Internet of Things (IoT) and Blockchain Technology

El Internet de las cosas (IoT) y la tecnología blockchain están transformando la forma en que nos comunicamos e interactuamos, abriendo numerosos ejemplos de cómo los dispositivos conectados pueden beneficiarse del enfoque descentralizado, la transparencia y la trazabilidad, la confiabilidad, las características a prueba de manipulaciones y la automatización que ofrece blockchain.

IoT con blockchain se refiere al uso de un libro de contabilidad digital criptográficamente seguro para autenticar, almacenar y compartir datos generados por dispositivos conectados, de una manera confiable que evite que esos datos se falsifiquen, corrompan o alteren.

Centro Infra ofrece una descripción detallada del Internet de las cosas (IoT) en combinación con blockchain y explica qué pueden ofrecer exactamente ambas tecnologías. Además, revisamos ejemplos clave de cómo IoT y blockchain funcionan juntos en muchas industrias y dominios diferentes, incluidos la seguridad, la atención médica, la cadena de suministro y el Internet industrial de las cosas (IIoT). Finalmente, Centro Infra destaca los principales beneficios y desafíos de integrar blockchain con Internet de las cosas (IoT).

¿Qué es IoT con Blockchain?

Antes de analizar cómo funcionan juntas las dos tecnologías, primero examinemos los conceptos de blockchain e IoT individualmente:

• Internet de las cosas (IoT): se refiere a redes de dispositivos que recopilan datos de sensores y comparten estas mediciones con puertas de enlace o servidores, generalmente a través de Internet, lo que permite la automatización y gestión de numerosos sistemas y procesos.
• Blockchain: un libro de contabilidad digital criptográficamente seguro que mantiene un registro de todas las transacciones que ocurren en la red y sigue un protocolo de consenso para confirmar nuevos bloques (páginas digitales en el libro de contabilidad) que se agregarán a la cadena de bloques.

Al integrar IoT con la tecnología blockchain, los datos de IoT se pueden proteger, autenticar y descentralizar, lo que mejora la confianza, la transparencia, la trazabilidad y la confiabilidad en los procesos y la automatización basados en IoT. La combinación de estas dos tecnologías se puede aplicar para mejorar los sectores de seguridad, atención médica e industrial, así como las cadenas de suministro globales.

En particular, las cadenas de bloques pueden ser públicas (por ejemplo, Bitcoin y Ethereum) o privadas, y el acceso a los datos y a la red de la cadena de bloques está restringido a la cantidad de personas que sea necesaria para el caso de uso específico. Normalmente, las cadenas de bloques privadas se desarrollan con fines organizativos específicos.

Previsiones de mercado: Internet de las cosas (IoT) y Blockchain

A continuación se muestran cinco ejemplos diferentes de cómo se espera que crezca el mercado de Internet de las cosas (IoT) y blockchain en los próximos años:

Nota: CAGR se refiere a la tasa de crecimiento anual compuesta.

¿Cuáles son ejemplos de IoT y Blockchain?

Los ejemplos de IoT y la tecnología blockchain trabajando juntas abarcan muchas industrias y dominios diferentes, incluidos la seguridad, la atención médica, la cadena de suministro y el Internet industrial de las cosas (IIoT).

IoT y Blockchain en Seguridad

IoT y blockchain pueden proteger a organizaciones e individuos de diferentes formas de daño, ya sea utilizando medidas de ciberseguridad para proteger las redes y dispositivos contra el acceso no autorizado o centrándose en la privacidad para proteger la información personal.

Ciberseguridad

Blockchain se puede utilizar para proteger los dispositivos de IoT contra ataques cibernéticos proporcionando varias medidas de seguridad:

• Gestión de identidad y acceso: blockchain permite la creación de una identidad digital segura para cada dispositivo IoT en una red, así como la gestión autenticada del control de acceso para los dispositivos, lo que hace que el acceso o control no autorizado de un dispositivo sea extremadamente difícil.
• Descentralización: las redes blockchain hacen que sea significativamente más complejo para los ciberdelincuentes obtener el control de una red completa, ya que necesitarían comprometer la mayoría de los nodos (por ejemplo, computadoras y dispositivos IoT) de la red, en lugar de un solo servidor.
• Inmutabilidad: blockchain crea un registro permanente e inalterable de transacciones y datos. Esto dificulta que los ciberataques modifiquen o corrompan los datos almacenados en la cadena de bloques, ya que la red detectará y rechazará cualquier cambio realizado en los datos. En el contexto de IoT, los datos incorrectos o poco fiables tendrían consecuencias negativas para muchas aplicaciones, como los sistemas de control industrial, porque los datos corruptos pueden provocar fallos de funcionamiento en los dispositivos y conducir a una toma de decisiones incorrecta, particularmente cuando se trata de automatización
• Contratos inteligentes: el software se puede utilizar para facilitar o hacer cumplir digitalmente un acuerdo basado en reglas entre las partes que realizan una transacción, una vez que un dispositivo IoT cumpla ciertas condiciones. Dado que los contratos inteligentes se ejecutan en una red descentralizada, se pueden utilizar para garantizar la recopilación y el almacenamiento seguros de datos mediante un dispositivo de IoT. Juntas, estas características hacen que sea mucho más complicado generar registros falsificados o cometer transacciones fraudulentas.

