Блокчейн должен адаптироваться для укрепления доверия в Интернете вещей

Мик Боуман — главный инженер Intel и член консультативного совета CoinDesk. Камилла Морхардт — директор по стратегии Интернета вещей в Intel.

Следующая статья первоначально была опубликована в Consensus Magazine, который распространялся исключительно среди участников мероприятия CoinDesk Consensus 2018.

Край неровный.

А периферия, где будут располагаться миллиарды взаимодействующих устройств, составляющих Интернет вещей, — это место, где генерируются и обрабатываются данные Интернета вещей.

Часто нет безопасных физических периметров, где происходит сырое зондирование физического мира: на крышах и космических станциях, внутри шахт и двигателей самолетов, на контейнеровозах и солнечных панелях. Даже пограничные аналоги, которые объединяют, фильтруют, нормализуют и все большеинтерпретироватьданные или отправлять их в облако для дополнительного анализа, часто являются мобильными, имеют непостоянное подключение и подвержены ударам, вибрации или экстремальным температурам.

Как ВещиПовысится их взаимосвязанность и интеллект, а вместе с ними и наше требование к ним самостоятельно формировать сети, обмениваться информацией и координировать действия от нашего имени.

Например, когда мы заказываем одежду онлайн, мы косвенно обращаемся, среди прочего, к модельеру, поставщикам сырья, логистическим компаниям, таможне, дистрибьютору, импортеру, покупателю, системе управления запасами, системе управления клиентами, банку, веб-системе управления размещением продукции и ценообразованием, розничному продавцу и водителю-экспедитору последней мили.

Если бы каждый из этих участников мог получить информацию о нашей покупке и ее прохождении от завода до двери NEAR реального времени, они могли бы сотрудничать для оптимизации нескольких независимых систем NEAR в режиме реального времени, чтобы доставить мне продукт как можно быстрее и в максимально хорошем состоянии — особенно если в пути возникнут непредвиденные трудности, например, спущенное колесо! — во время подготовки к следующему заказу.

Однако формирование этих сетей изобилует проблемами. В лучшем случае собранная, распространенная и использованная информация нестабильна по качеству и доступности. В худшем случае она предоставляет совершенно новый вектор атаки для злонамеренных участников. КогдаВещипланируют и действуют от нашего имени, мы хотим быть уверены в том, что данные, которые они используют для принятия решений, заслуживают доверия.

Обеспечение достоверности информации достаточно сложно, когда центральный орган управляет конфигурацией устройств, сбором и очисткой данных, а также распространением данных. Однако распределенные сети T могут полагаться на центральный орган.

Традиционные способы подтверждения и проверки личности и целостности участников не работают, поскольку участвующиеВещи производятся разными производителями, работают на разных операционных системах, взаимодействуют с разными протоколами и действуют от имени разных владельцев, имеющих разные мотивы. Ответ вполне может заключаться в новой Технологии , которая стала известна как «блокчейн».

Блокчейн (или технологии распределенного реестра в целом) дает надежду на выражение и установление общего доверия к информации, создаваемой и обмениваемойВещи: неизменяемый журнал Мероприятия , который представляет собой блокчейн, предоставляет средства для авторитетного установления происхождения информации; для записи и обеспечения соблюдения политик доступа к информации; и для автономного действия с информацией посредством «умных контрактов».

Однако, несмотря на огромные перспективы, технологии блокчейна должны существенно развиваться, чтобы соответствовать уникальным требованиям IoT. Уникальные характеристики приложений IoT налагают как технические, так и экономические требования, которые приводят нас к выводу, что приложения IoT должны находиться в экономическом, правовом и нормативном контексте, который выходит за рамки блокчейна. В частности, в то время как традиционные приложения блокчейна приписывают всю власть блокчейну, мы считаем, что приложения IoT должны достичь баланса полномочий.

