산업용 IoT 시스템에서 블록체인의 역할 탐색(1부)

2018년의 거의 절반이 지났고 블록체인은 Gartner Hype Cycle의 "환멸의 저점"에 접근하고 있습니다. 그것이 불길하게 들리지만 "블록체인"이 계속해서 많은 언론 보도를 얻고 있기 때문에 임박한 하락에 대해서는 확신하지 못합니다. 많은 사람들에게 블록체인은 시장 못을 찾는 기술 망치입니다. 블록체인에 대해 듣거나 읽었으며 이것이 귀하의 시스템과 관련이 있는지 궁금할 것입니다. 저희도 이에 대해 궁금하여 연구 그룹을 구성하여 좀 더 자세히 알아보기로 결정했습니다.

암호화폐가 계속해서 블록체인의 각광을 앗아가는 동안(그리고 이를 지원하기 위해 엄청난 양의 에너지를 소모함), 노력은 공급망 관리, 재고 관리, 거래 에너지 등과 같은 보다 관련성 있는 산업 사용 사례로 그 어느 때보다 천천히 옮겨가고 있습니다. 전 세계의 중요한 실시간 시스템에서 RTI Connext DDS를 사용하는 경우 RTI의 관심이 필요할 수 있는 기능 목록에서 암호화폐 및 공급망 관리가 높지 않다는 것을 알고 있습니다.

RTI의 은밀하지만 지나치게 활동적인 연구 그룹은 에너지부(DOE)와 협력하여 블록체인을 활용하여 귀사와 같은 산업 시스템을 보호할 수 있는 방법을 조사했습니다. 우리는 육군, 해군, 공군, DARPA, DOE 및 미사일 방어와 함께 많은 고급 연구 노력을 진행하고 있지만 이 블로그는 블록체인에 대한 연구가 실시간 산업 시스템에 어떻게 유용할 수 있는지에 초점을 맞추고 있습니다.

블록체인 기술이란 무엇입니까?

산업용 블록체인에 대한 논의의 장을 마련하기 위해 블록체인 기술을 처음 접하는 분들을 위해 블록체인 기술에 대해 간단히 살펴보겠습니다. 이미 전문가라면 다음 섹션으로 건너뛰세요.

오늘날 우리는 은행, 신용 카드 회사, 공증인 및 기타 기관을 중앙 중재자로 신뢰하여 계약을 처리하거나 우리가 빚진 사람에게 돈을 이체합니다. 온라인 게임에서 우리는 게임 서버를 중앙 중재자로 신뢰하여 우리 자신의 행동에 대해 서버에 보내는 데이터를 기반으로 모든 참여 플레이어 간의 게임 플레이 상태를 발전시킵니다. 산업 시스템에서 진실의 중심은 시스템을 소유하고 관리하는 회사입니다. 이러한 영역과 다른 많은 영역에서 중앙 중재자는 주어진 시스템 내의 모든 데이터에 대한 데이터베이스(블록체인 용어로 "원장")를 관리합니다. 해당 중재자는 다음을 포함하여 원장에 기록되는 내용을 완전히 제어합니다. 원할 경우 원장의 기록을 수정(변조)하는 기능. 악의적인 에이전트는 중재자를 손상시킬 수 있으므로 원장을 조작할 수 있습니다. 따라서 단일 중재자(원장 관리자)는 데이터 무결성 실패의 단일 지점이 될 수 있습니다. 블록체인 기술은 이 원장을 여러 신뢰할 수 없는 사람이 배포하고 관리할 수 있도록 하기 때문에 파괴적입니다. 이 분권화된 솔루션 데이터 무결성을 유지합니다. 분산 원장 관리에 참여하는 각 당사자는 원장의 로컬 사본을 유지 관리합니다. 당사자의 수는 블록체인의 원하는 특성/사용에 따라 크게(수에서 수천까지) 다양할 수 있습니다.

그러면 장부에 무엇을 저장합니까? 첫째, 정보는 (아마도 추측할 수 있듯이) "블록"이라는 청크로 원장에 기록됩니다. 블록은 기업 또는 개인 계약, 보증, 보험 정책, 특허 아이디어, 환자 데이터, 비트코인 ​​구매, 사진, 암호화된 개인 데이터 등 거의 모든 것을 포함할 수 있는 정보 단위로 구성됩니다. 이 데이터는 원하는 경우 암호화됩니다. 그러나 산업용 애플리케이션의 경우에는 센서 데이터, 시스템 상태 및 불변으로 유지하려는 모든 데이터 샘플이 포함될 가능성이 더 큽니다. 정보가 블록으로 청크되는 방식은 실제로 사용 사례에 따라 다릅니다.

체인의 개념 새로 추가된 각 블록은 이전 블록에 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있기 때문에 블록체인 설계의 기본입니다. 과거에 기록된 블록의 내용을 수정하려는 공격자는 all에서 처음부터 기록된 모든 블록도 변경해야 합니다. 체인의 배포된 사본. 블록체인에 사용되는 암호화 기술은 변경 시도를 명확하게 표시합니다. 원장의 분산 복제와 결합하여 "역사의 재작성"을 거의 불가능하게 만듭니다. 공격자는 동시에 모든(또는 대부분의) 복사본을 다시 작성해야 합니다.

