Explorando a função do Blockchain em sistemas industriais de IoT (Parte 1)

Estamos quase na metade de 2018 e o blockchain está se aproximando do "vale da desilusão" do Gartner Hype Cycle. Embora pareça ameaçador, não estou convencido de sua queda iminente, já que "blockchain" continua a receber muita cobertura da imprensa. Para muitos, o blockchain é um martelo de tecnologia em busca de um prego de mercado. Tenho certeza que você já ouviu ou leu sobre o blockchain e se perguntou se ele é relevante para seus sistemas. Também nos perguntamos sobre isso e decidimos aumentar nosso grupo de pesquisa para aprofundar o assunto.

Enquanto a criptomoeda continua a roubar os holofotes do blockchain (e suga uma quantidade impressionante de energia para apoiá-la), os esforços têm se movido muito lentamente para casos de uso industrial mais relevantes, como gerenciamento da cadeia de suprimentos, gerenciamento de estoque, energia transativa, etc. Se você está usando o RTI Connext DDS em sistemas críticos em tempo real em todo o mundo, percebemos que a criptomoeda e o gerenciamento da cadeia de suprimentos não estão no topo de sua lista de recursos que você pode precisar da atenção da RTI.

O grupo de pesquisa furtivo mas hiperativo da RTI tem trabalhado com o Departamento de Energia (DOE) para investigar como o blockchain pode ser utilizado para proteger sistemas industriais como o seu. Embora tenhamos muitos esforços de pesquisa avançada em andamento com o Exército, a Marinha, a Força Aérea, a DARPA, o DOE e a Defesa contra mísseis, este blog se concentra em como nossa pesquisa sobre blockchain pode ser útil para seus sistemas industriais em tempo real.

O que é tecnologia Blockchain?

A fim de preparar o terreno para uma discussão sobre blockchain industrial, vamos dar uma olhada rápida na tecnologia blockchain para aqueles que são novos nela. Pule para a próxima seção se você já for um profissional.

Hoje, confiamos em nossos bancos, empresas de cartão de crédito, notários e outros como árbitros centralizados para lidar com contratos ou transferência de dinheiro para alguém que devemos. Nos jogos online, confiamos no servidor do jogo como um árbitro centralizado para avançar o estado do jogo entre todos os jogadores participantes com base nos dados que enviamos ao servidor sobre nossas próprias ações. Em sistemas industriais, o árbitro central da verdade é a empresa que possui e gerencia o sistema. Nesses e em muitos outros domínios, esse árbitro central gerencia bancos de dados (no idioma blockchain, "livros-razão") sobre todos os dados em um determinado sistema. Esse árbitro tem controle total sobre o que está escrito no livro-razão, incluindo a capacidade de modificar (adulterar) o histórico no razão, se desejado. Os agentes mal-intencionados também podem comprometer esses árbitros e, portanto, adulterar os livros-razão. Portanto, um único árbitro (gerenciador de razão) pode ser um ponto único de falha de integridade de dados. A tecnologia Blockchain é disruptiva porque permite que este livro-razão seja distribuído e gerenciado por vários não confiáveis ​​ e partes que desconfiam mutuamente, ao mesmo tempo que fornecem fortes garantias de que esta solução descentralizada preserva a integridade dos dados. Cada parte participante do gerenciamento descentralizado do razão mantém e gerencia uma cópia local do razão. O número de partes pode variar amplamente (de alguns a milhares) dependendo das características / uso de blockchain desejados.

Então, o que você armazena em um livro-razão? Primeiro, as informações são gravadas no razão em blocos chamados (como se pode imaginar) "blocos". Os blocos são compostos de unidades de informação que podem conter praticamente qualquer coisa - um contrato corporativo ou pessoal, uma garantia, uma apólice de seguro, uma ideia de patente, dados do paciente, uma compra de bitcoin, uma foto, dados pessoais criptografados, etc. Esses dados podem ser criptografado, se desejado. Para suas aplicações industriais, no entanto, é mais provável incluir dados do sensor, estado do sistema e realmente quaisquer amostras de dados que você queira persistir de forma imutável. O modo como as informações são agrupadas em blocos é realmente específico para o caso de uso.

