Blockchain no Industrial IoT: Fundamentos e Aplicações – Parte 1

À medida que 2018 se encerra, o blockchain se aproxima do "vale da desilusão" do Ciclo de Hype da Gartner. Embora o termo possa soar ameaçador, a tecnologia continua dominando manchetes. Para muitos, blockchain é uma ferramenta poderosa aguardando o encaixe certo na indústria.

Criptomoeda permanece o caso de uso mais visível, mas seu enorme consumo de energia e volatilidade mantêm muitos engenheiros questionando sua relevância. Em contraste, setores industriais estão gradualmente adotando blockchain para rastreabilidade de cadeia de suprimentos, controle de inventário e gestão de energia transativa. Se você usa RTI Connext DDS em sistemas críticos de tempo real, verá que funções de criptomoeda e cadeia de suprimentos não são tipicamente os principais impulsionadores para seus casos de uso.

A equipe de pesquisa dedicada da RTI fez parceria com o Departamento de Energia para explorar como blockchain pode proteger sistemas industriais. Nosso trabalho abrange Exército, Marinha, Força Aérea, DARPA, DOE e Defesa de Mísseis, mas este artigo foca nas implicações para ambientes industriais em tempo real.

O Que é Tecnologia Blockchain?

Blockchain distribui controle de ledger entre múltiplos participantes, frequentemente não confiáveis, eliminando um único ponto de falha. Cada participante mantém uma cópia local do ledger, e todos os blocos são criptograficamente vinculados, garantindo que adulteração exija alterar todas as cópias simultaneamente.

Dados são armazenados em blocos que podem conter virtualmente qualquer informação — de contratos e patentes a leituras de sensores e estados de sistema. Em contextos industriais, as entradas mais comuns são dados de sensores, logs operacionais e snapshots de configuração, todos preservados imutavelmente.

O design da cadeia força cada novo bloco a referenciar seu predecessor, criando um histórico à prova de adulteração. Qualquer tentativa de modificar blocos passados necessitaria reescrever toda a cadeia em todos os nós — um feito computacionalmente proibitivo.

Quando Blockchain é Necessário?

Blockchain brilha quando múltiplas entidades autônomas precisam de um registro compartilhado à prova de adulteração sem confiar em um árbitro central. Em cenários de parte única, um banco de dados write-once pode bastar. No entanto, em ecossistemas multi-empresa — como cadeias de suprimentos, joint ventures ou instalações industriais compartilhadas — blockchain pode fornecer a integridade de dados necessária.

Blockchain Transacional Tradicional

A maioria dos blockchains públicos registra transações — mudanças de estado capturadas imutavelmente. O ledger só avança uma vez que uma transação é validada e anexada. Este modelo introduz latência, especialmente quando transações competem por inclusão, como visto na janela típica de confirmação de uma hora do Bitcoin.

Embora blockchains transacionais se encaixem em alguns casos industriais, sua latência pode ser proibitiva para aplicações em tempo real. Exploraremos soluções para este desafio em posts subsequentes.

Blockchain para Sistemas Industriais

Nosso foco é ingerir dados específicos do Databus Connext protegido e gravá-los diretamente em ledgers separados, independentemente possuídos. Como apenas observamos o sistema em vez de controlar seu estado, não há conflito de transação e a latência é insignificante.

Projetando um blockchain que opera fora do caminho de fluxo de controle, eliminamos gargalos tradicionais associados à validação de transação. Esta arquitetura é bem adequada para ambientes industriais em tempo real, garantindo integridade de dados sem sacrificar performance.

Integrar esta camada blockchain em uma implantação DDS existente é simples e pode ser feito sem downtime. A escolha do design blockchain e o caso de uso específico ditam a estratégia de implementação ótima.

Na Parte 2, mergulharemos em um caso de uso de Óleo & Gás, detalhamos uma implementação de protótipo e explicamos por que blockchain é apenas um componente da solução.