کاربرد بلاکچین در اینترنت اشیا و رفع مشکلات آن

اینترنت اشیا یکی از مهم‌ترین تکنولوژی‌های قرن بیست و یکم است. متخصصین با توجه به کاربرد فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا معتقدند که تا سال ۲۰۲۵ حدود ۲۲ میلیارد دستگاه متصل به اینترنت اشیا در جهان وجود خواهد داشت. در حال حاضر، مدل متمرکز استقرار اینترنت اشیا با چالش‌های امنیتی بسیاری همراه است و یکی از روش‌های حل این مشکل، غیرمتمرکز کردن شبکه اینترنت اشیا است که این کار با ایجاد یک دفتر کل مبتنی بر مجوز اجرایی می‌شود.

به عبارت دیگر، کاربران می‌توانند مجوز دسترسی به محصولات خانه هوشمند خود را از راه دور به افراد دیگر بدهند و در هر زمان که بخواهند می‌توانند این دسترسی را قطع کنند. مثلاً آن‌ها می‌توانند مجوز دسترسی به سیستم‌های امنیتی خانه خود را به کاربرانی که در این زمینه معتبر هستند، بدهند.

با توجه به اهمیت حضور فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا در این مقاله قصد داریم تا شما را با مفهوم اینترنت اشیا، کاربرد بلاکچین در اینترنت اشیا و مزایا و محدودیت‌های این تکنولوژی آشنا کنیم. اگر شما هم به این موضوع علاقه‌مند هستید تا انتهای این مقاله همراه ما باشید و چنانچه بعد از پایان مقاله، همچنان پرسش یا ابهامی در این زمینه داشتید، می‌توانید در بخش کامنت‌ها، سؤالات خود را با ما مطرح نمایید.

 اینترنت اشیا (Internet of Things) چیست؟

اینترنت اشیا که به اختصار IoT نامیده می‌شود، افراد، مکان‌ها و محصولات را به هم متصل می‌کند و با انجام این کار، فرصت‌هایی را برای خلق و جذب ارزش فراهم می‌نماید. در این تکنولوژی، تراشه‌ها، حسگرها و محرک‌های پیچیده در آیتم‌های فیزیکی تعبیه شده‌اند و هر کدام داده‌ها را به شبکه اینترنت اشیا منتقل می‌کنند. قابلیت‌های تحلیلی اینترنت اشیا از این داده‌ها برای تبدیل بینش به عمل، تأثیرگذاری بر فرآیندهای کسب‌وکار و در نتیجه ایجاد روش‌های جدید کار استفاده می‌کند. اگر چه این تکنولوژی مزایا و کاربردهای زیادی دارد اما هنوز با برخی مشکلات فنی و امنیتی دست ‌و‌ پنجه نرم می‌کند که باید به آن‌ها رسیدگی کرد.

امنیت یک نگرانی عمده در بحث اینترنت اشیا است. در واقع می‌توان گفت که این مشکل، مانع استقرار اینترنت اشیا در مقیاس بزرگ شده است. اغلب دستگاه‌های اینترنت اشیا از نظر امنیتی، آسیب‌پذیر هستند و هدفی آسان برای حملات انکار سرویس توزیع شده (DDoS) می‌باشند.

در حملاتDDoS ، چندین سیستم کامپیوتر به صورت همزمان یک سرور مرکزی را با حجم عظیمی از درخواست‌های داده بمباران می‌کنند و در نتیجه شبکه را از دسترس کاربران خارج می‌نمایند. افزایش تعداد حملات DDoS در سال‌های اخیر موجب اختلال در عملکرد سازمان‌ها و افراد شده است. بنابراین، دستگاه‌های اینترنت اشیای ناامن، هدف آسانی برای مجرمان سایبری هستند تا از ضعیف امنیتی آن‌ها برای هک و انجام حملات DDoS استفاده کنند.

یکی دیگر از مشکلات شبکه‌های اینترنت اشیا، مقیاس‌پذیری است. با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه اینترنت اشیا، سیستم‌های متمرکز فعلی برای احراز هویت، مجوز و اتصال نودهای مختلف به یکدیگر با مشکل مواجه می‌شوند. این امر مستلزم سرمایه‌گذاری هنگفت بر روی سرورهایی است که بتوانند حجم زیادی از اطلاعات را مبادله کنند و در صورتی که این سرورها از دسترس خارج شوند، کل شبکه از کار می‌افتد.

