Sự giao thoa giữa blockchain và Internet of Things (IoT) đã nổi lên như một trong những case study hứa hẹn nhất cho blockchain. Chúng ta thường nghe về các hệ sinh thái từ máy sang máy (M2M) tự trị, một ngày nào đó sẽ chạy trên blockchain, nhưng chúng ta có thể mong đợi điều gì trong tương lai gần? Trong vài tháng qua, nhiều dự án tích hợp IoT vào Blockchain đã làm việc với các đối tác chiến lược của họ và tiến hành nghiên cứu độc lập để trả lời câu hỏi này trên các ngành công nghiệp khác nhau. Bài viết này mô tả một vài thông tin cơ bản khi tích hợp 2 hệ thống này trong thời đại công nghiệp 4.0.
Giới thiệu
Sự phát triển nhanh chóng trong các thiết bị thu nhỏ, điện tử và công nghệ truyền thông không dây đã góp phần vào những tiến bộ chưa từng có trong xã hội của chúng ta ngày nay. Điều này đã dẫn đến sự gia tăng số lượng thiết bị điện tử cho nhiều lĩnh vực, giảm chi phí sản xuất và thay đổi mô hình từ thế giới thực sang thế giới kỹ thuật số. Do đó, cách chúng ta tương tác với nhau và với môi trường đã thay đổi, sử dụng công nghệ hiện tại để hiểu rõ hơn về thế giới. Internet vạn vật (IoT) đã nổi lên như một tập hợp các công nghệ từ Mạng cảm biến không dây (WSN) đến Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), cung cấp khả năng cảm nhận, điều khiển và giao tiếp qua Internet. Ngày nay, một thiết bị IoT có thể là một thiết bị điện tử từ thiết bị đeo được cho đến nền tảng phát triển phần cứng và một loạt các ứng dụng mà nó có thể được sử dụng bao gồm nhiều lĩnh vực trong xã hội. IoT đóng vai trò trung tâm trong việc biến các thành phố hiện tại thành thành phố thông minh, lưới điện thành lưới điện thông minh và nhà ở thành nhà thông minh, và đây mới chỉ là khởi đầu. Theo các báo cáo nghiên cứu khác nhau, số lượng thiết bị được kết nối được dự đoán sẽ đạt tới bất kỳ nơi nào từ 20 đến 50 tỷ vào năm 2020 chủ yếu là do số lượng lớn thiết bị mà IoT có thể đặt trong cuộc sống của chúng ta.
IoT hình dung một thế giới hoàn toàn kết nối, nơi mọi thứ có thể giao tiếp dữ liệu đo và tương tác với nhau. Điều này tạo ra 1 phiên bản đại diện kỹ thuật số của thế giới thực, thông qua đó nhiều ứng dụng thông minh trong nhiều ngành công nghiệp có thể được phát triển. Chúng bao gồm: Nhà thông minh, Thiết bị đeo, Thành phố thông minh, Chăm sóc sức khỏe, Ô tô, Môi trường, Nước thông minh, Lưới điện thông minh, v.v … Các giải pháp IoT đang được triển khai trong nhiều lĩnh vực, sản xuất tối ưu hóa sản xuất và số hóa. Các ứng dụng IoT có các đặc điểm rất cụ thể, chúng tạo ra khối lượng dữ liệu lớn và yêu cầu kết nối và sức mạnh trong thời gian dài. Điều này, cùng với những hạn chế về bộ nhớ, dung lượng máy tính, mạng và nguồn điện hạn chế đặt ra nhiều thách thức.
Sự mở rộng lớn của IoT phải được hỗ trợ bởi các cơ chế và giao thức tiêu chuẩn để giảm bớt sự không đồng nhất hiện có trong lĩnh vực này. Sự không đồng nhất này dẫn đến các silo data độc lập và làm giảm việc áp dụng IoT. Tuy nhiên, ngoài những thách thức không đồng nhất và tích hợp có trong IoT, độ tin cậy của dữ liệu của nó cũng là một vấn đề quan trọng cần lưu ý. Ngày nay, chúng ta tin tưởng vào thông tin của các liên kết tài chính và chính phủ trong số những người khác, nhưng chúng ta có thể chắc chắn rằng thông tin được cung cấp bởi họ và bởi các thực thể bên ngoài khác, như các công ty IoT, đã không bị giả mạo / thay đổi / làm sai lệch? Đây là một câu hỏi khó trả lời trong các kiến trúc tập trung. Các thực thể không đáng tin cậy có thể thay đổi thông tin theo sở thích của họ, vì vậy thông tin họ cung cấp có thể không hoàn toàn đáng tin cậy. Điều này mang lại sự cần thiết phải xác minh rằng thông tin chưa bao giờ được sửa đổi.
