IBM presenta arquitectura blockchain híbrida para gestionar redes IoT de forma segura

• IBM desarrolla una arquitectura de marco descentralizado peer-to-peer para controlar autónomamente redes IoT híbridas.
• Para agrupar dispositivos IoT en blockchains individuales, usaron el protocolo de consenso Proof-of-Work de Bitcoin junto con una base de código novedosa.

Internet de las Cosas (IoT) se aplica heterogéneamente a diferentes campos para hacerlos más inteligentes, eficientes, rentables y conectados. Esto requiere una conexión, operación y gestión efectiva de la gran cantidad de dispositivos inteligentes débilmente acoplados que pueden detectarse y confiar mutuamente.

Actualmente, todos los dispositivos inteligentes y hardware están conectados mediante infraestructuras centralizadas. Los tres principales puntos negativos de este tipo de arquitectura son: altos costes de mantenimiento, punto único de fallo frente a preocupaciones de seguridad, y baja interoperabilidad debido a la agregación limitada de datos con otras redes centralizadas.

La descentralización del IoT, por otro lado, tendría varias ventajas. Por ejemplo, mejoraría la seguridad y privacidad de los datos, disminuiría la cantidad de datos enviados a la nube para procesamiento, y conduciría a operaciones autónomas y colaborativas.

Recientemente, investigadores de IBM presentaron una arquitectura de marco descentralizado peer-to-peer para controlar autónomamente redes heterogéneas de IoT. Se desarrolló combinando analíticas, programas novedosos escritos por el equipo, y módulos de código abierto basados en la conocida comunidad blockchain.

Construyendo una plataforma descentralizada prometedora para IoT

Para construir este marco, usaron el protocolo de consenso Proof-of-Work de Bitcoin y escribieron programas para agrupar eficientemente el hardware IoT en blockchains individuales, o sub-blockchains.

Sin embargo, no es tan fácil como suena. Hay miles de millones de dispositivos y restricciones de recursos que hacen extremadamente difícil el despliegue de blockchain en IoT. Una arquitectura blockchain eficiente debe escalar a una gran cantidad de dispositivos IoT y procesar transacciones de alto rendimiento.

Para lograr escalabilidad, la plataforma desarrollada en este trabajo utiliza tanto protocolos blockchain Byzantine Fault Tolerant (BFT) como Proof-of-Work. Primero, los protocolos blockchain establecen consenso distribuido entre varios dispositivos IoT, y luego, el IoT híbrido utiliza Byzantine Fault Tolerant para lograr interoperabilidad entre sub-blockchains.

Para probar el rendimiento del marco, los investigadores desarrollaron una serie de métricas de integración blockchain-IoT. Usaron simulaciones por computadora para analizar varias variables blockchain como intervalos de generación de bloques, tamaños de bloque, número de pares y ubicaciones de dispositivos.

Referencia: arXiv:1804.03903 | IBM

Usaron el supercomputador IBM POWER8 para simular datos de cientos de miles de dispositivos, lo que les ayudó a visualizar con precisión los problemas de agrupamiento y selección de sub-blockchains en términos de seguridad, escalabilidad y otras métricas de integración. Usando estas simulaciones, definieron analíticas y directrices que agrupan óptimamente dispositivos IoT heterogéneos en sub-blockchains, según preferencias de los usuarios.

Arquitectura blockchain híbrida para IoT | Cortesía de los investigadores

Los investigadores realizaron miles de experimentos para probar la escalabilidad y seguridad del sistema. Por ejemplo, lo validaron contra varios tipos de amenazas como ataques DDOS. Además, demostraron que las vulnerabilidades de seguridad se previenen con las directrices definidas por ellos.

En general, los investigadores han hecho tres contribuciones principales en este trabajo:

1. Un conjunto de métricas de integración blockchain-IoT Proof-of-Work para probar el rendimiento.
2. Conocimientos sobre el rendimiento de blockchain Proof-of-Work en IoT.
3. Una arquitectura blockchain híbrida para IoT.

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¿Qué sigue?

En el siguiente paso, probarán la arquitectura mediante más redes IoT físicas y simuladas. También planean demostrar el diseño de seguridad mejorada de Hybrid-IoT e implementar el marco completo con un algoritmo tolerante a fallos por choque para pares ligeros.