IBM präsentiert eine hybride Blockchain-Architektur für das Internet der Dinge

• IBM entwickelt eine Architektur eines dezentralen Peer-to-Peer-Frameworks, um die hybriden IoT-Netzwerke autonom zu steuern.
• Um IoT-Geräte in einzelne Blockchains zu clustern, verwendeten sie das Bitcoin Proof-of-Work-Konsensprotokoll zusammen mit einer neuartigen Codebasis.

Das Internet der Dinge (IoT) wird heterogen auf verschiedene Bereiche angewendet, um sie intelligenter, effizienter, profitabler und vernetzter zu machen. Dies erfordert eine effektive Verbindung, Bedienung und Verwaltung der riesigen Menge lose gekoppelter intelligenter Geräte, die sich gegenseitig erkennen und vertrauen können.

Derzeit sind alle Smart Devices und Hardware über zentrale Infrastrukturen verbunden. Die drei wichtigsten negativen Punkte dieser Art von Architektur sind:hohe Wartungskosten, Single Point of Failures gegen Sicherheitsbedenken und geringe Interoperabilität aufgrund der begrenzten Datenaggregation mit anderen zentralisierten Netzwerken.

Die Dezentralisierung des IoT hingegen hätte mehrere Vorteile. Es würde beispielsweise die Datensicherheit und den Datenschutz verbessern und die Datenmenge, die zur Verarbeitung an die Cloud gesendet wird, verringern und zu autonomen, kollaborativen Vorgängen führen.

Vor kurzem haben Forscher von IBM eine Architektur eines dezentralisierten Peer-to-Peer-Frameworks vorgestellt, um die heterogenen Netzwerke des IoT autonom zu steuern. Es wurde durch die Kombination von Analysen, neuartigen Programmen, die vom Team geschrieben wurden, und Open-Source-Modulen basierend auf der bekannten Blockchain-Community entwickelt.

Aufbau einer vielversprechenden dezentralen Plattform für das IoT

Um dieses Framework aufzubauen, verwendeten sie das Bitcoin Proof-of-Work-Konsensprotokoll und schrieben Programme, um die IoT-Hardware effizient in einzelne Blockchains oder Sub-Blockchains zu clustern.

Dies ist jedoch nicht so einfach, wie es sich anhört. Es gibt Milliarden von Geräten und Ressourcenbeschränkungen, die den Einsatz von Blockchain im IoT extrem erschweren. Eine effiziente Blockchain-Architektur sollte auf eine große Anzahl von IoT-Geräten skalieren und Transaktionen mit hohem Durchsatz verarbeiten.

Um Skalierbarkeit zu erreichen, verwendet die in dieser Arbeit entwickelte Plattform sowohl byzantinische fehlertolerante als auch Proof-of-Work-Blockchain-Protokolle. Zuerst stellen Blockchain-Protokolle einen verteilten Konsens zwischen mehreren IoT-Hardware her, und dann verwendet Hybrid-IoT eine byzantinische Fehlertoleranz, um die Interoperabilität zwischen Sub-Blockchains zu erreichen.

Um die Leistung des Frameworks zu testen, entwickelten die Forscher eine Reihe von Blockchain-IoT-Integrationsmetriken. Sie verwendeten Computersimulationen, um mehrere Blockchain-Variablen zu analysieren, z. B. Blockgenerierungsintervalle, Blockgrößen, Anzahl der Peers und Gerätestandorte.

Referenz:arXiv:1804.03903 | IBM

Sie verwendeten den Supercomputer IBM POWER8, um Daten von Hunderttausenden von Geräten zu simulieren, was ihnen half, die Clustering- und Auswahlprobleme von Sub-Blockchains in Bezug auf Sicherheit, Skalierbarkeit und andere Integrationsmetriken genau zu visualisieren. Mithilfe dieser Simulationen haben sie Analysen und Richtlinien definiert, die heterogene IoT-Geräte optimal in Sub-Blockchains gemäß den Vorlieben der Benutzer gruppieren.

Hybrid-Blockchain-Architektur für IoT | Mit freundlicher Genehmigung der Forscher 

Die Forscher führten Tausende von Experimenten durch, um die Skalierbarkeit und Sicherheit des Systems zu testen. Sie haben es beispielsweise gegen verschiedene Arten von Bedrohungen wie DDOS-Angriffe validiert. Darüber hinaus haben sie gezeigt, dass Sicherheitslücken durch von ihnen definierte Richtlinien verhindert werden.

Insgesamt haben die Forscher drei Hauptbeiträge zu dieser Arbeit geleistet

1. Eine Reihe von Proof-of-Work-Blockchain-IoT-Integrationsmetriken zum Testen der Leistung.
2. Einblicke zur Leistung der Proof-of-Work-Blockchain im IoT.
3. Eine hybride Blockchain-Architektur für das IoT.

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Wie geht es weiter?

Im nächsten Schritt werden sie die Architektur durch mehr physische und simulierte IoT-Netzwerke testen. Außerdem planen sie, das sicherheitsoptimierte Design von Hybrid-IoT zu beweisen und das komplette Framework mit einem absturzfehlertoleranten Algorithmus für leichtgewichtige Peers zu implementieren.