Posibles aplicaciones y desafíos para Blockchain en la automatización industrial

El artículo anterior explicó cómo funciona la cadena de bloques, por qué es segura e introdujo el uso de la cadena de bloques para la logística, como la cadena de suministro y el seguimiento de activos. En este artículo, continuaremos brindando ejemplos y aplicaciones potenciales para blockchain en la automatización industrial.

Blockchain e IoT

El Internet de las cosas (IoT) tiene millones de aplicaciones en todo el mundo, pero simultáneamente ha expuesto muchos riesgos de seguridad. A menudo escuchamos noticias de que actores maliciosos piratearon productos de IoT como cámaras inalámbricas, Amazon Alexa y termostatos inteligentes y robaron datos.

Blockchain puede ayudar a cerrar la brecha en la deficiencia de seguridad para las aplicaciones de IoT. Muchas aplicaciones de IoT utilizan MQTT para la comunicación. MQTT se puede proteger introduciendo la autenticación OTP (contraseña de un solo uso) basada en blockchain en su esquema.

En la figura 1, un usuario registra un dispositivo remoto con el corredor enviando una solicitud de autenticación al corredor usando un dispositivo local. El corredor genera una transacción e inicia la función de un contrato inteligente. Luego genera una OTP y la envía de vuelta al usuario. Posteriormente, el usuario publica la OTP en la cadena de bloques para demostrar la originalidad de su solicitud de autenticación.

Figura 1. IoT implementado con blockchain. Imagen utilizada por cortesía de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.

Dado que la OTP tiene vencimiento, el usuario debe llamar al contrato inteligente desde el dispositivo local para verificar que la OTP no haya vencido. Una vez que se valida la OTP, el dispositivo remoto la recupera de la cadena de bloques y la envía al corredor. Finalmente, el corredor recupera la OTP de la cadena de bloques y aprueba el registro del dispositivo.

Todas las comunicaciones anteriores se realizan a través de la puerta de enlace Ethereum, y la aplicación de IoT está trabajando para generar y verificar la OTP y comunicarse con la puerta de enlace Ethereum.

Ciberseguridad del Sistema de Control Industrial (ICS) con Blockchain

Otro método para asegurar el control de acceso a los dispositivos de IoT y sus datos es usar blockchain para almacenar la lista de dispositivos y las transacciones. La cadena de bloques se puede diseñar en una plataforma Ethereum utilizando Truffle Suite. Truffle Suite es una herramienta que se utiliza para crear contratos inteligentes utilizando Ethereum Virtual Machine (EVM). Crea una base de datos inmutable y de seguimiento de registros con fines de autenticación y para mantener las transacciones seguras. Los datos de la base de datos inmutable no se pueden eliminar ni actualizar.

La cadena de bloques Ethereum creada es una red privada detrás de un firewall, y el servidor se comunica con la cadena de bloques Ethereum utilizando los métodos HTTPGet y HTTPPost. El contrato inteligente está diseñado para autenticar cada transacción en todo momento. La cadena de bloques Ethereum se utiliza para la red privada de cadenas de bloques y Solidity, basada en Java, define los contratos.

Blockchain y control de procesos

Una arquitectura de integración vertical basada en blockchain para un sistema de automatización de procesos (PAS) puede controlar y monitorear un proceso industrial. Una integración vertical recopila datos en el nivel más bajo de campo y dispositivo y permite que la información viaje al nivel más alto. Y viceversa, desde el nivel más alto hasta los dispositivos de campo, como el cambio de puntos de ajuste para lazos de control.

La arquitectura de red descentralizada basada en blockchain se puede implementar en la integración vertical de niveles de jerarquía PAS, que funciona en paralelo con el sistema en tiempo real. Esto introduce la cadena de bloques en las órdenes de tareas tales como compilación, ejecución y monitoreo, realizadas por el operador en el nivel de la interfaz hombre-máquina (HMI).

Como se muestra en la figura 2, la red blockchain se usa como un software intermedio para conectar los niveles de administración corporativa, administración de planta y supervisión, donde cada nivel actúa como un cliente blockchain e interactúa entre sí de manera descentralizada.

