава огромни бизнез възможности – пазарът се очаква да бъде на стойност от над 3 трилиона долара! Тези милиарди свързани устройства ще събират данни и ще ги пращат в огромни бази данни за анализ и обработка. Ще изпълняват команди изпратени от умни приложения и самообучаващи се машини. Домовете, градовете, фермите, фабриките и на практика всичко останало ще бъдат по-умни и по-ефективни благодарение на тази технология. Тук искам да отбележа, че съзнавам цялата условност на използваното бъдеще време. Това вече се случва, макар и не в мащабите които ще достигне само след няколко години.

Множеството умни устройства ще създадат по-големи възможности за ефективност, спестяване на енергия и разходи, увеличаване на печалбите. Но този лавинообразен растеж ще доведе до предизвикателства от различно естество, включително идентификация, свързване, осигуряване и управление на толкова много устройства. Със сегашната инфраструктура и архитектура интернет и онлайн услугите трудно биха могли да поддържат огромните IoT системи на бъдещето.

Това вероятно може да бъде решено чрез използването на блокчейн. Блокчейн ще даде възможност на IoT екосистемите да се освободят от традиционната парадигма базирана на брокери на доверие, където устройствата разчитат на централен облачен сървър, за да идентифицират и автентифицират отделните устройства.

 

Какъв е проблемът с централизираната комуникация?

Днес всички IoT екосистеми зависят от комуникации client/server, централизирани брокери на доверие и протоколи като SSL/TLS или механизми като Public Key Infrastructure (PKI) за да идентифицират устройствата (нодовете) в мрежата и да контролират комуникациите.

Тези технологии са се доказали във времето за комуникация между устройства и е възможно да продължат да отговарят донякъде на нуждите на малките затворени IoT екосистеми, като умните домове. Но с растежа на IoT, централизираните мрежи скоро ще се превърнат в пречка и ще предизвикват забавяния и грешки в критични обмени на данни заради прекалено големия трафик в мрежата. Тук дори не споменаваме огромната допълнителна инвестиция в хъбове и комуникационен хардуер. Представи си какво би се случило ако “умния” ти пейсмейкър не успее да получи команда, защото миялната, тостера, хладилника и осветлението “чатят” М2М (подават си инструкции машина към машина) и са претоварили мрежата.

Също така сървърите могат да се превърнат в пречка и основно слабо звено (single point of failure), което прави IoT мрежите уязвими за Denial of Service (DoS/DDoS) атаки. В тях сървърът получава огромно количество трафик от компрометирани устройства, което причиняващ падането му.

Това може значително да затрудни развитието на IoT екосистемите, особено ако те изпълняват критични задачи свързани със здравето или сигурността на хора и данни.

Освен това централизираните мрежи се осъществяват трудно в много индустриални обекти или големи ферми, където IoT устройствата ще са на големи разстояния и с недостатъчно комуникационно оборудване, което да поддържа свързаността.

Децентрализация на IoT мрежите

Едно възможно решение е IoT мрежите да бъдат децентрализирани, за да подобрят скоростта и свързаността. В много случаи замяната на свързаност по интернет за локална комуникация между устройствата би помогнала за скоростта и ефективността. Например какъв е смисълът комуникацията между ключ за осветление и смартфон да минава през интернет?

От друга страна децентрализацията ще доведе до нови предизвикателства в сферата на сигурността. Как да осигурим сигурност в комуникацията между устройства?

Устройствата трябва да могат да комуникират peer-to-peer и да осигуряват сигурност и идентификация без намеса на или зависимост от централизиран център на доверие. Системата трябва да защитава мрежата и екосистемата от device spoofing (маскиране като друго устройство) или MitM (man-in-the-middle – подаване на компрометиран публичен ключ за комуникация между две устройства, докато комуникацията минава през и бива разкодирана от устройството на хакера, което стои по средата) атаки. Трябва да бъде сигурно, че всяка команда, минала между нодовете в мрежата, идва от доверен и автентициран източник и се получава от правилния реципиент.

