CC BY
59УДК 004.75
Степанов И.Е.
магистрант кафедры «Информационные технологии», Институт математики и информатики Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
(г. Якутск, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ДАННЫХ В ИНТЕРНЕТЕ ВЕЩЕЙ
Аннотация: в работе рассматривается возросшую популярность интернета вещей (1оТ) и его широкое применение в различных сферах жизни. Однако, сбор и хранение данных в 1оТ сопряжены с рядом сложностей, таких как отсутствие стандартов, несовместимость устройств и протоколов, а также проблемы информационной безопасности. Для решения этих проблем статья предлагает использовать технологию блокчейн.
Ключевые слова: интернет вещей, блокчейн, сбор данных, хранение данных, технология.
В настоящее время интернет вещей (IoT) становится все более популярным и широко используется в различных сферах жизни, таких как здравоохранение, транспорт, сельское хозяйство и многие другие. Однако сбор и хранение данных окружений IoT являются сложными задачами, требующими решения множества проблем, таких как отсутствие стандартов, несовместимость устройств и различных протоколов связи, а также уязвимости информационной безопасности.
Технологии IoT являются базисными для новой промышленной революции (Четвёртая промышленная революция - Индустрия 4.0). Внедрение 1оТ-решений и сервисов способствует значительной оптимизации
производственных и бизнес-процессов, улучшению качества услуг и общего уровня жизни.
Интернет вещей захватит практически каждый сегмент в сфере промышленности, бизнеса, здравоохранения и потребительских товаров. Важно понимать последствия, а также то, почему эти совершенно различные отрасли будут вынуждены изменить свой подход к производству товаров и предоставлению услуг[2].
Число связанных между собой объектов достигло беспрецедентного уровня. При обсуждении развития данной области невозможно не обратить внимание на связанные риски. Диапазон значений достаточно широк, но порядок чисел примерно одинаков. Это подтверждают выводы IoT Analytics. В отчёте консалтинговой компании сказано, что к Интернету вещей было подключено в 2020 году 11,7 млрд устройств, тогда как к обычному интернету - 11 млрд. Недавно корпорация ARM провела исследование, в результате которого было прогнозировано, что к 2035 году количество устройств, подключенных к интернету, достигнет 1 триллиона. Судя по всему, связанные проекты в ближайшем будущем будут продолжать развиваться и увеличивать свой потенциал со скоростью 20% в год.
Для решения этих проблем были разработаны различные подходы, такие как централизованная и децентрализованная системы сбора и хранения данных. Однако они имеют свои ограничения, такие как отсутствие прозрачности и надежности данных.
Однако, сбор и хранение данных в интернете вещей являются сложными задачами, так как они происходят в условиях, где многие устройства работают автономно, без прямого участия человека, а также могут быть уязвимы для кибератак и других видов атак на безопасность. Решением этих проблем может стать использование технологии блокчейн, которая позволяет обеспечить безопасность и надежность хранения и передачи данных.
Блокчейн является книгой децентрализованных данных, обмен которыми выполняется по безопасным каналам [4]. Технология блокчейн позволяет группе выбранных участников обмениваться данными. Облачные сервисы блокчейна дают возможность легко собирать и интегрировать данные транзакций из нескольких источников, а также обмениваться ими. Блокчейн (В1осксИат с англ.яз.) - это цепочка блоков. Все блоки добавляются в последовательном и хронологическом порядке. В каждом блоке хранится информация о всех предыдущих транзакции, временная метка и ссылка на предыдущий блок.
Блокчейн обеспечивает непреложную целостность данных, предоставляя единый источник достоверной информации, и при этом исключает дублирование данных и повышает их безопасность.
Система блокчейна гарантирует отсутствие мошенничества и манипуляций с данными, так как изменения могут быть внесены только при согласии большинства участников. Книга блокчейна может быть передана от одного лица к другому, но ее содержимое невозможно изменить. В случае попытки внести изменения в данные, все участники системы получат уведомление об этом и смогут определить, кто совершил попытку изменения.
Блокчейн представляет собой систему записи истории транзакций, где каждый блок связан с предыдущим и сохраняется в неизменной форме в пиринговой сети. Каждая транзакция в блокчейне имеет уникальный идентификатор или цифровой отпечаток, применяемый с использованием криптографического доверия и гарантий.
Такая последовательность блоков обеспечивает доверие, ответственность, прозрачность и безопасность. Это позволяет компаниям и их торговым партнерам обмениваться данными и получать доступ к ним. Такой механизм называется доверием третьих сторон на основе консенсуса.
Все участники системы вносят зашифрованную запись каждой транзакции в децентрализованную, масштабируемую и гибкую среду, которую нельзя отменить. Блокчейн не требует дополнительных расходов или
посредников. Децентрализованный источник достоверной информации позволяет снизить затраты на доверительные коммерческие операции между сторонами, которые могут не полностью доверять друг другу. В предприятиях широко используется эксклюзивный блокчейн, в котором участники могут присоединиться к сети и внести зашифрованную запись каждой транзакции.
Эта уникальная технология предоставляет множество преимуществ для компаний или групп компаний, которым требуется безопасная и мгновенная запись транзакций, доступная для обмена. Отсутствие единого хранилища данных повышает безопасность и доступность, поскольку отсутствует центральная уязвимая точка.
Можно сказать, что блокчейн - это распределенная база данных, которая одновременно хранится на множестве независимых компьютеров.
Благодаря сквозной неразрывной связи блоков и децентрализации, изменить информацию о прошлых транзакциях становится практически невозможно.