Một cách để cung cấp độ tin cậy trong dữ liệu IoT là thông qua một dịch vụ phân bổ được tin tưởng bởi tất cả những người tham gia để đảm bảo rằng dữ liệu vẫn không thay đổi. Nếu tất cả những người tham gia có dữ liệu và họ có phương tiện để xác minh rằng dữ liệu không bị giả mạo kể từ định nghĩa đầu tiên, có thể đạt được sự tin cậy. Hơn nữa, có một hệ thống đảm bảo độ tin cậy dữ liệu sẽ cho phép các chính phủ chia sẻ và chuyển thông tin một cách an toàn với nhau.
Trong nhiều lĩnh vực mà việc truy xuất nguồn gốc toàn diện của tài sản trong vòng đời của chúng được yêu cầu theo quy định, tính bất biến của dữ liệu là một thách thức chính. Cụ thể, các chế độ của Liên minh Châu Âu (EU) yêu cầu các nhà sản xuất thực phẩm phải theo dõi và xác định tất cả các nguyên liệu thô được sử dụng để chế tạo các sản phẩm thực phẩm của họ cho đến đích đến cuối cùng của mỗi sản phẩm.
Ví dụ, trong trường hợp của một công ty thực phẩm lớn với hàng ngàn nhà cung cấp sản xuất và hàng triệu khách hàng, thông tin cần phải được số hóa và xử lý tự động để tuân thủ quy định. Một ví dụ về quy định mạnh về khả năng truy xuất nguồn gốc là nguồn cung thịt lợn, được quy định ở nhiều quốc gia. Trong kịch bản này, ngoài việc truy tìm nguyên liệu thô được sử dụng trong thức ăn và phương pháp điều trị của lợn và đích đến cuối cùng của thịt lợn, việc vận chuyển động vật giữa các nhà máy cũng phải được đăng ký theo luật.
Những kịch bản này liên quan đến nhiều người tham gia, một số trong số họ vẫn dựa vào các phương pháp xử lý thông tin không tự động. Trong trường hợp ô nhiễm thực phẩm, vốn là một vấn đề quan trọng đối với sức khỏe của dân số thế giới trong suốt quá trình lịch sử, thông tin bị mất hoặc khó tìm thấy trong sự chậm trễ. Điều này cũng có thể dẫn đến sự mất lòng tin của cộng đồng đối với các sản phẩm bị ô nhiễm và nhu cầu của họ giảm mạnh. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ước tính mỗi năm có khoảng 600 triệu người trên thế giới mắc bệnh do ăn thực phẩm gây ô nhiễm, trong đó 420.000 người chết vì cùng một nguyên nhân.
Vì vậy, thông tin bị thiếu hoặc không thể truy cập có thể ảnh hưởng đến an ninh lương thực và sức khỏe khách hàng. Trong các loại kịch bản này, IoT có khả năng biến đổi và cách mạng hóa ngành công nghiệp và xã hội, khai thác kiến thức để có thể truy vấn và kiểm soát trong thời gian thực. Công nghệ này có thể được sử dụng để cải thiện các quy trình hiện tại trong nhiều lĩnh vực như thành phố, ngành công nghiệp, y tế và giao thông vận tải.
Mặc dù IoT có thể tạo điều kiện cho việc số hóa chính thông tin, nhưng độ tin cậy của thông tin đó vẫn là một yếu tố quan trọng. Theo nghĩa này, một công nghệ mới được sinh ra là tiền điện tử phi tập trung đầu tiên có khả năng đưa ra một giải pháp cho vấn đề độ tin cậy dữ liệu: Bitcoin, đã cách mạng hóa các cơ chế trong chuyển tiền. Tiền điện tử Bitcoin, và nhiều biến thể sắp tới của nó, có thể được chuyển giao toàn cầu mà không cần các tổ chức tài chính và trao đổi nước ngoài, với một ví kỹ thuật số và không thể chuyển nhượng. Bitcoin được hỗ trợ bởi một giao thức chi tiết cơ sở hạ tầng chịu trách nhiệm đảm bảo rằng thông tin vẫn không thay đổi theo thời gian. Giao thức này được gọi là blockchain. Nó đã được áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác và tính bất biến thông tin được đảm bảo trong các ứng dụng vượt ra ngoài các loại tiền điện tử. Blockchain đã cách mạng hóa sự đáng tin cậy của thông tin.