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Privacidad

Los dispositivos IoT integrados con blockchain pueden mejorar la privacidad. Los sistemas basados ​​en blockchain hacen posibles transacciones seudónimas y anónimas, protegiendo la identidad de los propietarios o usuarios de los dispositivos. Además, blockchain permite una “prueba de conocimiento cero”, lo que permite la autenticación sin revelar los datos subyacentes, como la información de identificación personal.

Juntas, estas características de identidad y autenticación facilitan contratos inteligentes que preservan la privacidad, que pueden utilizar datos de dispositivos IoT para automatizar y hacer cumplir acuerdos basados ​​en reglas, sin necesidad de revelar información personal.

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IoT y Blockchain en la atención sanitaria

La tecnología IoT y blockchain pueden coexistir en muchos casos de uso complementarios en la atención sanitaria. Como ejemplos ilustrativos, considere los siguientes dos escenarios de IoT y blockchain: i) distribución farmacéutica y ii) sistemas de donación de sangre y órganos.

Distribución farmacéutica

Un distribuidor farmacéutico tiene que transportar un medicamento a largas distancias y el medicamento debe almacenarse a una temperatura específica: entre 50 y 60 grados Fahrenheit (10 a 15,5 grados Celsius). Con sensores IoT y la autenticación blockchain, el fabricante de medicamentos puede garantizar que las condiciones necesarias se mantuvieron realmente durante todo el proceso de transporte. Además, mediante el uso de un contrato inteligente, el pago al distribuidor podría ser contingente y aplicarse automáticamente en función de que el medicamento se envíe correctamente, de acuerdo con reglas predefinidas.

¿Cómo es eso? Los sensores de temperatura pueden rastrear la temperatura ambiente de almacenamiento para cada caja de medicamentos, recopilando y almacenando periódicamente los valores de temperatura en una cadena de bloques, a intervalos regulares. Estos sensores de IoT también se pueden diseñar para que sean a prueba de manipulaciones, registrando cualquier error, desviaciones o restablecimientos en la cadena de bloques.

Dado que los datos registrados en la cadena de bloques no se pueden falsificar ni alterar, la confianza y la transparencia aumentan enormemente. Además de proporcionar control y monitoreo de calidad efectivos, esta solución tiene el beneficio adicional de reducir o eliminar la necesidad de inspecciones por muestreo. Con este fin, los programas de análisis pueden identificar y señalar instantáneamente cualquier problema en los valores de temperatura registrados por los sensores de IoT, hasta el nivel de un caso individual.

Sistemas de donación de sangre y órganos

Los sistemas de donación de sangre y órganos pueden utilizar sensores y dispositivos de IoT (por ejemplo, etiquetas RFID) para monitorear parámetros críticos (por ejemplo, temperatura, integridad de los sellos, exposición a la luz), mientras que blockchain puede autenticar y proteger estos datos. La combinación de IoT y blockchain mejora la comunicación, la transparencia, la trazabilidad y la privacidad entre donantes, médicos, instalaciones médicas y destinatarios.

Con este tipo de datos autenticados por blockchain de dispositivos médicos de IoT (como glucómetros e implantes), los médicos, los pacientes, los laboratorios y los proveedores de seguros también pueden garantizar que los datos que se comparten sean únicos, precisos y verificados. Esto se debe a que los datos almacenados en una cadena de bloques son inmutables y no se pueden modificar.

IoT y Blockchain en la cadena de suministro

Un automóvil estándar se fabrica a partir de aproximadamente 30.000 piezas, procedentes de alrededor de 1.000 proveedores. Mientras que un avión de pasajeros típico puede comprender de cientos de miles a millones de piezas de decenas de miles de proveedores. Como tal, es fácil apreciar la complejidad de rastrear y verificar quién hizo qué: cuándo, cómo y dónde.

IoT y blockchain pueden mejorar la eficiencia de la cadena de suministro de muchas maneras, como el abastecimiento, las adquisiciones y la logística:

Abastecimiento y adquisiciones

Un fabricante de automóviles o aviones adquirirá una pieza con cientos de subcomponentes que provienen de docenas de proveedores de niveles 2, 3 y 4. Los sensores de IoT en la línea de ensamblaje de cada uno de estos proveedores directos pueden recopilar datos para verificar la calidad y la integridad no solo de los subcomponentes, sino también de los procesos mediante los cuales se fabricó cada subcomponente.

La red blockchain descentralizada ayuda a proporcionar transparencia a los datos de esta línea de ensamblaje, lo que permite a todos los participantes autorizados rastrear el historial de cada componente, desde el fabricante del equipo original (OEM) hasta los proveedores directos e incluso los clientes finales.

En última instancia, los datos transparentes de la línea de montaje pueden potenciar conocimientos e intervenciones que reduzcan el desperdicio (por ejemplo, sobreproducción y defectos), prevengan piezas falsificadas y aceleren todo el proceso. El seguimiento de la historia y el origen de un producto, a menudo llamado “seguimiento de procedencia”, también mejora la confianza entre los diferentes participantes en la cadena de suministro. Es importante destacar que esta información de procedencia se registra y almacena de forma inmutable en la red blockchain.

