سلام و درود خدمت همراهان همیشگی مایکروالکام. در مطالب قبلی از سری مطالب مربوط به بحث اینترنت اشیا (IoT) به مقایسه NB-IoT و LTE-M با یکدیگر پرداخته شد. در این مطلب به بررسی Blockchain و کاربرد آن در IoT (اینترنت اشیا) پرداخته خواهد شد. پس با من تا انتهای مطلب همراه باشید. همچنین شما میتونید سایر مطالب من رو از این قسمت دنبال کنید.
مقدمه
مدل فعلی و در دسترس اینترنت اشیا (IoT) دارای چالش های امنیتی متعددی می‌باشد. یک راه برای حل این مشکل، غیرمتمرکز کردن آن می‌باشد. این کار با ایجاد یک پلتفرم بر پایه و اساس مجوز های مورد نیاز انجام می‌پذیرد. به بیانی دیگر، کاربر می‌تواند با دسترسی به مجوز های مورد نیاز مثلا در بستر خانه هوشمند وسایل را بصورت ریموت کنترل کرده و یا در هر زمانی آن را لغو نماید. به بیانی دیگر با استفاده از تعیین مجوز در دسترسی سیستم امنیتی خانه، فقط کاربرانی که دسترسی برای آنها مشخص شده است قابلیت کنترل را داشته باشند.
معرفی Blockchain
BlockChain یک فناوری در پشت رمز ارز ها مانند بیتکوین می‌باشد. این فناوری می‌تواند مزایای خوبی در اینترنت اشیا (IoT) با غیر متمرکز کردن تبادلات در IoT داشته باشد. در Blockchain از رمزنگاری برای تایید کاربران و یا افزودن اطلاعات جدید به آن استفاده می‌شود. از همین رو امنیت ارتقا پیدا می‌کند. لذا سیستم را نمی‌توان تغییر داد یا اصلاح نمود تا اینکه همه node ها و وسایل مرتبط، افزودن را تایید کنند. به دلیل عدم متمرکز کردن، Blockchain کمتر به راه حل هایی مانند ذخیره سازی دیتا در شبکه محلی وابسته می‌باشد.
یک کاربرد از Blockchain در IoT رهگیری supply chain یا زنجیره تامین می‌باشد. در برخی از کاربرد ها، دستگاه های موجود می‌توانند بر اساس همین ردیابی زنجیره تامین پرداخت ها را انجام دهند. به عنوان مثال از Blockchain می‌توان برای تشخیص تازگی سبزیجات یا میوه ها استفاده کرد و از شیوع مشکلات یا بیماری ناشی از عدم سالم بودن آنها جلوگیری به عمل آورد. همچنین دستگاه های کنترل سیستم آبیاری می‌توانند مطابق با سنجش رطوبت موجود توسط سنسور ها ایفای نقش نمایند. نهایتا با استفاده از Blockchain در اینترنت اشیا، امنیت دستگاه را ارتقا بخشیم.
IoT و Blockchain در کنار هم برای حل چندین مشکل کاربرد دارند. Blockchain زیر ساخت ساده ای را برای تبادلات دو دستگاه با یکدیگر فراهم می‌آورد. مضاف بر Blockchain ،IoT می‌تواند در تبادلات انسان به شی یا پلتفرم ها بکار گرفته شود. در ترکیب با IoT این امکان فراهم می‌شود که یک سیستم متصل در خانه پیاده سازی شود. با کمک این فناوری می‌توان سیستم خانه خود را هوشمند تر و بهینه تر کرد.
Blockchain و IoT
دستگاه های IoT مبتنی بر Blockchain می‌توانند با استفاده از گره (Node) های Gateway توسعه داده شوند. از این Gateway ها می‌توان به عنوان یک واسط انتزاعی و قابل فهم برای سیستم های قدیمی و دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) استفاده کرد. این گیت وی ها با یکدیگر برای تبادل دیتا ارتباط برقرار می‌کنند و همچنینین می‌توانند بلوک ها را قبل از افزودن به شبکه بلاک چین تایید نمایند.