Blockchain là gì và nó hoạt động như thế nào?
Trước khi đi vào blockchain, điều quan trọng là cung cấp một số nền tảng về Bitcoin. Bitcoin cho phép một mạng lưới các máy tính để duy trì “sổ kế toán” tập thể thông qua internet. Tất cả thông tin không bị đóng và cũng không nằm trong tay của một bên nào đó, nó là công khai và có sẵn trong sổ kế toán số, được phân phối trên toàn mạng lưới.
Sổ cái đó được gọi là blockchain. Trong blockchain, tất cả các giao dịch được ghi lại, bao gồm thông tin về thời gian, ngày, người tham gia và số tiền của mỗi giao dịch. Một bản sao đầy đủ của blockchain giữ một bản ghi của mọi giao dịch đã từng hoàn thành trong một mạng và mỗi nút có thể duy trì bản sao sổ kế toán của riêng mình tùy thuộc vào khả năng, nhu cầu và sở thích dữ liệu. Mọi giao dịch xảy ra giữa các nút được xác minh bởi “thợ mỏ bitcoin” hoặc các nguyên tắc toán học duy trì sổ kế toán. Chúng đảm bảo tất cả các nút trong mạng tự động và liên tục đồng ý về trạng thái hiện tại của sổ kế toán và mọi giao dịch trong đó.
Nếu bất kỳ ai cố gắng thay đổi thông tin giao dịch, các nút sẽ không đi đến sự đồng thuận và sẽ từ chối kết hợp giao dịch trong blockchain. Điều này có nghĩa là tất cả các giao dịch đều được công khai và hàng nghìn nút đều đồng ý rằng một giao dịch đã xảy ra vào một ngày cụ thể tại một thời điểm cụ thể. Bằng cách này, mọi người đều có quyền truy cập vào một nguồn duy nhất của sự thật.
Công nghệ Blockchain đóng vai trò giống như một cuốn sổ cái cho tất cả các giao dịch. Các đặc điểm chính của blockchain có thể kể đến như:
• Không thể làm giả, không thể phá hủy các chuỗi blockchain. Theo như lý thuyết thì chỉ có máy tính lượng tử mới có thể can thiệp vào và giải mã chuỗi blockchain và nó chỉ bị phá hủy hoàn toàn khi không còn internet trên toàn cầu
• Bất biến một khi những giao dịch hoặc dữ liệu đã được ghi bởi người nắm giữ private key (mã khóa bí mật – chỉ riêng người khởi tạo blockchain mới có) dữ liệu đó không thể sửa chữa nó sẽ lưu lại mãi mãi
• Bảo mật Dữ liệu: Các thông tin, dữ liệu về các chuỗi blockchain được phân tán và an toàn tuyệt đối chỉ có người nắm giữ private key mới có quyền truy xuất dữ liệu đó
• Minh bạch: Ai cũng có thể theo dõi được đường đi của blockchain từ địa chỉ này tới địa chỉ khác và có thể thống kê toàn bộ lịch sử trên địa chỉ đó.
• Hợp đồng thông minh: là các kỹ thuật số được nhúng bởi một đoạn code if-this-then-that (IFTTT), cho phép chúng tự thực thi. Trong thực tế, một bên trung gian bảo đảm rằng tất cả các bên liên quan đều tuân thủ các điều khoản. Blockchain không cần bên thứ ba, nhưng nó cũng bảo đảm rằng tất cả các bên tham gia đều biết được chi tiết hợp đồng và các điều khoản sẽ được tự động thực hiện một khi các điều kiện được bảo đảm.
