Aplicações e desafios potenciais para Blockchain na automação industrial

O artigo anterior explicou como o blockchain funciona, por que é seguro, e apresentou o uso do blockchain para logística, como a cadeia de suprimentos e rastreamento de ativos. Neste artigo, continuaremos a fornecer exemplos e aplicações potenciais para blockchain em automação industrial.

Blockchain e IoT

A Internet das Coisas (IoT) tem milhões de aplicativos em todo o mundo, mas simultaneamente expôs muitos riscos de segurança. Frequentemente ouvimos notícias de que atores mal-intencionados hackearam produtos IoT, como câmeras sem fio, Amazon Alexa e termostatos inteligentes, e roubaram dados.

Blockchain pode ajudar a fechar a lacuna na deficiência de segurança para aplicativos de IoT. Muitos aplicativos IoT usam MQTT para comunicação. O MQTT pode ser protegido pela introdução de autenticação OTP (senha descartável) baseada em blockchain em seu esquema.

Na figura 1, um usuário registra um dispositivo remoto com o corretor enviando uma solicitação de autenticação ao corretor usando um dispositivo local. O corretor gera uma transação e inicia a função de um contrato inteligente. Em seguida, ele gera uma OTP e a envia de volta ao usuário. Posteriormente, o usuário publica o OTP no blockchain para demonstrar a originalidade de sua solicitação de autenticação.

Figura 1. IoT implementado com blockchain. Imagem usada cortesia da U.S. National Library of Medicine

Uma vez que o OTP tem uma expiração, o usuário deve chamar o contrato inteligente do dispositivo local para verificar se o OTP não expirou. Depois que o OTP é validado, o dispositivo remoto o recupera do blockchain e o envia ao corretor. Finalmente, o corretor recupera o OTP do blockchain e aprova o registro do dispositivo.

Todas as comunicações acima são realizadas por meio do gateway Ethereum, e o aplicativo IoT está trabalhando para gerar e verificar o OTP e se comunicar com o gateway Ethereum.

Sistema de controle industrial (ICS) Cibersegurança com Blockchain

Outro método para proteger o controle de acesso aos dispositivos IoT e seus dados é usar blockchain para armazenar a lista de dispositivos e transações. O blockchain pode ser projetado em uma plataforma Ethereum usando o Truffle Suite. Truffle Suite é uma ferramenta usada para criar contratos inteligentes usando Ethereum Virtual Machine (EVM). Ele cria um rastreamento de registros e banco de dados imutável para fins de autenticação e para manter as transações seguras. Os dados no banco de dados imutável não podem ser excluídos ou atualizados.

O blockchain Ethereum criado é uma rede privada atrás de um firewall, e o servidor se comunica com o blockchain Ethereum usando métodos HTTPGet e HTTPPost. O contrato inteligente é projetado para autenticar cada transação sempre. O blockchain Ethereum é usado para a rede blockchain privada e o Solidity baseado em Java define os contratos.

Blockchain e controle de processo

Uma arquitetura de integração vertical baseada em blockchain para um sistema de automação de processos (PAS) pode controlar e monitorar um processo industrial. Uma integração vertical coleta dados no nível mais baixo de campo e dispositivo e permite que as informações cheguem ao nível mais alto. E vice-versa, do nível mais alto para os dispositivos de campo, como a alteração de pontos de ajuste para malhas de controle.

A arquitetura de rede baseada em blockchain descentralizada pode ser implementada na integração vertical dos níveis de hierarquia do PAS, que funciona em paralelo com o sistema de tempo real. Isso introduz o blockchain nas ordens de tarefas, como compilação, execução e monitoramento, realizados pelo operador no nível da interface homem-máquina (HMI).

Conforme mostrado na figura 2, a rede blockchain é usada como um middleware para conectar os níveis de gerenciamento corporativo, gerenciamento da planta e supervisão, onde cada nível está atuando como um cliente blockchain e interagindo uns com os outros de maneira descentralizada.