Требования к Технологии

Установление доверия к информации, которой обмениваютсяВещисоздает новые требования к технологиям блокчейна. Как правило, технологии блокчейна действуют как авторитет для четко определенных, детерминированных систем. Однако информация, созданнаяВещи находится вне блокчейна и печально известен своей неоднозначностью и недетерминированностью. Обеспечение информационной безопасности для качественных данных предъявляет новые требования к Технологии.

Требование 1: Личность и репутация участников имеют решающее значение для доверия и должны быть раскрыты.

Публичные блокчейны, такие как Bitcoin, обычно предоставляют историю транзакций по активам, анонимизируя (или, по крайней мере, пытаясь скрыть) личность тех, кто совершает транзакции. Однако для приложений IoT информация становится более сложной, чем простое владение активом. В частности, большая часть информации, генерируемой на периферии, является строго качественной; и как только информация становится качественной, ее происхождение, включая личность и репутацию источника, становится критически важным. Например, блокчейн может точно записывать передачу прав доступа к части информации, которая утверждает, что контейнер был отправлен через город. Однако блокчейн не может подтвердить подлинность показаний GPS, зафиксированных в записи о доставке.

Пуристы из мира Криптовалюта будут утверждать, что «контролируемый блокчейн» — это оксюморон; однако для участников, которые присоединяются к сети, требуется некоторая форма проверки личности, чтобы они могли доверять информации, Вещьвносит вклад в коллектив. Этот спрос привел к формированию частных, разрешенных, закрытых и корпоративных блокчейнов – все варианты на тему ограниченного участия в распределенной сети. Есть еще одна возможность, чтоВещиможет быть идентифицирован или иным образом сертифицирован для внесения информации в иной публичный блокчейн – своего рода гибридная модель, которая пытается проверить ввод, но не ограничивать вводящих. Другие возможные решения включают использование анонимных учетных данных и проверяемых заявлений.

Требование 2: Контролируемый доступ к информации имеет решающее значение.

Обычно транзакции блокчейна прозрачны. Введение смарт-контрактов, которые кодифицируют и выполняют подробные соглашения между участниками, усложняет это понятие. Компании T любят делиться конфиденциальными данными с конкурентами. Смарт-контракты станут мощными инструментами в IoT, особенно в цепочках поставок, включающих сторонние логистические компании. Довольно часто споры возникают в точках передачи, где происходит передача ответственного за актив. Возможность доказать, что температура контейнера оставалась в пределах параметров контракта, должна позволить немедленно инициировать платеж. Или, наоборот, доказательство того, что товар испортился под опекой стороны восемь в цепочке поставок из двенадцати сторон, которое могут видеть все участники, быстро разрешит проблему указания пальцем. И это доказательство должно быть построено без раскрытия дополнительной конфиденциальной информации. Например, если организация собирает заявки на продукцию, которая находилась в этом контейнере, организация может не захотеть, чтобы все участники торгов видели каждую заявку или знали окончательную цену продажи. В целом, информация, передаваемая через транзакции, подлежит потенциально сложному набору политик доступа.

Требование 3: Эффективность имеет значение.

Другим CORE принципом блокчейна является избыточное вычисление и хранение: каждый участник обрабатывает все транзакции и поддерживает реестр, создавая постоянно растущий спрос на хранение по всей сети. В IoT, где легкие узлы на периферии часто имеют крайне ограниченную мощность хранения и вычислений (потому что их основная цель — максимально экономично считывать необработанные данные), блокчейнам IoT, вероятно, потребуется распознавать разнообразие узлов в сети и их относительные возможности. Сам блокчейн может потребоваться организовать, какие клиенты действуют как легкие узлы, а какие — как валидаторы. Кроме того, мы, вероятно, увидим растущее разнообразие механизмов консенсуса, которые не требуют огромных объемов вычислительной мощности или специализированного оборудования и, таким образом, их легче масштабировать или запускать на существующем развернутом оборудовании. (Также следует отметить, что, хотя избыточность часто рассматривается как функция целостности блокчейна, ONE увеличивает стоимость для злоумышленника, который стремится нарушить сетевой консенсус и внедрить мошеннические транзакции, она также одновременно увеличивает риски конфиденциальности. Репликация реестра предоставляет широкую область для злоумышленников, желающих получить доступ к конфиденциальным данным отдельных узлов.)