블록체인이 언제 필요한가요?

블록체인은 둘 이상의 분산 그룹이 서로 또는 신뢰하지 않는 상황에 적용할 수 있습니다. 일부 중앙 중재자를 신뢰하지 마십시오. 그러나 모든 사람이 데이터를 불변으로 기록하거나 일부 시스템(예:게임, 은행 계좌 등)의 상태 전환에 이해 관계가 있습니다. 대조적으로, 한 당사자만 관련된 시스템에서는 이러한 분산 중재가 문제가 되지 않습니다. 예를 들어, 회사 내에서 과거 데이터가 변조되지 않도록 하는 것이 우려되는 경우 안전한 쓰기 전용 데이터베이스(1회 쓰기 드라이브 활용)로 충분할 수 있습니다. 따라서 애플리케이션에 단일 중앙 중재자와 문제가 없다면 데이터에 대한 불신이 없다면 블록체인이 필요하지 않을 수 있습니다. 그러나 공급망이나 석유 굴착 장치와 같이 여러 회사에서 비즈니스를 수행하는 경우 데이터를 신뢰할 수 있는지 여부에 대한 우려가 있을 수 있습니다.

전통적인 거래 블록체인

이제 여러분이 읽은 대부분의 사용 사례에서 블록체인은 트랜잭션을 적극적으로 기록하는 것입니다. , 즉 거래 블록체인. 이 블록체인 사용 사례의 목적은 한 상태에서 다른 상태로 일부 시스템의 전환을 불변하게 캡처하고 지속하는 것입니다. 예를 들어 금융 거래 영역에서 이러한 상태 전환은 이체가 발생함에 따라 계정 잔액이 변경되는 것입니다. 이것이 데이터 저장소를 데이터베이스가 아니라 원장이라고 하는 이유입니다.

이해해야 할 중요한 점은 트랜잭션이 승인되어 체인에 저장될 때까지 시스템 상태가 진행되지 않는다는 것입니다. 또한 거래가 경쟁할 수 있는 경우(비트코인 이중 지출에 대한 우려와 같이) 처리해야 하는 프로세스에 지연이 발생합니다. 극단적인 예로 비트코인에서 "안전하기 위해" 트랜잭션이 완료되었는지 확인하기 위해 최대 1시간을 기다릴 수 있습니다. 트랜잭션 블록체인의 삽입은 일부 산업 사용 사례에 절대적으로 적합하지만(비록 훨씬 더 짧은 대기 시간을 포함하지만) 이 논의와 이에 대한 솔루션은 향후 블로그로 미루겠습니다.

산업 시스템용 블록체인

내가 여기서 초점을 맞추고 있는 사용 사례에서는 보안 Connext Databus에서 특정 데이터를 가져와 블록체인에 직접 저장합니다. 우리는 데이터를 선택적으로 수집하고 이를 개별적으로 소유되고 보안된 여러 원장에 변경 불가능하게 저장합니다. 우리는 시스템의 상태를 제어하려고 시도하지 않고 단지 그것을 관찰하기 때문에 트랜잭션의 개념이 없습니다. 이는 특허 아이디어, 환자 데이터 및 계약과 같은 것을 블록체인에 저장하기 위한 비실시간 사용 사례와 유사합니다. 스마트 계약을 사용할 수 있지만 데이터가 체인에 추가되는지 여부를 제어하는 ​​데이터 유효성 검사 프로세스의 일부가 아닙니다.

실시간 산업 애플리케이션의 경우 중요한 것은 블록체인이 프로세스 제어 체인의 일부가 아니므로 대기 시간이 발생하지 않는다는 것입니다. 이 기술을 적용하려면 이를 위해 특별히 고유한 블록체인 설계가 필요했습니다. 우리의 디자인은 블록체인으로 알려진 악명 높은 대기 시간과 트랜잭션 특성을 제거할 수 있기 때문에 실시간 산업 시스템에 배포하는 데 훨씬 유리합니다(일관성을 유지하면서). 많은 사용 사례에서 모든 도입된 지연 시간은 채택에 문제가 될 수 있습니다.

이 패러다임은 DDS와 같은 완전히 분산되고 안전한 산업용 데이터 버스에 이상적입니다. 이러한 유형의 블록체인을 통합하는 것은 매우 간단합니다. 다운타임이 전혀 없는 완전한 운영 시스템에도 통합할 수 있습니다. . 시스템에서 블록체인을 사용하는 방법은 블록체인의 설계와 해결하려는 사용 사례에 따라 결정됩니다.

우리가 석유 및 가스 사용 사례에 블록체인을 적용한 방법에 대해 자세히 알아보면서 2부를 읽으십시오. 또한 우리가 구현한 특정 프로토타입을 살펴보고 블록체인이 답의 일부일 뿐인 이유를 설명합니다.