Blockchain thực chất là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin được quản lý đồng thời bởi nhiều người tham gia hệ thống, thay vì một cơ quan riêng lẻ như nhà nước hay ngân hàng trung ương. Thông tin mới cần được toàn bộ các thành viên trong mạng lưới chấp nhận trước khi được thêm vào cơ sở dữ liệu.
Tích hợp IoT và blockchain
Các ý tưởng tích hợp
IoT đang chuyển đổi và tối ưu hóa các quy trình thủ công để biến chúng thành một phần của kỷ nguyên kỹ thuật số, thu được khối lượng dữ liệu cung cấp thông tin lớn ở mức độ chưa từng thấy. Thông tin này đang tạo điều kiện cho sự phát triển của các ứng dụng thông minh như cải thiện quản lý và chất lượng cuộc sống của hàng chục người thông qua việc số hóa các dịch vụ tại các thành phố.
Trong vài năm qua, các công nghệ điện toán cloud đã góp phần cung cấp cho IoT các chức năng cần thiết để phân tích và xử lý thông tin và biến nó thành các hành động thời gian thực và tăng lượng kiến thức. Sự tăng trưởng chưa từng có này trong IoT đã mở ra những cơ hội cộng đồng mới như cơ chế truy cập và chia sẻ thông tin. Mô hình dữ liệu mở là lá cờ đầu trong các sáng kiến này. Tuy nhiên, một trong những lỗ hổng quan trọng nhất của các sáng kiến này, như đã xảy ra trong nhiều tình huống, là sự thiếu minh bạch và chính xác. Các kiến trúc tập trung giống như kiến trúc được sử dụng trong điện toán cloud đã góp phần đáng kể vào sự phát triển của IoT. Tuy nhiên, liên quan đến tính minh bạch của dữ liệu, họ đóng vai trò là hộp đen và những người tham gia mạng không có tầm nhìn rõ ràng về nơi và cách thông tin họ cung cấp sẽ được sử dụng.
Việc tích hợp các công nghệ đầy hứa hẹn như IoT và điện toán cloud đã được chứng minh là vô giá. Tương tự như vậy, chúng ta thừa nhận tiềm năng to lớn của blockchain trong cách mạng hóa IoT. Blockchain có thể làm phong phú cho IoT bằng cách cung cấp dịch vụ chia sẻ đáng tin cậy, nơi thông tin đáng tin cậy và có thể theo dõi được. Nguồn dữ liệu có thể được xác định bất cứ lúc nào và dữ liệu vẫn không thay đổi theo thời gian, làm tăng tính bảo mật của nó. Trong trường hợp IoT được hình thành nên được chia sẻ an toàn giữa nhiều người tham gia, sự tích hợp này sẽ đại diện cho một cuộc cách mạng quan trọng.
Ví dụ, truy xuất nguồn gốc toàn diện trong nhiều sản phẩm thực phẩm là khía cạnh quan trọng để đảm bảo an toàn thực phẩm. Truy xuất nguồn gốc thực phẩm có thể cần sự tham gia của nhiều người tham gia: sản xuất, cho ăn, điều trị, phân phối, v.v. Rò rỉ dữ liệu trong bất kỳ phần nào của chuỗi có thể dẫn đến gian lận và làm chậm quá trình tìm kiếm thông tin nhiễm trùng chéo có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống của người dân và gây ra chi phí kinh tế lớn cho các công ty, ngành và quốc gia trong trường hợp bùng phát thực phẩm . Kiểm soát tốt hơn trong các lĩnh vực này sẽ tăng cường an toàn thực phẩm, cải thiện việc chia sẻ dữ liệu giữa những người tham gia và giảm thời gian tìm kiếm trong trường hợp bùng phát do thực phẩm, trong đó có thể cứu sống con người.
Hơn nữa, trong các lĩnh vực khác như thành phố thông minh và xe thông minh, việc chia sẻ dữ liệu đáng tin cậy có thể giúp đưa người tham gia mới vào hệ sinh thái và góp phần cải thiện dịch vụ và việc áp dụng của họ. Do đó, việc sử dụng blockchain có thể bổ sung cho IoT thông tin đáng tin cậy và an toàn. Điều này đã bắt đầu được công nhận như đã đề cập, trong đó công nghệ blockchain được xác định là chìa khóa để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng, quyền riêng tư và độ tin cậy liên quan đến mô hình IoT.