Как блокчейн решава проблема

За щастие проблемът с децентрализацията е решен от друга популярна технология – Bitcoin. Както стана дума популярната криптовалута е базирана на по-малко познатата, но не по-малко вълнуваща технология – блокчейн. Ето и малко по-технически издържано обяснение. Блокчейн е структура от данни, която позволява съсздаването и поддръжката на дневник за транзакции (ledger), който е споделен между нодовете на децентрализирана мрежа. Блокчейн използва криптография за да позволи на участниците да записват информация в дневника без да преминават през централизирана институция. Силата на тази технология е именно в мащаба. След достигане на критична маса нодове дори при пробив в сигурността или отпадане на част от участниците цялата система не губи работоспособността си и се самоподдържа.

Децентрализираната, сигурна и без необходимост от доверие природа на блокчейн го прави идеална технология за комуникация между нодовете в IoT мрежи. Блокчейн вече се използва от някои от водещите производители на корпоративни IoT технологии. Samsung и IBM вече обявиха тяхната IoT платформа базирана на блокчейн, която се нарича ADEPT миналата година.

При адаптацията си към IoT блокчейнът ще използва същия механизъм, който е приложен във финансовите транзакции на Bitcoin, за да осигури неизменими записи на умните устройства и обмяната на информация между тях. Така смарт устройствата ще могат да комуникират директно и да проверяват валидността на транзакциите без нужда от централизирана институция. Устройствата се регистират в блокчейновете в момента, когато влязат в IoT мрежата, след което могат да обработват транзакции.

Има множество възможности за използване наблокчейн базирани комуникации. Документ публикуван от IBM и Samsung описва как например пералня може да стане “полуавтономно устройство, което може да управлява доставката на консумативите си, да се само сервизира и поддържа, дори да преговаря с устройства в и извън къщи за да оптимизира средата, в която оперира.”

Други области на IoT също могат да използват блокчейн технологията. Например поливна система може да използва блокчейн, за да контролира количеството вода, в зависимост от данните които получава директно от сензори, измерващи състоянието на земеделските култури. Платформи за добив на петрол също могат да използват технологията за комуникация между умни устройства и да променят настройките на добивния процес в зависимост от климатичните условия.

Какви са предизвикателствата пред Blockchain и IoT?

Въпреки всичките си предимства, моделът на блокчейн-а не е без недостатъци и предизвикателства. Екипът на Bitcoin например страда от вътрешни противоречия и борби как да разрешат проблемите свързани със мащабируемостта на проекта свързани с блокчейн технологията. Това вече доведе до 2 разцепвания (forks) на валутата (BitCoin cache и BitCoin Gold) в последните месеци и създава съмнения за бъдещето на криптовалутата.

Също така има притеснения за изчислителната мощ необходима за криптирането на всички обекти свързани с една блокчейн базирана екосистема. IoT екосистемите са много разнообразни. За разлика от стандартните компютърни мрежи, IoT мрежите са съставени от устройства, които имат много различни изчислителни възможности и не всички от тях биха могли да използват еднакви криптографски алгоритми с желаната скорост.

Съхраняването на информация също е предизвикателство. Блокчейн премахва нуждата от централен сървър, който да съхранява транзакциите и идентификационните номера на устройствата в мрежата, но дневникът за транзакции (ledger) трябва да се съхранява в самите устройства. А размерът му нараства с времето и вече е отвъд възможностите на много умни устройства, например сензорите, които традиционно имат много малко памет.

Има и други предизвикателства. Комбинацията на блокчейн и IoT ще окаже влияние включително и върху начина на правене на маркетинг и продажби на производителите на устройства.

Децентрализираните архитектури вече са факт, но все още е рано да се каже дали точно блокчейн ще направи революция и ще завладее IoT индустрията. За сега обаче изглежда като много обещаващо решение, особено ако предизвикателствата пред него се разрешат. Ще наблюдаваме развитието на тези технологии и в следващите години, докато IoT продължава да расте и става все по-неразделна част от живота ни.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *