Explorando el papel de Blockchain en los sistemas industriales de IoT (Parte 1)

Estamos casi a la mitad de 2018 y blockchain se está acercando a la "depresión de la desilusión" del Ciclo Hype de Gartner. Si bien eso suena siniestro, no estoy convencido de su inminente descenso, ya que "blockchain" continúa obteniendo mucha cobertura de prensa. Para muchos, blockchain es un martillo tecnológico en busca de un clavo de mercado. Estoy seguro de que ha escuchado o leído sobre blockchain y se ha preguntado si es relevante para sus sistemas. También nos hemos preguntado acerca de esto y decidimos impulsar nuestro grupo de investigación para profundizar un poco más.

Si bien la criptomoneda continúa robando el centro de atención de la cadena de bloques (y absorbe cantidades asombrosas de energía para respaldarla), los esfuerzos se han movido muy lentamente hacia casos de uso industrial más relevantes como la gestión de la cadena de suministro, la gestión de inventario, la energía transactiva, etc. Si utiliza RTI Connext DDS en sistemas críticos en tiempo real en todo el mundo, nos damos cuenta de que la gestión de la cadena de suministro y las criptomonedas no ocupan un lugar destacado en su lista de capacidades que podrían necesitar la atención de RTI.

El sigiloso pero hiperactivo grupo de investigación de RTI ha estado trabajando con el Departamento de Energía (DOE) para investigar cómo se podría aprovechar blockchain para proteger sistemas industriales como el suyo. Si bien tenemos muchos esfuerzos de investigación avanzados en marcha con el Ejército, la Armada, la Fuerza Aérea, DARPA, DOE y Missile Defense, este blog se centra en cómo nuestra investigación sobre blockchain puede ser útil para sus sistemas industriales en tiempo real.

¿Qué es la tecnología Blockchain?

Con el fin de preparar el escenario para una discusión sobre blockchain industrial, echemos un vistazo rápido a la tecnología blockchain para aquellos de ustedes que son nuevos en ella. Pase a la siguiente sección si ya es un profesional.

Hoy, confiamos en nuestros bancos, compañías de tarjetas de crédito, notarios y otros como árbitros centralizados para manejar los contratos o la transferencia de dinero a alguien que le debemos. En los juegos en línea, confiamos en el servidor del juego como árbitro centralizado para avanzar en el estado del juego entre todos los jugadores participantes en función de los datos que enviamos al servidor sobre nuestras propias acciones. En los sistemas industriales, el árbitro central de la verdad es la empresa propietaria y administradora del sistema. En esos y muchos otros dominios, ese árbitro central administra las bases de datos (en blockchain, "libros de contabilidad") sobre todos los datos dentro de un sistema dado. Ese árbitro tiene control total sobre lo que se escribe en el libro mayor, incluido la capacidad de modificar (alterar) el historial en el libro mayor si lo desea. Los agentes malintencionados también podrían comprometer a esos árbitros y, por lo tanto, podrían alterar los libros de contabilidad. Por lo tanto, un solo árbitro (administrador del libro mayor) puede ser un punto único de falla en la integridad de los datos. La tecnología Blockchain es disruptiva porque permite que este libro mayor sea distribuido y administrado por varios no confiables y las partes que desconfían mutuamente, al tiempo que ofrece sólidas garantías de que esta solución descentralizada preserva la integridad de los datos. Cada parte que participa en la gestión descentralizada del libro mayor mantiene y administra una copia local del libro mayor. El número de fiestas puede variar ampliamente (de unos pocos a miles) según las características / uso deseados de blockchain.

Entonces, ¿qué guardas en un libro mayor? En primer lugar, la información se escribe en el libro mayor en fragmentos llamados (como se podría adivinar) "bloques". Los bloques están compuestos por unidades de información que pueden contener prácticamente cualquier cosa:un contrato corporativo o personal, una garantía, una póliza de seguro, una idea de patente, datos de un paciente, una compra de bitcoins, una foto, datos personales cifrados, etc. Estos datos pueden ser cifrado si lo desea. Sin embargo, para sus aplicaciones industriales, es más probable que incluya datos de sensores, estado del sistema y realmente cualquier muestra de datos que desee conservar de manera inmutable. La forma en que la información se divide en bloques es realmente específica del caso de uso.

El concepto de cadena es fundamental para el diseño de la cadena de bloques porque cada bloque recién agregado depende inextricablemente del bloque anterior, que a su vez depende de su bloque anterior, formando así una cadena lógica. Un adversario que busque modificar el contenido de cualquier bloque registrado en el pasado también debe cambiar todos los bloques registrados desde el principio, en todos Copias distribuidas de la cadena. La tecnología criptográfica utilizada en blockchains hace que los intentos de cambio sean claramente visibles; en combinación con la replicación distribuida del libro mayor, hace que la "reescritura de la historia" sea casi imposible. Un atacante necesitaría reescribir todas (o la mayoría) de las copias al mismo tiempo.

¿Cuándo necesita Blockchain?

Las cadenas de bloques son aplicables en situaciones en las que dos o más grupos distribuidos no confían entre sí o no confíe en algún árbitro centralizado, pero donde todos tienen interés en registrar datos de manera inmutable o en la transición de estado de algún sistema (por ejemplo, un juego, su cuenta bancaria, etc.). Por el contrario, en los sistemas en los que solo participa una parte, ese arbitraje descentralizado no es un problema. Dentro de una empresa, por ejemplo, si la preocupación es garantizar que los datos históricos no sean manipulados, entonces una base de datos segura de solo escritura (utilizando unidades de una sola escritura) podría ser suficiente. Por lo tanto, si sus aplicaciones no tienen problemas con un solo árbitro central, si no hay desconfianza en los datos, es posible que blockchain no sea necesario. Sin embargo, si tiene varias empresas haciendo negocios, como en una cadena de suministro o en una plataforma petrolera, puede haber dudas sobre si se puede confiar en los datos.

Blockchain transaccional tradicional

Ahora, quizás en la mayoría de los casos de uso sobre los que ha leído, blockchain se trata de registrar activamente transacciones , es decir, un transaccional blockchain. La intención de este caso de uso de blockchain es capturar y persistir inmutablemente la transición de algún sistema de un estado a otro. Por ejemplo, en el ámbito de las transacciones financieras, estas transiciones de estado son cambios en los saldos de las cuentas a medida que ocurren las transferencias. Es por eso que el almacén de datos se llama libro mayor y no base de datos.

Lo que es importante entender es que el estado del sistema no avanzará a menos que / hasta que una transacción sea aceptada y almacenada en la cadena. Además, si las transacciones pueden competir (como las preocupaciones sobre el doble gasto de Bitcoins), se introducirán latencias en los procesos que deben tenerse en cuenta. Como ejemplo extremo, en Bitcoin, "para estar seguro", uno podría esperar hasta una hora para asegurarse de que se realizó una transacción. Si bien la inserción de una cadena de bloques transaccional se ajustará absolutamente a algunos casos de uso industrial (aunque con latencias mucho más pequeñas), pospongamos esta discusión y sus soluciones para un futuro blog.

Blockchain para sistemas industriales

En el caso de uso en el que me estoy enfocando aquí, estamos tomando datos específicos del Connext Databus seguro y almacenándolos directamente en la cadena de bloques. Recopilamos datos de forma selectiva y los almacenamos de forma inmutable en varios libros de contabilidad protegidos y de propiedad independiente. No existe el concepto de transacción porque no estamos intentando controlar el estado del sistema, solo lo estamos observando. Esto es similar a los casos de uso en tiempo no real para almacenar cosas como ideas de patentes, datos de pacientes y contratos en una cadena de bloques. Si bien se pueden usar contratos inteligentes, no forman parte del proceso de validación de datos para controlar si los datos se agregan a la cadena o no.

Para las aplicaciones industriales en tiempo real, lo importante es que la cadena de bloques no forma parte de la cadena de control del proceso, por lo que no inyecta latencia. Esta aplicación de la tecnología requería un diseño de cadena de bloques único específicamente para esto. Nuestro diseño es mucho más propicio para ser implementado dentro de sistemas industriales en tiempo real porque podemos eliminar las notorias latencias y la naturaleza transaccional por las que se conocen las cadenas de bloques (sin dejar de mantener la coherencia). Para muchos casos de uso, cualquier la latencia introducida puede ser un factor decisivo para su adopción.

Este paradigma es ideal para un bus de datos industrial completamente descentralizado y seguro como DDS. Es bastante sencillo integrar este tipo de blockchain, incluso en un sistema completamente operativo sin tiempo de inactividad . La forma de emplear una cadena de bloques en su sistema depende tanto de su diseño como del caso de uso que desea resolver.

Lea la parte 2 mientras profundizo en cómo aplicamos blockchain a un caso de uso de petróleo y gas. También profundizo en un prototipo específico que implementamos y explico por qué blockchain es solo parte de la respuesta.