IBM stellt hybride Blockchain-Architektur für sichere IoT-Netzwerkverwaltung vor

• IBM entwickelt Peer-to-Peer-dezentrales Framework zur autonomen Steuerung hybrider IoT-Netzwerke.
• Zum Clustern von IoT-Geräten in individuelle Blockchains nutzten sie Bitcoin Proof-of-Work-Konsensprotokoll und neuartigen Code.

Internet of Things (IoT) wird heterogen in verschiedenen Bereichen eingesetzt, um sie smarter, effizienter, profitabler und vernetzter zu machen. Dies erfordert effektive Verbindung, Betrieb und Verwaltung der riesigen Menge lose gekoppelter smarter Geräte, die sich gegenseitig erkennen und vertrauen können.

Derzeit sind alle smarten Geräte und Hardware über zentrale Infrastrukturen verbunden. Drei Hauptnachteile: hohe Wartungskosten, Single Point of Failure bei Sicherheitsbedenken, geringe Interoperabilität durch begrenzte Datenaggregation mit anderen zentralen Netzwerken.

Dezentralisierung von IoT hätte dagegen Vorteile: erhöhte Datensicherheit, Privatsphäre, weniger Daten in die Cloud, autonome kollaborative Operationen.

IBM-Forscher präsentierten kürzlich eine Architektur eines Peer-to-Peer-dezentralen Frameworks zur autonomen Steuerung heterogener IoT-Netzwerke. Entwickelt durch Kombination von Analytics, neuartigen Team-Programmen und Open-Source-Modulen basierend auf bekannter Blockchain-Community.

Aufbau einer vielversprechenden dezentralen IoT-Plattform

Für den Framework-Bau nutzten sie Bitcoin Proof-of-Work-Konsensprotokoll und schrieben Programme, um IoT-Hardware effizient in individuelle Blockchains oder Sub-Blockchains zu clustern.

Doch das ist nicht so einfach. Milliarden Geräte und Ressourcenbeschränkungen machen Blockchain-Einsatz im IoT extrem schwierig. Eine effiziente Blockchain-Architektur muss auf riesige IoT-Gerätezahlen skalieren und hohen Transaktionsdurchsatz verarbeiten.

Für Skalierbarkeit nutzt die Plattform sowohl Byzantine Fault Tolerant als auch Proof-of-Work-Blockchain-Protokolle. Zuerst etablieren Blockchain-Protokolle verteilten Konsens unter IoT-Hardware, dann nutzt Hybrid-IoT Byzantine Fault Tolerant für Interoperabilität zwischen Sub-Blockchains.

Zur Performance-Testung entwickelten Forscher Blockchain-IoT-Integrationsmetriken. Computersimulationen analysierten Blockchain-Variablen: Blockgenerierungsintervalle, Blockgrößen, Peer-Anzahl, Gerätestandorte.

Referenz: arXiv:1804.03903 | IBM

Sie nutzten IBM POWER8 Supercomputer zur Simulation von Hunderttausenden Geräten, was präzise Visualisierung von Clustering- und Selektionsproblemen der Sub-Blockchains bezüglich Sicherheit, Skalierbarkeit und Integrationsmetriken ermöglichte. Anhand dieser Simulationen definierten sie Analytics und Guidelines für optimales Clustering heterogener IoT-Geräte in Sub-Blockchains nach Nutzerpräferenzen.

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

Forscher führten Tausende Experimente zur Systemskalierbarkeit und -sicherheit durch. Beispiel: Validierung gegen DDoS-Angriffe. Zudem zeigten sie, dass Sicherheitslücken durch ihre Guidelines verhindert werden.

Insgesamt drei Hauptbeiträge:

1. Proof-of-Work-Blockchain-IoT-Integrationsmetriken für Performance-Tests.
2. Einblicke in Performance von Proof-of-Work-Blockchain im IoT.
3. Hybride Blockchain-Architektur für IoT.

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Ausblick

Nächster Schritt: Architektur durch mehr physische und simulierte IoT-Netzwerke testen. Zudem Plan, sicherheitsverbessertes Hybrid-IoT-Design zu beweisen und vollständiges Framework mit Crash-Fault-Tolerant-Algorithmus für Lightweight-Peers zu implementieren.