در میان مزایای متعدد استفاده از بلاک چین در اینترنت اشیا، امنیت و حفظ حریم خصوصی دو عامل اصلی جهت پیاده سازی این دو فناوری (Blockchain و IoT) با یکدیگر در IoT می‌باشد. استفاده از Blockchain در IoT می‌تواند در ابعاد مختلفی برای ما مفید باشد. بعنوان مثال می‌توان از این تکنولوژی در صنایع غذایی استفاده کرد و از سیستم های IoT مبتنی بر Blockchain جهت بررسی سالم بودن مواد عذایی بهره برد.
علاوه بر این، مزارع هوشمند و فرآیند کارخانجات می‌تواند تحت تاثیر عوامل و مزایای مثبت این تکنولوژی قرار گیرد. سیستم های اینترنت اشیا با فناوری Blockchain می‌توانند در مراکز آموزشی عمومی نظیر مدرسه و دانشگاه نیز بکار گرفته شوند. مثلا اولیا قادر خواهند بود فرآیند رشد تحصیلی دانش آموزان خود را در نرم افزار های مشخص رصد نمایند. علاوه بر این دبیران نیز می‌تواند بازخورد ها و گزارش های خود را در آن ثبت کرده تا به سمع و نظر اولیا برسد.
چالش ها در مسیر ایجاد اینترنت اشیا (IoT) ایمن
یکی از اصلی ترین چالش ها در IoT (اینترنت اشیا) امنیت داده ها می‌باشد. با وجود میلیون ها دستگاه متصل این تکنولوژی باز هم یک هدف بزرگ برای هکر ها می‌باشد. بیشتر دستگاه های IoT در مقابل حملات DDoS در امان نبوده و می‌توانند تحت تاثیر قرار گیرند. در این حملات میلیون ها درخواست به یک باره به سمت مقصد روانه خواهد شد. این کار باعث ایجاد اختلال در روند کاری سیستم و حتی زندگی روزمره افراد خواهد شد.
علاوه بر این، دستگاه های اینترنت اشیا با امنیت پایین یا نا ایمن، هدف سهل و آسانی برای هکر ها بوده تا از امنیت ضعیفی که دارند به نیت بد سوء استفاده نمایند. ماهیت غیر متمرکز شبکه بلاک چین به این معنی است که دستگاه در این شبکه مداوما به شبکه بلاک چین متصل می‌شود تا در فرآیند تجمیع شرکت نماید.
همیشه در ارتباط و متصل بودن دستگاه های IoT خود عاملی برای اثر پذیر بودن حملات امنیتی خواهد بود. نهایتا قابلیت مقیاس پذیری و اطمینان از موارد مهم در کاربرد های اینترنت اشیا می‌باشد. با استفاده از فناوری Blockchain با ایمن تر کردن و کارآمد کردن دستگاه های اینترنت اشیا می‌توان بر این چالش ها فائق آمد. بدلیل اینکه دستگاه های IoT دارای استاندارد های احراز هویت نمی‌باشند، زیر ساخت های اصلی و حیاتی آن آسیب پذیر می‌باشد.
از بلاک چین می‌توان برای اطمینان از یکپارچگی اطلاعات سنسور ها استفاده کرد. در نتیجه از تکرار دیتا های بد و مخرب جلوگیری به عمل آورد. علاوه بر ایمن کردن دیتا ها، بلاک چین اجازه می‌هد دستگاه ها بصورت منحصر به فرد معرفی و شناسایی شوند. این قابلیت برای اطمینان از امنیت دستگاه های اینترنت اشیا امری حیاتی می‌باشد.
غیر متمرکز کردن شبکه های IoT (اینترنت اشیا)
دلایل و مزایای زیادی برای استفاده از بلاک چین در راستای غیر متمرکز کردن شبکه های IoT وجود دارد. اکثر شبکه های اینترنت اشیا بصورت سیستم های متمرکز استفاده می‌شوند که باعث افزایش هزینه و گران شدن آن شده و نیازمند سرور های قوی خواهد بود. استفاده از سرور های ابری باعث ایجاد اختلال و مختل کردن کل شبکه شود که امری حیاتی در کاربرد های مهم می‌باشد.