Los dispositivos de nivel de control de proceso arbitran la comunicación entre los dispositivos de campo y los sensores a través del controlador lógico programable (PLC). También se comunica con los tres niveles del PAS a través de contratos inteligentes que definen la ejecución de tareas y la recopilación de datos sin procesar, y realizan el control de acceso y la gestión de seguridad. La información puede respaldar la toma de decisiones comerciales y de fabricación.

Figura 2. Control de procesos implementado con blockchain. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad de Cornell [PDF]

En esta arquitectura, la información de control y gestión del dispositivo PLC se almacena en los libros de la red blockchain donde se validan las transacciones. Cada transacción se identifica con una dirección única y almacena toda la información relevante que se intercambiará entre los diferentes niveles del PAS.

El desafío que se avecina con Blockchain

Incluso con el éxito de las redes basadas en blockchain en criptomonedas, blockchain no se puede copiar y pegar en otras aplicaciones industriales. A continuación, se muestran algunos de los desafíos que los desarrolladores de blockchain deben considerar para integrar con éxito blockchain en aplicaciones de fabricación y automatización industrial.

• Minero de Blockchain :En criptomonedas, los mineros son recompensados ​​monetariamente cuando resuelven una ecuación matemática compleja. En una aplicación industrial, las tareas del minero deberán ser reemplazadas por procesos o unidades computacionales para realizar estas responsabilidades intensivas. Esto aumentará el alcance y los recursos necesarios y, por lo tanto, el costo de construir la red de control o IoT.
• Seguridad :Todavía escuchamos en las noticias ocasionalmente que los piratas informáticos encuentran su camino para vaciar las cuentas de los usuarios de criptomonedas. Hay algunas fallas de seguridad en la red blockchain. La naturaleza descentralizada de blockchain puede aumentar su seguridad, pero también crea más objetivos para que los piratas informáticos los exploten. Los investigadores deben encontrar una mejor manera de aumentar la seguridad en la capa de protocolo.
• Velocidad :El tiempo para extraer 1 Bitcoin es de 10 minutos debido a la complejidad del algoritmo y el tiempo que necesita para atravesar la red de minería. Puede que esté bien en un mercado financiero, pero puede que no sea factible para un sistema de control en tiempo real. Los investigadores deberán aumentar el ancho de banda, la velocidad de cifrado y reducir el desperdicio de potencia informática para que blockchain sea más aplicable en aplicaciones industriales.
• Adopción lenta :Blockchain es un ecosistema que requiere una amplia adopción para funcionar de manera efectiva. Por ejemplo, el seguimiento y rastreo en las redes de la cadena de suministro no solo requeriría que una organización adopte una red blockchain, sino también que sus proveedores la adopten. Las empresas tienden a tardar en adoptar nuevas tecnologías cuando necesitan llegar a un consenso con los demás. Las diferentes entidades comerciales deben trabajar juntas y confiar entre sí para formar cadenas de bloques compatibles donde la seguridad y la transacción pueden funcionar sin problemas entre sí.
• Desarrolladores expertos :Blockchain es una tecnología emergente. Las habilidades necesarias para desarrollarlo y dominarlo no están ampliamente disponibles en el mercado. Es un desafío para una organización adquirir desarrolladores e ingenieros de blockchain, y sus salarios son altamente competitivos. Esta adquisición de la barrera del talento puede ralentizar la integración de blockchain en sistemas heredados. Sin embargo, como hemos visto con otras tecnologías, cuando existe una demanda, las instituciones educativas y la comunidad técnica pueden ayudar a ponerse al día y proporcionar suficiente mano de obra capacitada.

Aunque parece haber algunos desafíos con blockchain, la buena noticia es que hay mucho trabajo en progreso para combatir estas deficiencias. Las organizaciones y los líderes tecnológicos han reconocido los beneficios y el potencial de blockchain y están invirtiendo en esta tecnología. Al igual que con otras nuevas tecnologías, habrá tiempo para que blockchain enfrente un desafío riguroso antes de que se convierta en una adopción generalizada.

Solo el tiempo puede decir si la criptomoneda es un boom o una caída. Pero la tecnología blockchain que ayuda a crear mantendrá su valor durante mucho tiempo en el campo de las aplicaciones industriales.