Требование 4: Связь прерывается; при отключении необходимо принять меры.

Прерывистое подключение кажется парадоксальным для Интернета вещей. Как Джейкоб Морган определил IoT вФорбсв 2014 году: «Проще говоря, это концепция, по сути, подключения любого устройства с выключателем и переключателем к Интернету (и/или друг к другу)». Сообщество IoT потратило много времени на поддержку всеобъемлющего подключения и снижения затрат на передачу и хранение; однако теперь мы уверенно находим компромиссы между подключением и сроком службы батареи, подключением и стоимостью передачи, подключением и стоимостью инфраструктуры. Существует множество периферийных узлов, которые по своей конструкции получают или отправляют данные только периодически и в небольших количествах. По сути, те же силы, которые приводят к автономному взаимодействию на периферии, также требуют, чтобы блокчейны учитывали ограничения подключения.

Требование 5: Действия должны быть обратимыми.

До этого момента требования, которые мы обсуждали, были скорее периферийными по отношению к CORE Технологии блокчейн, фокусируясь на характеристиках производительности и развертывания; однако это ONE представляет собой фундаментальный сдвиг в ONE из центральных принципов Технологии. В частности, Технологии блокчейн основана на принципе неизменности: как только что-то зафиксировано в журнале, оно никогда не меняется. Этот принцип особенно подходит для сохранения записи однозначных и детерминированных Мероприятия (например, транзакций, которые представляют собой передачу права собственности на активы). Однако данные с периферии часто бывают беспорядочными.

Точность и правильность ограничены физическими возможностямиВещь. А информация, генерируемая на периферии, подвергается различным вредоносным атакам, которые трудно обнаружить. Беспорядок данных, создаваемых (и потребляемых)Вещи приводит к уровню неоднозначности и недетерминизма, который конфликтует с технологиями блокчейна. Рассмотрим, например, смарт-контракт, который корректирует целевую скорость транспортных средств на дороге на основе измеренного FLOW движения. Погодные проблемы, которые влияют на точность датчика FLOW , могут вызвать непреднамеренные корректировки целевой скорости. Более проблемный пример может возникнуть, когда автоматические платежи срабатывают, когда транспортный контейнер прибывает на объект. Неисправный считыватель RFID может сообщить о существовании контейнера, который на самом деле не прибыл, что приведет к ненадлежащему переводу средств.

Часто некоторая форма внешнего обращения может проводить аудит и предписывать корректирующие транзакции, которые решают эти проблемы (хотя это подразумевает существование внешнего органа). Однако проблемы возникают, когда сама информация является проблемной. Например, личная информация может просочиться в транзакцию; действие GDPR и других правил Политика конфиденциальности может потребовать удаления информации из записи. Эта проблема не является уникальной для приложений IoT, хотя мы ожидаем, что она будет более распространена в них.

Экономические требования

Помимо технических требований существуют простые экономические барьеры для внедрения блокчейна в IoT. Предприятия знакомы с централизованными системами, и в традиционных линейных цепочках поставок они работают хорошо. Когда на ONE конце цепочки поставок есть сильный покупатель, у этого субъекта есть все основания просто настроить распределенную базу данных (которой он управляет централизованно) и потребовать от всех поставщиков, участвующих в его цепочке поставок, вводить в нее свои данные.

Пока мы не вступим в сферу множественных перекрывающихся экосистем и сложных нелинейных, динамических цепочек поставок (представьте себе: распределенное производство с более чем десятком Авторы в любой данной Вещь(в том числе напечатанные, каждый с уникальным IP, оборудованием и сертификатами), трудно найти экономически выгодное применение для действительно децентрализованных реестров.