O conceito de uma cadeia é fundamental para o projeto do blockchain porque cada bloco recém-adicionado é inextricavelmente dependente do bloco anterior, que por sua vez é dependente de seu bloco anterior - formando assim uma cadeia lógica. Um adversário que pretenda modificar o conteúdo de qualquer bloco registrado no passado deve então também alterar todos os blocos registrados desde o início, em todos distribuiu cópias da corrente. A tecnologia criptográfica usada em blockchains torna as tentativas de mudança claramente visíveis; em combinação com a replicação distribuída do razão, torna a "reescrita da história" quase impossível. Um invasor precisaria reescrever todas (ou a maioria) das cópias ao mesmo tempo.

Quando você precisa do Blockchain?

Blockchains são aplicáveis ​​em situações onde dois ou mais grupos distribuídos não confiam um no outro ou não confie em algum árbitro centralizado, mas onde todos têm interesse em registrar dados imutavelmente ou na transição de estado de algum sistema (por exemplo, um jogo, sua conta bancária, etc.). Em contraste, em sistemas onde apenas uma parte está envolvida, tal arbitragem descentralizada não é um problema. Em uma empresa, por exemplo, se a preocupação for garantir que os dados históricos não sejam violados, um banco de dados seguro somente gravação (utilizando unidades de gravação única) pode ser suficiente. Portanto, se seus aplicativos não tiverem problemas com um único árbitro central, se não houver desconfiança dos dados, o blockchain pode não ser necessário. No entanto, se você tiver várias empresas fazendo negócios, como em uma cadeia de suprimentos ou em uma plataforma de petróleo, pode haver dúvidas sobre se os dados podem ser confiáveis.

Blockchain transacional tradicional

Agora, talvez na maioria dos casos de uso sobre os quais você leu, o blockchain tem tudo a ver com o registro ativo de transações , ou seja, um transacional blockchain. A intenção deste caso de uso de blockchain é capturar e persistir imutavelmente a transição de algum sistema de um estado para outro. Por exemplo, no domínio de transações financeiras, essas transições de estado são alterações nos saldos das contas à medida que as transferências ocorrem. É por isso que o armazenamento de dados é chamado de razão e não de banco de dados.

O que é importante entender é que o estado do sistema não avançará a menos / até que uma transação seja aceita e armazenada na cadeia. Além disso, se as transações puderem competir (como preocupações sobre o gasto duplo de Bitcoins), isso introduzirá latências nos processos que devem ser contabilizados. Como um exemplo extremo, no Bitcoin, "para estar seguro", pode-se esperar até uma hora para garantir que uma transação seja concluída. Embora a inserção de um blockchain transacional absolutamente se encaixe em alguns casos de uso industrial (embora, com latências muito menores), vamos adiar esta discussão e suas soluções para um futuro blog.

Blockchain para sistemas industriais

No caso de uso que estou focando aqui, estamos pegando dados específicos do Connext Databus seguro e armazenando-os diretamente no blockchain. Coletamos dados seletivamente e os armazenamos de forma imutável em vários livros contábeis separados e garantidos. Não existe o conceito de transação porque não estamos tentando controlar o estado do sistema, estamos apenas observando-o. Isso é semelhante a casos de uso em tempo não real para armazenar coisas como ideias de patentes, dados de pacientes e contratos em um blockchain. Embora os contratos inteligentes possam ser usados, eles não fazem parte do processo de validação de dados para controlar se os dados são adicionados à cadeia ou não.

Para aplicações industriais em tempo real, o importante é que o blockchain não faz parte da cadeia de controle do processo, por isso não injeta latência. Esta aplicação da tecnologia exigiu um design de blockchain exclusivo especificamente para isso. Nosso design é muito mais adequado para implantação em sistemas industriais em tempo real, pois podemos eliminar as notórias latências e a natureza transacional pelas quais os blockchains são conhecidos (enquanto mantemos a consistência). Para muitos casos de uso, qualquer a latência introduzida pode ser um obstáculo para sua adoção.

Este paradigma é ideal para um banco de dados industrial totalmente descentralizado e seguro como o DDS. É bastante simples integrar este tipo de blockchain - mesmo em um sistema totalmente operacional com tempo de inatividade zero . A maneira de empregar um blockchain em seu sistema é impulsionado tanto por seu design quanto pelo caso de uso que você deseja resolver.

Leia a parte 2 à medida que me aprofundo em como aplicamos blockchain a um caso de uso de óleo e gás. Eu também me aprofundo em um protótipo específico que implementamos e explico por que o blockchain é apenas parte da resposta.