Theo quan điểm của chúng tôi, IoT có thể hưởng lợi rất nhiều từ tính năng được cung cấp bởi blockchain và sẽ giúp phát triển hơn nữa các công nghệ IoT hiện tại. Điều đáng chú ý là vẫn còn rất nhiều thách thức nghiên cứu và các vấn đề mở phải được nghiên cứu để sử dụng liền mạch hai công nghệ này với nhau và chủ đề nghiên cứu này vẫn đang trong giai đoạn sơ bộ. Cụ thể hơn, các cải tiến mà tích hợp này có thể mang lại bao gồm (nhưng không giới hạn ở):
• Khả năng phân cấp và khả năng mở rộng: việc chuyển từ kiến trúc đóng băng trung tâm sang phân tán P2P sẽ loại bỏ các điểm giao thất bại và tắc nghẽn. Nó cũng sẽ giúp ngăn chặn các kịch bản trong đó một vài công ty mạnh mẽ kiểm soát việc xử lý và lưu trữ thông tin của một số lượng lớn người. Các lợi ích khác đi kèm với việc phi tập trung hóa kiến trúc là sự cải thiện khả năng chịu lỗi và khả năng mở rộng hệ thống. Nó sẽ làm giảm các silo IoT data và góp phần cải thiện khả năng mở rộng của IoT.
• Định danh : sử dụng một người tham gia hệ thống blockchain phổ biến có thể xác định mọi thiết bị duy nhất. Dữ liệu được cung cấp và cung cấp vào hệ thống là bất biến và xác định duy nhất dữ liệu thực tế được cung cấp bởi một thiết bị. Ngoài ra, blockchain có thể cung cấp xác thực phân quyền và ủy quyền thiết bị cho các ứng dụng IoT. Điều này sẽ thể hiện sự cải tiến trong lĩnh vực IoT và những người tham gia hệ thống.
• Tính tự chủ: công nghệ blockchain trao quyền cho các tính năng ứng dụng thế hệ tiếp theo, giúp phát triển các tài sản và phần cứng tự trị thông minh như một dịch vụ. Với blockchain, các thiết bị có khả năng tương tác với nhau mà không cần sự tham gia của bất kỳ máy chủ nào. Các ứng dụng IoT có thể được hưởng lợi từ chức năng này để cung cấp các ứng dụng không tin tưởng và tách rời thiết bị.
• Độ tin cậy cao hơn: Thông tin IoT có thể vẫn bất biến và bị phân tán theo thời gian trong blockchain. Những người tham gia hệ thống có khả năng xác minh tính xác thực của dữ liệu và có sự chắc chắn rằng chúng không bị giả mạo. Hơn nữa, công nghệ cho phép khả năng theo dõi dữ liệu cảm biến và trách nhiệm. Độ tin cậy là khía cạnh quan trọng của blockchain để mang lại IoT.
• Tính bảo mật: thông tin và liên lạc có thể được bảo mật nếu chúng được lưu trữ dưới dạng các giao dịch của blockchain. Blockchain có thể coi trao đổi thông điệp thiết bị là hành động chuyển đổi, được xác thực bằng hợp đồng thông minh, theo cách này đảm bảo sự liên lạc giữa các thiết bị. Các giao thức tiêu chuẩn an toàn hiện tại được sử dụng trong IoT có thể được tối ưu hóa với ứng dụng của blockchain.
• Triển khai mã an toàn: tận dụng bảo mật blockchain – lưu trữ không thay đổi, mã có thể an toàn và được đẩy an toàn vào các thiết bị. Các nhà sản xuất có thể theo dõi các trạng thái và cập nhật với độ tin cậy cao nhất. Phần mềm trung gian IoT có thể sử dụng chức năng này để cập nhật an toàn cho các thiết bị IoT.