Однако конкурентная среда, в которой работают эти игроки, быстро меняется: 3D-печать позволяет осуществлять распределенное производство, а барьеры для входа в машинное обучение и другие быстроразвивающиеся технологии снижаются. Чтобы конкурировать, предприятиям, возможно, придется внедрять более открытые системы. Индустрия IoT неизбежно расширяется в более сложные экосистемы. В результате мы ожидаем, что убедительные варианты использования блокчейна станут более очевидными.

В этом и заключается загадка. Отдельные сильные покупатели организуют экосистемы вокруг цепочки поставок, поскольку они получают доход, делая это. Распределенное сотрудничество приводит к распределенной стоимости, поэтому у какой-либо отдельной действующей организации мало стимулов для создания инфраструктуры для распределения оркестровки. Блокчейны уникально подходят для микротранзакций, поэтому масштабирование может помочь решить эту проблему. Сообщество IoT видело несколько моделей подписки и некоммерческих моделей. Однако, пока не появится четкая, повторяемая, убедительная бизнес-модель, принятие блокчейнов для IoT будет медленным.

В течение следующих нескольких лет мы, вероятно, увидим увеличение числа пилотных проектов и мелкомасштабных развертываний, использующих Технологии в неоптимальных применениях, например, стандартные цепочки поставок с дюжиной или около того участников для повышения скорости отслеживания активов или происхождения и сокращения споров посредством аудита — все это важные достижения в IoT. В этих ранних испытаниях лидеры отрасли и экосистемы будут стремиться доказать экономию затрат или прирост доходов.

Затем мы станем свидетелями эволюции стандартов, которые допускают кросс-организационную идентификацию и конфигурацию устройств, с ранними методами разделения рабочих нагрузок по различным устройствам IoT и защиты данных или их мета-входов с помощью связанных доверенных механизмов выполнения или сохранения зашифрованных состояний при перемещении данных через периферийные, туманные и облачные узлы. Устройства будут автономно формировать сообщества, обмениваться информацией и предоставлять нам варианты действий на основе их взаимодействия.

Наконец, мы, вероятно, увидим сопоставление данных, генерируемых на периферии, а не только в автономных сетях.Вещиили организаций, но в автономных экосистемах. На этом этапе блокчейн будет более эффективен, чем централизованные системы, в управлении сложностями нелинейных цепочек поставок, управлении идентификацией, происхождением, общими наборами данных и запуске смарт-контрактов.

Хотя мы будем доверять машинам принятие некоторых решений и выполнение некоторых действий от нашего имени, компании в сфере Интернета вещей всегда будут хотеть сохранить возможность отменять или отменять действия, предпринятые смарт-контрактом, поскольку люди, как известно, плохо справляются с планированием непредвиденных обстоятельств или прогнозированием будущего, а оборудование, которое будет действовать от нашего имени, также часто будет отвечать за обеспечение нашей безопасности.

Рекомендации

Мы часто говорим о блокчейне как о замене доверенной третьей стороны для взаимодействия внутри сообщества; то есть сообщество приписывает блокчейну высший авторитет относительно «истины». Для приложений, построенных на основе сетиВещиОднако блокчейн должен быть расположен в гораздо более широком контексте, включающем институциональные отношения, правовые требования и нормативный контроль.

Существует реальная опасность для тех, кто внедряет решения на основе блокчейна для Интернета вещей, полагать, что защищенная от несанкционированного доступа природа блокчейна дает гарантии целостности и достоверности информации (и действий, совершаемых на основе этой информации).

Более реалистичная точка зрения заключается в том, что роль блокчейна меняется с источника «общей истины» о состоянии системы на журнал «решений и действий», которые, возможно, придется скорректировать в будущем.

Визуализация сети через Shutterstock