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IoT e Blockchain, così si fa la vera digital transformation

Come e perché le Blockchain sono in grado di guidare l’evoluzione degli ambienti IoT in modo efficace ed efficiente


La dimensione del mercato della tecnologia del web degli oggetti continua a crescere. Secondo le stime dell’analista indiano MarketsandMarkets, il mercato IoT, in termini di valore, è destinato a crescere a un tasso medio annuo composito (CAGR) del 32,4%, passando dagli attuali 130 miliardi di dollari a 883,5 nel 2020. Per quella data saranno circa 34 miliardi i device smart connessi a Internet (24 miliardi di oggetti IoT e 10 miliardi di device più tradizionali come smartphone, tablet, smartwatch…), contro gli attuali 10 miliardi, e le Blockchain rappresenteranno l’infrastruttura di riferimento per l’operatività di questa “ragnatela di oggetti intelligenti”.

L’Internet delle cose (IoT) fonde mondi fisici e virtuali nella creazione di ambienti intelligenti. Con il progressivo ampliamento del business legato a questo tipo di ambienti, però, si moltiplicano le sfide tecnologiche e le implicazioni legate alla sicurezza e all’interoperabilità di architetture IoT sempre più capillari. Ecco perché sono in molti a pensare che la tecnologia del trust distribuito sia l’unica in grado di assicurare scalabilità, rispetto della privacy e affidabilità agli ambienti IoT in crescita. Secondo Cisco, entro il 2020 ci saranno 50 miliardi di dispositivi online. Con così tanti oggetti collegati, tutti che necessitano di inviare e ricevere istruzioni per accendersi, spegnersi e funzionare, l’ammontare di dati che transitano (e a volte intasano) le reti aziendali e pubbliche è destinato a esplodere, con costi di gestione che non hanno avuto uguali in passato.

Altri problemi riguardano come esattamente si sarà in grado di monitorare e gestire miliardi di dispositivi collegati, memorizzare i metadati che questi dispositivi producono e fare tutto questo in modo affidabile e sicuro.

 

Le Blockchain si candidano al ruolo di applicazione chiave per l’Industrial IoT. La tecnologia in questione può essere utilizzata per tracciare miliardi di dispositivi collegati, consentono l'elaborazione delle transazioni che questi producono e il coordinamento tra i device fisici. Questo approccio decentralizzato eliminerebbe i punti di guasto (failure) delle reti tradizionali, facilitando la creazione di un ecosistema più resiliente sul quale potranno operare i dispositivi smart. Gli algoritmi crittografici utilizzati dalle Blockchain, inoltre, permetterebbero di aumentare la tutela dei dati dei consumatori privati.

L’Internet of Things (IoT) rappresenta il primo passo verso la piena digitalizzazione della nostra società, specie se abbinato alle Blockchain per creare una rete dove tutti i miliardi di oggetti che noi tutti usiamo sono interconnessi mediante reti di comunicazione agli altri oggetti e sistemi IT, oltre che all’ambiente circostante.

 

Ripensare l’infrastruttura IT

shutterstock_444379759Gli oggetti intelligenti connessi richiedono alle aziende di ripensare completamente l’infrastruttura tecnologica. Questo "stack tecnologico" è composto da strati multipli di software d’integrazione, connettività, infrastruttura, servizi cloud e sicurezza. Costruire e sostenere lo stack tecnologico richiede una serie di nuove competenze che vanno dallo sviluppo software all’ingegneria dei sistemi, dall’analisi dei dati alla sicurezza online. L’esperienza maturata a livello di ingegneria dei sistemi e sviluppo software è essenziale per integrare l'hardware di un prodotto, le componenti elettroniche, il software, i sistemi operativi e la connettività. Si tratta, però, di competenze molto varie, spesso non presenti nelle aziende manifatturiere, ma che dovranno essere considerate nel momento in cui verranno presi in considerazioni progetti per l'Industry 4.0 e per tanti ambiti applicativi dell'Internet of Things.

Al momento, tutti gli ecosistemi IoT dipendono da comunicazioni client/server, broker di fiducia centralizzati, protocolli come SSL (Secure Socket Layer), TLS (Transport Layer Security) o meccanismi come Public Key Infrastructure (PKI) per identificare i nodi della rete e controllare il sistema delle comunicazioni. Queste tecnologie hanno dimostrato il loro valore per la comunicazione tra dispositivi generici di elaborazione per anni e continueranno a rispondere alle esigenze degli ecosistemi IoT chiusi e limitati, come le smart home. Ma con la progressiva crescita del fenomeno IoT, le reti centralizzate diventeranno presto un collo di bottiglia, causando ritardi e guasti negli scambi critici a causa dell’eccessivo congestionamento del traffico di rete. Immaginate cosa accadrebbe se un defibrillatore smart non riuscisse a ricevere in tempo un comando, quindi non fosse in grado di operare, perché la rete è intasata dalle comunicazioni M2M (Machine-to-Machine) tra lavastoviglie, tostapane, frigorifero e luci.