با این وجود استفاده از بلاک چین می‌تواند باعث کاهش هزینه ها و افزایش کارایی سیستم شود. با غیر متمرکز کردن شبکه های اینترنت اشیا می‌توان منابع را بجای یک بار خرید، به اشتراک گذاشت. یکی دیگر از مزایای استفاده از بلاک چین در اینترنت اشیا قابلیت تسهیل در ارتباطات ماشین به ماشین می‌باشد.
به دلیلی ماهیت توزیع شده این فناوری، تبادلات ثبت شده در یک بلاک چین توسط منابع متعدد تاید شده و خطراتی نظیر جلع و دستکاری را کاهش خواهند داد. بهرحال تا زمانی که Blockchain یک تکنولوژی نوظهور باشد، ترکیب آن با اینترنت اشیا نیز همچنان دارای چالش هایی می‌باشد.
مزایای بلاک چین در اینترنت اشیا
یکی از بارز ترین ویژگی های Blockchain در هر صنعت و کاربردی، توانایی این فناوری در ایمن سازی دیتا ها و خنثی کردن حملات سایبری هکر ها می‌باشد. بلاک چین از مقادیری دیتا تشکیل شده که با رمزگذاری قفل و ایمن شده اند. هنگامی که این بلوک ها (Block) به یکدیگر متصل شوند (chain)، اعضا یا Node های بلاک چین (Blockchain) به آسودگی می‌توانند تمام دیتا ها را مشاهده نمایند.
استفاده غیر متمرکز برای ذخیره کردن اطلاعات در دستگاه های IoT این امکان را فراهم می‌کند تا اطلاعات را ایمن ساخته و در نتیجه هزینه های مربوط به نگهداری، مدیریت و انتقال دیتا را کاهش داد. اکثر پلتفرم های اینترنت اشیا مبتنی بر معماری های Client-Server و Hub-and-Sopke می‌باشند که برای تبادل مستلزم وجود یک مرجع مرکزی می‌باشند. به همین دلیل، توسعه دهندگان پلتفرم های IoT، باید از اینکه پلتفرم آنها با شبکه های بلاک چین سازگار باشداطمینان حاصل نمایند.
رویکرد Blockchain
چندین مشکل در استفاده از معماری Client-Server در اینترنت اشیا وجود دارد. مثلا کنترل ضعیف دسترسی و همچنین این معماری باعث فراهم نمودن بستری مناسب برای حملات سایبری به دستگاه IoT خواهد بود. حملات DDoS با پر کردن ترافیک اینترنتی هدف مورد نظر، باعث ایجاد اختلال در ترافیک نرمال دستگاه های متصل خواهد شد.
تکنولوژی Blockchain برای مشکل مطرح شده راه حلی را ارائه می‌دهد. معماری امنیتی توزیع شده این فناوری هر دستگاه موجود در شبکه را ایمن می‌سازد و از ماهیت متمرکز پیاده سازی های سنتی IoT جلوگیری به عمل می‌آورد. یکی دیگر از مشکلات بالقوه در خصوص یکپارچگی IoT و Blockchain، نفوذ و تاثیر آن بر امنیت دیتا است. پروتکل های مبتنی بر TLS نظیر MQTT و CoAP به مدیریت متمرکز و زیرساخت های کلیدی و اصلی برای اطمینان از یکپارچگی تبادلات دیتا ها متکی می‌باشند.
شبکه های Blockchain، از سوی دیگر می‌توانند به دستگاه این اجازه را دهند که GUID و جفت کلید نامتقارن اختصاصی خود را داشته باشند. این قابلیت باعث کاهش زمان مورد نیاز برای پردازش دیتا می‌شود. این امر تکنولوژی Blockchain را انتخابی مناسب و جذاب برای اینترنت اشیا (IoT) می‌کند.
چالش های بلاک چین و اینترنت اشیا
بلاک چین و اینترنت اشیا ممکن است هدف مشابه ای داشته باشند. اما چالش های مهمی مربوط به این تکنولوژی ها وجود دارد. هنگامی که Blockchain نیاز به سرورس های متمرکز را از بین می‌برد، تغییر ناپذیری قرارداد های هوشمند مشکل ساز می‌باشد. پس از استقرار آنهار را نمی‌توان تغییر داد. لذا در معرض مشکل خواهند بود.