Một khía cạnh khác cần tính đến là liên quan đến các tương tác IoT, tức là, giao tiếp giữa cơ sở hạ tầng IoT cơ bản. Khi tích hợp blockchain, cần phải quyết định nơi các tương tác này sẽ diễn ra: bên trong IoT, một thiết kế lai liên quan đến IoT và blockchain hoặc thông qua blockchain. Điện toán sương mù (Edge computing) cũng đã cách mạng hóa IoT với việc đưa vào một lớp mới giữa điện toán cloud và các thiết bị IoT và cũng có thể tạo điều kiện cho sự tích hợp này. Dưới đây, các lựa chọn thay thế này được mô tả cùng với các ưu điểm và biến thể của chúng:
• IoT – IoT: phương pháp này có thể là phương pháp nhanh nhất về độ trễ và bảo mật vì nó có thể hoạt động ngoại tuyến. Các thiết bị IoT phải có khả năng giao tiếp với nhau, thường liên quan đến các cơ chế khám phá và định tuyến. Chỉ một phần dữ liệu IoT được lưu trữ trong blockchain trong khi các giao dịch IoT diễn ra mà không sử dụng blockchain. Cách tiếp cận này sẽ hữu ích trong các tình huống với dữ liệu IoT đáng tin cậy nơi các tương tác IoT đang diễn ra với độ trễ thấp.
• IoT – Blockchain: theo cách tiếp cận này, tất cả các tương tác đều đi qua blockchain, cho phép một bản ghi bất biến về các tương tác. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng tất cả các hành động tương tác được chọn đều có thể theo dõi được vì các chi tiết của chúng có thể được truy vấn trong blockchain, và hơn nữa, nó làm tăng tính tự chủ của các thiết bị IoT. Các ứng dụng IoT có ý định giao dịch hoặc cho thuê như Slock.it có thể tận dụng phương pháp này để cung cấp dịch vụ của họ. Tuy nhiên, ghi lại tất cả các tương tác trong blockchain sẽ liên quan đến việc tăng băng thông và dữ liệu, đây là một trong những thách thức nổi lớn trong blockchain. Mặt khác, tất cả dữ liệu IoT được liên kết với các giao dịch này cũng nên được lưu trữ trong blockchain.
• Cách tiếp cận kết hợp: cuối cùng, một thiết kế lai trong đó chỉ một phần của các tương tác và dữ liệu diễn ra trong blockchain và phần còn lại được chia sẻ trực tiếp giữa các thiết bị IoT. Một trong những thách thức trong cách tiếp cận này là chọn những tương tác nào sẽ đi qua blockchain và cung cấp cách để quyết định điều này trong thời gian vận hành. Một sự phối hợp hoàn hảo của phương pháp này sẽ là cách tốt nhất để tích hợp cả hai công nghệ vì nó tận dụng lợi ích của blockchain và lợi ích của các tương tác IoT thời gian thực. Theo cách tiếp cận này, điện toán sương mù (Edge computing) có thể ra đời và thậm chí cả điện toán cloud, để bổ sung cho những hạn chế của blockchain và IoT.
Trong triển khai IoT điển hình, các thiết bị chiếm tài nguyên giới hạn được sử dụng làm nút cuối giao tiếp với một cổng có trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu cảm biến đến các lớp trên (cloud hoặc máy chủ). Khi tích hợp blockchain, nếu các nút cuối phải tương tác với blockchain, chức năng mã hóa có thể được cung cấp trong các thiết bị IoT. Đây là chìa khóa để hiện thực hóa quyền tự chủ của IoT, với chi phí cho phần cứng tinh vi hơn và chi phí tính toán cao hơn. Việc tích hợp các cổng trong các giải pháp này cũng hợp lý, giống như cách triển khai truyền thống, tuy nhiên lợi ích của việc sử dụng blockchain theo cách này không nhiều. Mặc dù việc mở rộng blockchain, sẽ không có ý nghĩa gì khi sử dụng nó trong nhiều ứng dụng, nơi cơ sở dữ liệu cung cấp đủ chức năng. Quyết định khi nào có giá trị sử dụng blockchain sẽ chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu của ứng dụng. Chẳng hạn, khi cần hiệu suất cao, một mình blockchain có thể không phải là giải pháp phù hợp, nhưng phương pháp lai có thể được áp dụng để tối ưu hóa nó.