 

Il decentramento delle reti IoT

shutterstock_115512151Una soluzione potrebbe essere quella di decentrare le reti IoT per migliorarne la velocità e la connettività. In molti casi, sostituendo la connettività over-the-Internet nella comunicazione locale tra i dispositivi si potrà aumentare la velocità e l'efficienza delle reti IoT nel loro complesso. Dopo tutto perché un comando tra uno smartphone e l’interruttore della luce deve passare attraverso la rete Internet?

Tuttavia, decentralizzare una rete IoT non è facile. Esistono problemi oggettivi legati alla sicurezza. Come si fa a fare garantire che le comunicazioni tra i dispositivi siano realmente protette? Gli oggetti smart dovrebbero essere in grado di comunicare in modalità peer-to-peer (P2P) e garantire la sicurezza e l'integrità delle comunicazioni senza che questo debba dipendere da un’entità o da un sistema di controllo centralizzato. Il sistema ideale dovrebbe essere in grado di proteggere la rete e l'ecosistema IoT contro i tentativi di spoofing dei dispositivi o gli attacchi del tipo man-in-the-middle, garantendo che ogni comando e messaggio che viene scambiato tra i nodi di una rete provenga da una fonte attendibile e venga ricevuto dal giusto destinatario.

I casi d’uso delle reti IoT basati su Blockchain

Fortunatamente, il problema del decentramento è già stato risolto dalla Blockchain. La natura decentralizzata e sicura delle Blockchain ne fanno una tecnologia ideale per la comunicazione tra i singoli nodi di una rete IoT, tanto che è già stata abbracciata da alcuni dei marchi leader nel campo delle tecnologie IoT aziendali. Samsung e IBM, per esempio, hanno annunciato la loro piattaforma IoT Blockchain based, ADEPT, allo scorso Consumer Electronics Show (CES) di Las Vegas.

Una volta adattata dagli ambienti IoT, la Blockchain utilizzerà lo stesso meccanismo in uso nelle transazioni finanziarie che stanno alla base della gestione dei Bitcoin per creare record immutabili associati ai dispositivi intelligenti e agli scambi di dati che avvengono tra questi oggetti smart. Ciò consentirà ai device smart di comunicare direttamente, in totale autonomia, e verificare la validità delle transazioni senza la necessità di un’autorità garante centralizzata. I dispositivi verranno registrati nelle Blockchain una volta entrati all’interno di una rete IoT, dopo di che potranno elaborare in autonomia le transazioni.

Ci sono molti casi di utilizzo di comunicazioni Blockchain based. Un white paper pubblicato di recente da IBM e Samsung descrive come una Blockchain permette a una lavatrice di diventare un "dispositivo semi-autonomo” in grado di gestire la propria fornitura materiali di consumo (come detersivo e ammorbidente), l’avvio e lo spegnimento dei programmi, la manutenzione e anche le interazioni con gli altri dispositivi intelligenti della smart home.

Altri domini IoT potranno trarre vantaggio dalla tecnologia Blockchain. Per esempio, un sistema di irrigazione potrà sfruttare la Blockchain per controllare il flusso di acqua in base all'input diretto che riceve dai sensori di segnalazione delle condizioni delle colture. Le piattaforme petrolifere, infine, potranno utilizzare la tecnologia in questione per abilitare la comunicazione tra dispositivi intelligenti e regolare le funzionalità dell’impianto in base alle condizioni atmosferiche.

 

Quali sono le sfide?

A dispetto di tutti i suoi benefici, il modello Blockchain non è scevro da difetti e carenze. Le preoccupazioni principali riguardano la potenza di elaborazione necessaria per eseguire la cifratura di tutti gli oggetti coinvolti in un ecosistema Blockchain based. Gli ecosistemi IoT, inoltre, sono molto variegati. Al contrario delle reti informatiche generiche, i network IoT sono costituiti da dispositivi che hanno differenti capacità di elaborazione e non tutti saranno in grado di eseguire gli stessi algoritmi di cifratura alla velocità desiderata.

Anche lo storage rappresenta un potenziale ostacolo. La Blockchain elimina la necessità di un server centrale per l'archiviazione delle transazioni e degli ID (numeri identificativi) dei dispositivi, ma il registro deve essere memorizzato sui nodi stessi. E il libro mastro aumenterà di dimensioni nel tempo, man mano che aumenta il numero di transazioni e nuovi nodi si aggiungono alla “catena”. Una gestione di queste dimensioni va ben oltre le capacità supportate da una vasta gamma di dispositivi intelligenti. Come i sensori, che hanno quasi sempre una capacità di archiviazione molto bassa.

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Immagini fornite da Shutterstock

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