توسعه دادن ابزار و روش هایی برای بررسی قرارداد های هوشمند برای اجرای موفقیت آمیز بلاک چین برای اینترنت اشیا مهم و حیاتی است. محیط نظارتی فعلی و موجود نیز خود عاملی است که بکارگیری Blockchain در اینترنت اشیا را چالشی تر کند. مسائل زیادی در ارتباط با امنیت در اینترنت اشیا وجود دارد. سنسور های دستگاه ممکن است در معرض خطر قرار گرفته و امنیت تبادلات دیتا را دچاز تزلزل کنند. همچنین، یکپارچگی دستگاه های IoT برای جلوگیری از مداخلات خارجی نیز ضروری است.
با وجود این چالش ها، بلاک چین و اینترنت اشیا گام های مهمی در راستای مرتفع کردن این مشکلات برداشته اند. بلاک چین به شرکت ها و کاربران این قابلیت را می‌دهد که فناوری های جدید IoT را در حالیکه خطرات امنیتی را به حداقل می‌رسانند پیاده سازی نماید.
کاربرد های Blockchain در IoT
برخی موارد کاربرد فناوری بلاک چین در اینترنت اشیا می‌تواند شامل مواردی نظیر عناوین زیر باشد.
- زنجیره تامین/قرارداد های هوشمند: کالا ها و مواد فاسد شدنی نظیر مواد عذایی در هنگام قرارگیری در شبکه حمل و نقل و انبار داری، ممکن است در دما های مختلف و در معرض نور شدید قرار گیرند. با ترکیب اینترنت اشیا و بلاک چین، این مسیر و فرآیند قابل نظارت و بررسی خواهد بود. لذا موقعیت و دمای محصولات بدست آمده را می‌توان در شبکه بلاک چین ذخیره کرد و نهایتا به هنگام رسیدن به مقصد آنها را بررسی و مطالعه کرد. چنانچه دارای مغایرت با معیار های استاندارد باشد می‌توان نسبت به عودت یا عدم استفاده از آنها اقدام کرد.
- اجاره وسایل نقلیه: با استفاده از سنسور های IoT در کامیون ها، شرکت های حمل و نقل وسایل نقلیه سنگین یا سایر می‌توانند هزینه های بار یا اجاره را متناسب با بار، مسافت پیموده و سایر شرایط محاسبه نمایند.
- عملیات میادن نفتی و خدمات میدانی: با قرار دادن سنسور های اینترنت اشیا در چاه یا میادین شرکت های نفتی یا مشابه آن می‌توانند با آنالیز دیتا های بدست آمده برنامه ریزی های مناسبی جهت استخراج یا حمل و نقل آن ها انجام دهند. از این رو کم و کاستی ها احتمالی کاهش خواهد یافت.
نتیجه گیری
در این مطلب به بیان کاربرد و دلیل استفاده از تکنولوژی Blockchain در اینترنت اشیا (IoT) و مزایایی که در اثر استفاده از آن خواهد داشت پرداخته شد. استفاده از فناوری بلاک چین در پروژه ها و دستگاه های مبتنی بر اینترنت اشیا باعث افزایش امنیت و ارتقا آن در سیستم خواهد شد.
امیدوارم از این آموزش کمال بهره را برده باشید. در صورتی که هرگونه نظر یا سوال داشتید درباره این آموزش لطفا اون رو در انتهای همین صفحه در قسمت دیدگاه ها قرار بدید. در کوتاه ترین زمان ممکن به اون ها پاسخ خواهم داد. اگر این مطلب براتون مفید بود، اون رو حتما به اشتراک بگذارید. همینطور میتونید این آموزش را پس از اجرای عملی توی اینستاگرام با هشتگ microelecom# به اشتراک بگذارید و پیج مایکروالکام (microelecom@) رو هم منشن کنید.
درود بر شما عالی بود
از اینکه مطلب مفید بوده خوشحالم. موفق باشید.
اگر تجربه ای دارید شما هم بفرمایید.