Các liên minh giữa các công ty nổi tiếng đã bắt đầu xuất hiện, như Trusted IoT Alliance, để thu hẹp khoảng cách giữa IoT và blockchain. Ngoài ra, ngày càng có nhiều thiết bị khử với khả năng blockchain tích hợp có sẵn trên mar-ket, chẳng hạn như : EthEmbedded cho phép cài đặt các nút đầy đủ Ethereum trên các thiết bị nhúng như Raspberry Pi, Beaglebone Black và Odroid. Raspnode và Ethraspbian đều hỗ trợ cài đặt các nút đầy đủ Bitcoin, Ethereum và Litecoin trên Raspberry Pi. Antrouter R1-LTC là bộ định tuyến Wi-Fi cũng cho phép khai thác Litecoin. Do đó, loại bộ định tuyến này có thể được cài đặt trong nhà thông minh và là một phần của hệ sinh thái điện toán sương mù (Edge computing). Raspnode cũng cho phép hỗ trợ ví cho Bitcoin và Litecoin.
Như Raspnode đã nêu, việc khai thác có thể được thực hiện trên các thiết bị IoT, nhưng nó sẽ vô dụng. Khai thác đã trở thành một nhiệm vụ chuyên biệt cho một số phần cứng (chip ASIC) và việc thử nó trên các thiết bị IoT là vô ích. Đó là lý do chính tại sao có rất ít công việc khai thác cho các thiết bị IoT. Vẫn còn rất nhiều nghiên cứu được thực hiện để cho phép tích hợp rộng rãi các thiết bị IoT dưới dạng các thành phần blockchain. Bảng 2 cho thấy một bản tóm tắt các thiết bị IoT được khảo sát sẽ được sử dụng như một phần của nền tảng blockchain.
Các nút đầy đủ phải lưu trữ toàn bộ blockchain (hiện có hơn 150 và 46 GB Bitcoin và Ethereum) để xác thực đầy đủ các giao dịch và khối, do đó việc triển khai của chúng có thể rất hạn chế trong các thiết bị IoT. Như đã nêu, khai thác sẽ vô dụng trong IoT do các yêu cầu cụ thể của nó. Giao thức đồng thuận có thể được nới lỏng để tạo điều kiện cho việc bao gồm các thiết bị IoT, tuy nhiên điều này có thể làm tổn hại đến tính bảo mật của việc triển khai chuỗi khối. Điều này có thể được sử dụng trong các chuỗi khối liên hiệp nơi các giao thức đồng thuận được điều chỉnh. Khi triển khai các nút nhẹ, tính xác thực của các giao dịch được xác thực mà không cần phải tải xuống toàn bộ blockchain, do đó chúng có thể đóng góp cho blockchain và dễ dàng chạy và duy trì trong các thiết bị IoT.
Các nút này có thể được sử dụng trong IoT để trở thành một phần của mạng blockchain, giảm khoảng cách giữa hai công nghệ. Điều này luôn phải được sao lưu với các nút đầy đủ để xác thực các giao dịch và khối. Tuy nhiên, nhiều blockchain chưa cung cấp hỗ trợ cho các nút nhẹ như trường hợp của Ethereum, và nó đang được phát triển trong tương lai. Trong mọi trường hợp, blockchain có thể được sử dụng như một dịch vụ bên ngoài để cung cấp lưu trữ an toàn và đáng tin cậy.
Một thay thế rõ ràng cho việc tích hợp blockchain với IoT là sự tích hợp giữa IoT và điện toán cloud. Sự tích hợp này đã được sử dụng trong vài năm qua để khắc phục những hạn chế của IoT về: xử lý, lưu trữ và truy cập. Tuy nhiên, điện toán cloud thường cung cấp một kiến trúc tập trung, trái ngược với blockchain, làm phức tạp việc chia sẻ đáng tin cậy với nhiều người tham gia. Việc tích hợp giữa blockchain và IoT nhằm giải quyết các hạn chế trước đó ngoài việc duy trì dữ liệu đáng tin cậy. Điện toán sương mù (Edge computing) nhằm mục đích phân phối và đưa sự kết hợp gần hơn với các thiết bị đầu cuối, theo cách tiếp cận phân tán như blockchain. Điều này có thể kết hợp các thiết bị mạnh hơn so với IoT như cổng và nút cạnh, sau đó có thể được sử dụng lại làm thành phần blockchain. Do đó, sử dụng điện toán sương mù (Edge computing) có thể dễ dàng tích hợp IoT với blockchain.
Nguồn: On blockchain and its integration with IoT. Challenges and opportunities
Tác giả : Ana Reyna *, Cristian Martín, Jaime Chen, Enrique Soler, Manuel Díaz
