27 miljard IoT-verbindingen
Steeds meer apparaten worden verbonden met het internet. In 2025 zullen er waarschijnlijk ongeveer 27 miljard objecten zijn aangesloten op het wereldwijde web. Door die enorme belasting van het internet ontstaan grote beveiligings- en schaalbaarheidsproblemen. Daarom is het belangrijk dat overheden en organisaties binnen het bedrijfsleven flink investeren in oplossingen voor die problemen. Een van die mogelijke oplossingen is gedecentraliseerde smart IoT, waarbij de communicatie van de apparaten wordt ondersteund door middel van blockchaintechnologie.
Supply chain
Het Internet of Things (IoT) werd eind jaren 90 geïntroduceerd binnen supply chains in verschillende industrieën. Daarbij werd het IoT gecombineerd met zogenaamde radiofrequentie-identificatie (RIFD). Met RIFD worden elektromagnetische velden gebruikt om tags die aan bepaalde objecten zijn gekoppeld, automatisch te identificeren en te volgen. Een RFID-systeem bestaat uit een kleine radiotransponder, een radio-ontvanger en een zender. Wanneer de tag is geactiveerd door een elektromagnetische ondervragingspuls van een nabijgelegen RFID-leesapparaat, dan verzendt de tag digitale gegevens – meestal een identificerend inventarisnummer – terug naar de lezer. Dit specifieke nummer wordt vervolgens gebruikt om bijvoorbeeld voorraadgoederen binnen een supply chain te volgen.
Rekenbelasting
Door de combinatie van IoT en RFID konden computers de wereld observeren, identificeren en begrijpen zonder hulp van mensen. Het grote nadeel van deze systemen is dat veel IoT-apparaten op batterijen werken. Daarnaast hebben de apparaten meestal een compact fysiek formaat en daardoor hebben ze maar zeer beperkte energie- en rekenbronnen. En dat betekent dat IoT-apparaten niet goed zijn uitgerust om op grote schaal complexe verwerkingen uit te voeren, zoals bijvoorbeeld het ondersteunen van kunstmatige intelligentie. Om dat probleem aan te pakken wordt soms gebruikgemaakt van ‘federated learning’ – een machine learning-techniek. Bij deze techniek worden algoritmen getraind op meerdere gedecentraliseerde apparaten of servers, die lokale gegevensvoorbeelden bevatten – zonder deze deze uit te wisselen. Maar ook na de implementatie van federated learning door een groep IoT-apparaten, is de rekenbelasting voor de apparatuur nog steeds te zwaar.
Gedecentraliseerde smart IoT
Blockchaintechnologie heeft de potentie om dat probleem aan te pakken. De gedecentraliseerde digitale structuur, de aard van de gegevenstransparantie en de betrouwbaarheid, maakt de blockchain bijzonder geschikt voor gedecentraliseerde smart IoT. Traditionele databases maken gebruik van ‘permissie’ om de gegevens te beheren. Daarnaast is ook het beheer en onderhoud van traditionele systemen centraal georganiseerd. Dat maakt de systemen kwetsbaar, wanneer er iets misgaat. De blockchain biedt een gedecentraliseerd model, waarmee op een verifieerbare manier vertrouwen kan worden gerealiseerd, tussen betrouwbare eenheden.
MEC
In plaats van cloud-computing, kan er gebruik worden gemaakt van multi-acces edge computing (MEC). MEC is een concept voor een digitale infrastructuur dat cloud-computing en een IT-serviceomgeving, aan de rand van het mobiele netwerk (of andere netwerken) mogelijk maakt. Doordat applicaties en verwerkingstaken dichter bij de mobiele klanten plaatsvinden, kan netwerkcongestie (te veel transacties tegelijkertijd) sterk worden verminderd. Daarnaast kunnen applicaties ook beter presteren. Door het verzenden van rekentaken naar nabijgelegen servers, hoeven rekentaken niet meer helemaal door het basisnetwerk te worden verzonden, waardoor IoT-gegevens met minimale vertraging lokaal kunnen worden verwerkt. Het grote voordeel daarvan is dat daardoor de belangrijkste netwerk-communicatie-middelen, aanzienlijk kunnen worden gereduceerd.
Betrouwbaar en veilig framework
Echter kent MEC ook zijn nadelen. Zo zijn er bijvoorbeeld een aantal risico’s op het gebied van veiligheid. De verzonden data kan privégegevens bevatten over de persoonlijke identiteit van mensen of financiële informatie. Mogelijke datalekken maken MEC vatbaar voor kwaadaardige aanvallen. Een ander obstakel is dat multi-acces edge computing in vergelijking met de cloud, maar een beperkte rekenkracht biedt. Daarnaast zijn er ook meer opslag- en energiebronnen nodig. Daarom is er een framework nodig voor het verhandelen van computerbronnen en het delen van data, om de edge-servers te motiveren. Blockchaintechnologie kan daarvoor een solide en veilig framework bieden. Door de integratie van blockchain en MEC kan er een betrouwbare en schaalbare gedecentraliseerde smart IoT worden gerealiseerd.
Proof of Work
Het blockchainnetwerk zorgt voor de veiligheid, waarborgt de privacy en bewerkstelligt het vertrouwen in MEC. Daardoor wordt er een efficiënte controle en veilige stimulering mogelijk gemaakt, van de samenwerking tussen de verschillende IoT-apparaten en servers, aan de randen van het netwerk. Veel blockchain-ecosystemen maken gebruik van Proof of Work (PoW), die gepaard gaat met ‘mining’. Deze mining vereist echter een enorme hoeveelheid rekenkracht, maar is noodzakelijk voor het bereiken van netwerkconsensus en transactievalidatie. Bij een IoT-systeem dat aan de blockchain is gekoppeld, wordt de ‘autoriteit’ gedistribueerd naar ieder IoT-apparaat. En dat betekent dat er geen derde partij bij betrokken is, die het IoT-apparaat kan helpen bij het nemen van beslissingen. Daarom is de aanwezigheid van PoW nodig, om de integriteit en validiteit van transacties binnen het netwerk, te bevestigen en te beveiligen. MEC biedt hiervoor uitkomst. Door specifieke rekentaken naar een MEC-server te verplaatsen, kunnen IoT-apparaten met beperkte middelen Proof of Work gebruiken, om de consensus (overeenstemming) te bereiken voor gedecentraliseerde toepassingen. Echter gaat PoW gepaard met een zeer hoog energieverbruik en daarom worden er nu andere consensus-modellen ontwikkeld, zoals bijvoorbeeld Proof of Stake (PoS).
Solide en betrouwbaar alternatief
Het Internet of Things speelt een belangrijke rol in tal van sectoren. De toenemende behoefte aan een vertrouwde uitwisseling van IoT-gegevens, maakt het noodzakelijk dat er een solide, betrouwbaar en veilig alternatief komt, voor de huidige gecentraliseerde en kwetsbare systemen. Een gedecentraliseerde smart IoT dat wordt ondersteund door blockchaintechnologie kan daarvoor uitkomst bieden.
Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor de blogpost!