Dispositivos de nível de controle de processo arbitram a comunicação entre dispositivos de campo e sensores por meio do controlador lógico programável (PLC). Ele também se comunica com os três níveis do PAS por meio de contratos inteligentes que definem a execução de tarefas e a coleta de dados brutos, além de realizar o controle de acesso e o gerenciamento de segurança. As informações podem apoiar a tomada de decisões de negócios e manufatura.

Figura 2. Controle de processo implementado com blockchain. Imagem usada cortesia da Cornell University [PDF]

Nesta arquitetura, as informações de gerenciamento e controle do dispositivo PLC são armazenadas nos livros da rede blockchain onde as transações são validadas. Cada transação é identificada por um endereço único e armazena todas as informações relevantes para serem trocadas entre os diferentes níveis do PAS.

O desafio futuro com Blockchain

Mesmo com o sucesso das redes baseadas em blockchain na criptomoeda, o blockchain não pode ser copiado e colado em outras aplicações industriais. Abaixo estão alguns dos desafios que precisam ser considerados pelos desenvolvedores de blockchain para a integração bem-sucedida do blockchain em aplicativos de automação industrial e manufatura.

• Mineiro Blockchain :Na criptomoeda, os mineiros são recompensados ​​monetariamente quando resolvem uma equação matemática complexa. Em uma aplicação industrial, as tarefas do minerador terão que ser substituídas por processos ou unidades computacionais para realizar essas responsabilidades intensivas. Isso aumentará o escopo e os recursos necessários e, portanto, o custo para construir a IoT ou a rede de controle.
• Segurança :Ainda ouvimos notícias de que, ocasionalmente, hackers descobrem seu caminho para esvaziar contas de usuários de criptomoeda. Existem algumas falhas de segurança na rede blockchain. A natureza descentralizada do blockchain pode aumentar sua segurança, mas também cria mais alvos para os hackers explorarem. Os pesquisadores devem encontrar uma maneira melhor de aumentar a segurança na camada de protocolo.
• Velocidade :O tempo para minerar 1 Bitcoin é de 10 minutos devido à complexidade do algoritmo e ao tempo que ele precisa para percorrer na rede de mineração. Pode ser bom em um mercado financeiro, mas pode não ser viável para um sistema de controle em tempo real. Os pesquisadores terão que aumentar a largura de banda, a velocidade da criptografia e reduzir o desperdício de capacidade de computação para que o blockchain seja mais aplicável em aplicações industriais.
• Adoção lenta :Blockchain é um ecossistema que requer ampla adoção para funcionar de forma eficaz. Por exemplo, o rastreamento e rastreamento em redes da cadeia de suprimentos não exigiria apenas que uma organização adote uma rede de blockchain, mas também que seus fornecedores a adotem. As empresas tendem a demorar para adotar novas tecnologias quando precisam chegar a um consenso com outras. Diferentes entidades de negócios devem trabalhar juntas e confiar umas nas outras para formar blockchains compatíveis, onde a segurança e a transação podem funcionar perfeitamente entre si.
• Desenvolvedores qualificados :Blockchain é uma tecnologia emergente. As habilidades necessárias para desenvolvê-lo e dominá-lo não estão amplamente disponíveis no mercado. É um desafio para uma organização adquirir desenvolvedores e engenheiros de blockchain, e seus salários são altamente competitivos. Essa aquisição de barreira de talentos pode desacelerar a integração do blockchain em sistemas legados. No entanto, como vimos com outras tecnologias, quando há uma demanda, as instituições educacionais e a comunidade técnica podem ajudar a recuperar o atraso e fornecer força de trabalho treinada suficiente.

Mesmo que pareça haver alguns desafios com o blockchain, a boa notícia é que há muito trabalho em andamento para combater essas deficiências. Organizações e líderes de tecnologia reconheceram os benefícios e potenciais do blockchain e estão investindo nessa tecnologia. Como acontece com outras novas tecnologias, haverá tempo para o blockchain enfrentar um desafio rigoroso antes de se tornar uma adoção convencional.

Só o tempo pode dizer se a criptomoeda é um boom ou uma quebra. Mas a tecnologia blockchain que ajuda a criar manterá seu valor por muito tempo na área de aplicação industrial.