Блоки
Предыдущий хэш -► Предыдущий хэш Предыдущий хэш
Транзакции... Транзакции... Транзакции.
—
Рис 1. Организация цепочки блоков
Использование интернета вещей (1оТ) приводит к огромным объемам данных, которые традиционные информационные технологии просто не могут обработать. Объем, скорость и разнообразие данных, генерируемых 1оТ-сетями, могут стать проблемой для систем предприятия и снизить возможность принимать своевременные решения на основе достоверных данных. Внедрение технологии блокчейна в распределенном реестре может потенциально решить
эти проблемы, обеспечивая масштабируемость, повышенную безопасность и прозрачность:
- Обеспечение надежности данных 1оТ с помощью технологии блокчейн: Технология блокчейн может решить проблемы надежности данных в 1оТ. Каждая транзакция записывается в безопасной и неизменяемой цепочке данных, что обеспечивает прозрачность и безопасность данных.
- Технология блокчейн облегчает отслеживание ошибок в 1оТ: Блокчейн назначает каждому устройству уникальный ключ, что помогает быстро отслеживать нестыковки и обнаруживать ошибки
- Умные контракты для быстрой автоматизации: Умные контракты на базе блокчейн позволяют автоматически авторизовать ответы через сеть, что способствует быстрой автоматизации процессов 1оТ
- Безопасность 1оТ обеспечивается благодаря децентрализации технологии блокчейн: Блокчейн децентрализован, что делает его более безопасным для хранения данных, так как киберпреступники не смогут атаковать один централизованный сервер и испортить данные
- Технология блокчейн облегчает оценку работы сотрудников на основе логов использования 1оТ: Блокчейн позволяет отслеживать действия пользователей, такие как использование устройств, что делает оценку работы сотрудников более объективной и облегчает ее процесс
Например при интеграции 1оТ и блокчейна для бизнеса, он снижает затраты, риски и повышает безопасность:
- повышает безопасность хранения данных 1оТ, затрудняя несанкционированный доступ злоумышленников.
- обеспечивает надежное шифрование данных, делая невозможным их изменение.
- обеспечивает прозрачность, позволяя авторизованным пользователям просматривать прошлые транзакции.
- ускоряет обработку транзакций и координацию между множеством соединенных устройств.
- повышает доверие между участниками и позволяет компаниям сократить издержки за счет удаления служебных данных, связанных с 1оТ.
- создает систему, защищенную от подделок и искажений, что исключает контроль одной организации над всеми данными, собираемыми устройствами 1оТ.
Технология блокчейн имеет широкий спектр применений в интернете вещей (1оТ). Вот некоторые из них:
- Управление и отслеживание цепочки поставок: Блокчейн позволяет создать прозрачную и безопасную систему для отслеживания товаров на каждом этапе цепочки поставок. Это позволяет улучшить эффективность, точность и безопасность процесса доставки товаров от производителя к потребителю.
- Умные контракты и автоматизация: Блокчейн позволяет использовать умные контракты для автоматического выполнения условий и договоренностей в сети 1оТ. Например, умные контракты могут использоваться для автоматического выполнения платежей, управления устройствами и регистрации событий.
- Обеспечение безопасности и конфиденциальности: Блокчейн может обеспечить безопасность и конфиденциальность данных в сети 1оТ. Путем использования шифрования и децентрализованной структуры, блокчейн защищает данные от несанкционированного доступа и манипуляций.
- Управление и аутентификация устройств: Блокчейн может быть использован для управления и аутентификации устройств в сети 1оТ. Это позволяет проверять и подтверждать идентичность устройств, обеспечивая безопасную коммуникацию между ними.
- Распределенное хранение данных: Блокчейн обеспечивает распределенное хранение данных, что повышает отказоустойчивость и надежность сети 1оТ. Каждый участник сети имеет копию блокчейна, что
предотвращает единую точку отказа и обеспечивает сохранность данных в случае отказа узлов.
- Микроплатежи и экономическая модель: Блокчейн позволяет внедрить микроплатежи в сети IoT, где устройства могут проводить финансовые транзакции между собой без посредников. Это открывает новые возможности для экономической модели сети IoT и стимулирует развитие экосистемы.
Применение технологии блокчейн в интернете вещей имеет большой потенциал для улучшения безопасности, эффективности и надежности систем. Однако, необходимо учитывать особенности каждого конкретного случая и правильно настраивать и адаптировать блокчейн-решение для достижения оптимальных результатов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Генкин А., Михеев А. "Блокчейн. Как это работает и что ждет нас завтра." Альпина Паблишер, 2018.
2. Перри Ли. "Internet of Things for Architects / Архитектура интернета вещей." ДМК Пресс, 2019.
3. Свон М. "Блокчейн. Схема новой экономики." Олимп-Бизнес, 2017.
4. Сайт компании Oracle [Электронный ресурс]. URL: https://www.oracle.com/cis/blockchain/what-is-blockchain/ (дата обращения: 31.03.23)
Stepanov I.E.
North-Eastern Federal University (Yakutsk, Russia)
USING BLOCKCHAIN TECHNOLOGY TO ENSURE THE RELIABILITY AND SECURITY OF DATA ON THE INTERNET OF THINGS
Abstract: the paper examines the increased popularity of the Internet of Things (IoT) and its widespread use in various spheres of life. However, the collection and storage of data in the IoT involves a number of difficulties, such as the lack of standards, incompatibility of devices and protocols, as well as information security issues. To solve these problems, the article suggests the use of blockchain technology.
Keywords: internet of things, blockchain, data collection, data storage, technology.