از آنجا که در سال‌های آتی انتظار می‌رود، دستگاه‌های اینترنت اشیا به بخشی جدایی ناپذیری از زندگی روزمره ما تبدیل شوند، ضروری است که سازمان‌ها بر روی راه حل‌های چالش‌های امنیتی و مقیاس‌پذیری این تکنولوژی سرمایه‌گذاری کنند. در واقع، بلاکچین و اینترنت اشیا هر دو فناوری‌های نوظهوری هستند که پتانسیل بالایی دارند اما هنوز به دلیل نگرانی‌های فنی و امنیتی، پذیرش گسترده‌ای در بین مردم پیدا نکرده‌اند. در حال حاضر، چندین شرکت بر روی کاربرد بلاکچین در اینترنت اشیا کار می‌کنند چون آن‌ها معتقدند که این دو فناوری در کنار هم راهی را برای به حداکثر رساندن امنیت و کاهش خطرات تجاری فراهم می‌کنند.

بلاکچین در اینترنت اشیا

یکی دیگر از فناوری‌های پیشرفته، بلاکچین یا فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) است. این فناوری با داشتن قابلیت‌ها و مزایای منحصربه‌فرد خود پتانسیل این را دارد که به رفع برخی از چالش‌های امنیتی و مقیاس‌پذیری اینترنت اشیا کمک کند.

یک سیستم بلاکچین در هسته خود، از یک دفتر کل دیجیتال توزیع شده تشکیل شده است که بین همه شرکت‌کنندگان در سیستم به اشتراک گذاشته می‌شود و بر روی اینترنت قرار می‌گیرد. در واقع، همه تراکنش‌ها و رویدادها، اعتبارسنجی شده و در دفتر کل ثبت می‌شوند. نکته حائز اهمیت این است که بعد از ثبت اطلاعات بر روی شبکه، امکان اصلاح یا حذف داده‌ها وجود ندارد.

با توجه به همه موارد ذکر شده می‌توان نتیجه گرفت که کاربردهای متعددی برای بلاکچین در اینترنت اشیا وجود دارد و این فناوری می‌تواند اغلب مشکلات و نگرانی‌های موجود در حوزه IoT را برطرف کند.

نمونه‌هایی از اینترنت اشیا

«خانه هوشمند» نمونه بارز اینترنت اشیا است. ترموستات‌های مجهز به اینترنت، زنگ درها، آشکارساز دود و هشدارهای امنیتی یک هاب متصل را ایجاد می‌کنند که در آن داده‌ها بین دستگاه‌های فیزیکی به اشتراک گذاشته می‌شوند و کاربران می‌توانند از راه دور، وسایل موجود در آن هاب را از طریق یک برنامه تلفن همراه یا وبسایت کنترل کنند.

جالب است بدانید که اینترنت اشیا فقط به وسایل روزمره موجود در خانه محدود نمی‌شود. بلکه تأثیر آن را می‌توان در تمام صنایع مشاهده کرد. به عنوان مثال، اینترنت اشیا با تسهیل نظارت و بهبود عملکرد خودرو، راه خود را در صنعت خودروسازی باز کرده  است. صنعت مراقبت‌های بهداشتی نیز از اینترنت اشیا سود می‌برد. به عنوان نمونه در این صنعت با کمک اینترنت اشیا امکان ردیابی دقیق‌تر و کارآمدتر معیارهای کلیدی سلامت مانند سطوح گلوکز خون وجود دارد. در زیر به برخی از اپلیکیشن‌ها و برنامه‌های IoT اشاره شده است.

• ترموستات و سیستم‌های امنیتی برای خانه‌های هوشمند
• لباس برای ردیابی سلامت و تناسب اندام
• عیب‌یابی برای وسایل نقلیه خودران
• اتوماسیون برای کارخانه‌های هوشمند
• سیستم‌های روشنایی و ترافیک برای شهرهای هوشمند
• نظارت بر محصول
• ردیابی زنجیره تأمین خرده فروشی
• پایش و تشخیص بیماری

اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند؟

به طور خلاصه، اینترنت اشیا به صورت زیر عمل می‌کند:

۱) دستگاه‌ها، سخت افزاری مانند حسگر دارند که داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند.

۲) سپس داده‌های جمع‌آوری شده از طریق فضای ابری به اشتراک گذاشته می‌شود و با نرم‌افزار یکپارچه می‌گردد.

۳) سپس این نرم‌افزار، داده‌ها را از طریق یک اپلیکیشن یا وبسایت برای کاربران تجزیه و تحلیل و ارسال می‌کند.

به‌طورکلی در این تکنولوژی، دستگاه‌های هوشمند به یک پلتفرم IoT متصل می‌شوند. این پلتفرم به عنوان «نرم‌افزار پشتیبانی که همه چیز را در یک سیستمIoT  به هم متصل می‌کند»، توصیف می‌شود. در حال حاضر، صدها پلتفرم اینترنت اشیا وجود دارد که برخی از آن‌ها توسط غول‌های صنعتی مانند اوراکل (Oracle) و آی‌بی‌ام (IBM) ساخته شده‌اند.

به‌طورکلی می‌توان گفت که اینترنت اشیا تا حد زیادی توسط فناوری‌هایی ایجاد شده که دستگاه‌ها را به هم متصل کرده و آن‌ها را قادر می‌سازد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برخی از آن‌ها برای موارد استفاده خاص مانند خانه‌های هوشمند مناسب‌تر هستند، در حالیکه برخی دیگر ممکن است برای برنامه‌های IoT مانند اتوماسیون صنعتی مناسب‌تر باشند.

این فناوری‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول، پروتکل‌های داده اینترنت اشیا است که امکان تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها را حتی بدون اتصال به اینترنت فراهم می‌کند و دسته دوم، پروتکل‌های شبکه اینترنت اشیا هستند که دستگاه‌ها را به یکدیگر و به اینترنت مرتبط می‌کنند. ده پروتکل ارتباطی که اینترنت اشیا از آن‌ها استفاده می‌کند عبارتند از:

• Wi-Fi
• Bluetooth
• Zigbee
• Cellular
• LoRaWAN
• Sigfox
• MQTT
• Advanced Message Queuing Protocol (AMQP)
• Constrained Application Protocol (CoAP)
• HyperText Transfer Protocol (HTTP)

کاربرد بلاکچین در اینترنت اشیا برای حل چالش‌های امنیت و مقیاس‌پذیری

شبکه اینترنت اشیا می‌تواند تراکنش‌های داده را در چندین دستگاه که تحت مالکیت و مدیریت سازمان‌های مختلف است، پردازش کند اما با این حال، در صورت حمله سایبری، شناسایی منبع نشت داده‌ها دشوار است. علاوه بر این، اینترنت اشیا حجم وسیعی از داده‌ها را تولید می‌کند و با وجود ذینفعان متعدد، مالکیت داده‌ها همیشه مشخص نیست.

به‌طورکلی می‌توان گفت که با کمک ویژگی‌های منحصربه‌فرد بلاکچین که در زیر به آن‌ها اشاره شده است، نگرانی‌های مرتبط با مسائل امنیتی و مقیاس‌پذیری اینترنت اشیا برطرف می‌شود.

• همانطور که در بخش‌های قبلی مقاله اشاره شد، امکان دستکاری و تغییر داده در دفتر کل توزیع شده وجود ندارد و این ویژگی، نیاز به اعتماد را در بین طرف‌های درگیر برطرف می‌کند. بنابراین در صورت استفاده از فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا هیچ سازمانی نمی‌تواند داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌های اینترنت اشیا را کنترل کند.
• استفاده از بلاکچین در اینترنت اشیا به منظور ذخیره داده‌، لایه دیگری از امنیت را اضافه می‌کند که هکرها برای دسترسی به شبکه باید از آن عبور کنند. در واقع، فناوری بلاکچین از طریق رمزگذاری، سطح امنیتی بسیار بالایی ایجاد می‌کند. به‌طوری‌که بازنویسی سوابق داده‌های موجود عملاً غیرممکن می‌شود.
• با حضور فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا امکان دسترسی افراد مجاز به شبکه برای ردیابی تراکنش‌ها وجود دارد که این موضوع موجب شفافیت بیشتر می‌شود.
• یکی دیگر از کاربردهای بلاکچین در اینترنت اشیا این است که امکان پردازش سریع تراکنش‌ها و هماهنگی بین میلیاردها دستگاه متصل را فراهم می‌کند. در واقع، با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به هم، فناوری دفتر کل توزیع شده، راه حل مناسبی برای پشتیبانی از پردازش تعداد زیادی از تراکنش‌ها می‌باشد.
• یکی از خدمات بلاکچین به شرکت‌های فعال در حوزه اینترنت اشیا این است که آن‌ها می‌توانند با حذف سربار پردازش مربوط به دروازه‌های اینترنت اشیا (به عنوان مثال هزینه‌های پروتکل سنتی، سخت‌افزار یا هزینه‌های سربار ارتباطی) هزینه‌های خود را کاهش دهند. بنابراین با حضور فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا میزان هزینه‌های پرداختی نیز کاهش می‌یابد.

نمونه‌های عملی استفاده از بلاکچین در اینترنت اشیا

فناوری پشت سنسورها و تراشه‌های هوشمند به سرعت در حال پیشرفت است. به‌طوری‌که، آن‌ها را به طور فزاینده‌ای برای تعامل با دفتر کل بلاکچین قابل حمل و قابل استفاده می‌کند. حضور فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا موجب ایجاد ارزش از داده‌های جمع‌آوری‌شده می‌شود. به طورکلی می‌توان گفت که افزایش تعداد پروتکل‌های نوظهور بلاکچین، شرکا و ارائه‌دهندگان دستگاه‌های اینترنت اشیا نشان‌دهنده این موضوع است که فناوری بلاکچین برای بخش اینترنت اشیا گزینه مناسبی است.

در زیر به برخی از کمپانی‌هایی که از بلاکچین در اینترنت اشیا استفاده می‌کنند، اشاره شده است.

۱) Chain of Things:

این کمپانی، کنسرسیومی متشکل از فن‌آوران و شرکت‌های پیشرو در حوزه بلاکچین است. در واقع Chain of Things، کاربردهایی که از ترکیب بلاکچین و اینترنت اشیا به وجود می‌آید و مزایای قابل توجهی را برای کاربردهای صنعتی، زیست محیطی و بشردوستانه ارائه می‌کند، مورد بررسی قرار می‌دهد. اخیراً این کمپانی، Maru را ساخته است که یک راه حل سخت‌افزاری یکپارچه از حضور بلاکچین در اینترنت اشیا به منظور حل مسائل مربوط به هویت، امنیت و قابلیت همکاری است.

۲) IOTA:

آیوتا پروتکلی برای تسویه سریع تراکنش‌ها و یکپارچگی داده‌ها، با دفتر کل تنگل (Tangle) است که نیاز به استخراج گران قیمت (اعتبارسنجی تراکنش‌ها) را از بین می‌برد. آیوتا یک زیرساخت امیدوارکننده برای دستگاه‌های اینترنت اشیایی است که نیاز به پردازش حجم زیادی از داده‌های میکرو دارند. از ویژگی‌های دفتر کل تنگل می‌توان به ارتباط ماشین به ماشین، پرداخت‌های خرد بدون هزینه و داده‌های مقاوم در برابر حملات کوانتومی اشاره کرد. جالب است بدانید که در حال حاضر آیوتا توسط بیش از ۲۰ شرکت جهانی پشتیبانی می‌شود.

۳) Riddle&Code:

این کمپانی راه حل‌های برچسب‌گذاری رمزنگاری را برای بلاکچین در لجستیک هوشمند و مدیریت زنجیره تأمین ارائه می‌دهد. این کمپانی با استفاده از فناوری بلاکچین در اینترنت اشیا، راه‌حل سخت‌افزاری و نرم‌افزاری ترکیبی و پتنت‌شده‌ای را ارائه می‌کند که امکان تعامل امن و قابل اعتماد ماشین‌ها با یکدیگر را فراهم می‌نماید. این کار از طریق ایجاد یک «هویت دیجیتال قابل اعتماد» برای ماشین‌ها و دستگاه‌های فیزیکی انجام می‌شود. در واقع، این فناوری شکاف فیزیکی دیجیتال را می‌شکند تا بین تقاضای اسناد کاغذی و مزایایی که فناوری بلاکچین ارائه می‌کند، تعادل ایجاد نماید.

۴) Modum.io:

این شرکت، حسگرهای اینترنت اشیا را با فناوری بلاکچین ترکیب می‌کند و یکپارچگی داده را برای تراکنش‌های مربوط به محصولات فیزیکی فراهم می‌کند. سنسورهای modum، شرایط محیطی مانند دما را که در حین حمل و نقل کالاها باید در نظر گرفته شود، ثبت می‌کنند. هنگامی که کالا به نقطه ترانزیت بعدی یا مشتری نهایی می‌رسد، داده‌های حسگر در یک قرارداد هوشمند در بلاکچین تأیید می‌شوند. این قرارداد تأیید می‌کند که تمام الزامات تعیین شده توسط فرستنده و مشتری برآورده شده است.

جمع‌بندی

بلاکچین و اینترنت اشیا آینده فناوری خانه‌های هوشمند هستند. نکته حائز اهمیت این است که پذیرش بلاکچین در اینترنت اشیا موجب ایجاد پتانسیل فوق‌العاده‌ای می‌شود که نه تنها اکوسیستم اینترنت اشیاء خانگی را ایمن می‌کند، بلکه درها را به روی سرگرمی‌های هوشمند و برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگتر نیز باز می‌نماید.

اگر چه در حال حاضر، چالش‌هایی برای ادغام بلاکچین در اینترنت اشیاء وجود دارد اما هنگامی که این موانع برطرف شوند، این فناوری راه را برای نسل سوم اینترنت قابل اعتماد، ایمن و کارآمد هموار خواهد کرد.