Logística

En logística, la red blockchain descentralizada, en combinación con dispositivos IoT – como sensores, GPS y etiquetas RFID – permiten el seguimiento en tiempo real de la posición, el movimiento, la velocidad y las condiciones ambientales de los envíos. Si bien estos dispositivos de IoT se pueden conectar a paquetes o vehículos para generar datos de seguimiento, blockchain ayuda a mejorar la credibilidad, la seguridad y la transparencia de estos datos al mantener un libro de contabilidad digital de todos los movimientos de los paquetes y vehículos.

En general, la tecnología IoT y blockchain pueden facilitar una mejor gestión de las operaciones logísticas, lo que se traduce en mejores tiempos de entrega, costos reducidos y una mayor eficiencia para las empresas de logística.

Internet industrial de las cosas (IIoT) y Blockchain

Blockchain tiene distintos beneficios para mejorar y desbloquear casos de uso de IoT industrial, conocidos como Internet industrial de las cosas (IIoT), específicamente, los ejemplos incluyen:

• Autenticación: con miles de millones de puntos de datos registrados desde miles o incluso millones de sensores IIoT, blockchain introduce una autenticación muy necesaria para los datos, garantizando que sean seguros y a prueba de manipulaciones en un libro de contabilidad descentralizado de transacciones de datos. Como tal, blockchain ayuda a los casos de uso de IIoT a cumplir con sus requisitos regulatorios, de auditoría y de cumplimiento.
• Automatización: al automatizar procesos complejos y lógica empresarial, los contratos inteligentes impulsados por blockchain aumentan la eficiencia y reducen los errores humanos. Por ejemplo, los sensores IIoT pueden rastrear los niveles de inventario de cientos de piezas en una operación de fabricación compleja y generar automáticamente tarjetas de trabajo, solicitudes de producción u órdenes de compra, siempre que se cumplan ciertas condiciones predefinidas. Si los niveles de inventario son bajos, los contratos inteligentes pueden ejecutar una nueva orden de compra para autorizar la adquisición de inventario adicional.
• Reducción de costos: a través de la automatización de los procesos IIoT, blockchain puede ayudar a optimizar las operaciones de la cadena de suministro industrial y reducir la necesidad de intermediarios e intervención humana. A su vez, la combinación de IIoT y blockchain puede reducir costos y mejorar la eficiencia

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Mantenimiento predictivo

La capacidad de Blockchain para proporcionar datos anónimos pero auténticos abre las puertas a beneficios como la agregación de datos y el análisis predictivo que de otro modo no habrían sido posibles. Por ejemplo, un pequeño fabricante de envases y embotellados solo podría recopilar datos de dispositivos y sensores de IoT dentro de sus propias operaciones. Por lo tanto, si tuvieran que enfrentarse a averías de compresores o transportadores en su fábrica, es posible que no tengan puntos de datos adecuados para el mantenimiento predictivo impulsado por inteligencia artificial.

Al agregar datos similares y anónimos de varios pequeños fabricantes de envases y embotellados en una cadena de bloques, los proveedores externos de herramientas de software predictivo y servicios de mantenimiento podrían obtener suficiente información para mejorar la eficiencia de todos los fabricantes. Por lo tanto, incluso las pequeñas empresas obtendrían los beneficios de reemplazar y reparar equipos de manera predictiva antes de que ocurran fallas, evitando costosas demoras y tiempos de inactividad. Al mismo tiempo, estas empresas individuales seguirían garantizando que sus datos patentados de IoT se mantengan confidenciales.

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Beneficios y desafíos de IoT y Blockchain

Según una [encuesta] reciente de Gartner (https://blogs.gartner.com/avivah-litan/2019/12/05/iot-integration-sweet-spot-blockchain-per-gartner-survey/), el 75% de los adoptantes de tecnología IoT en los EE. UU. ya han implementado blockchain en sus pila de tecnología, o planean hacerlo durante el próximo año.

La integración de blockchain con Internet de las cosas (IoT) puede ofrecer numerosos beneficios, como mejorar la transparencia, la trazabilidad, la confiabilidad y la automatización. Sin embargo, combinar las dos tecnologías también conlleva desafíos, como la escalabilidad, la interoperabilidad y el consumo de energía.

Beneficios de IoT y Blockchain

Los beneficios de combinar la tecnología IoT y blockchain son un enfoque descentralizado, transparencia y trazabilidad, confiabilidad, características a prueba de manipulaciones y transacciones automatizadas.

1) Descentralizado

Los dispositivos de IoT generan grandes cantidades de datos que pueden almacenarse y gestionarse de forma segura mediante la tecnología blockchain. Al aprovechar las redes descentralizadas, en lugar de servidores en la nube centralizados, los datos no están controlados por ninguna entidad o proveedor de servicios (por ejemplo, Amazon Web Services) y pueden estar más seguros contra ataques cibernéticos y violaciones de datos.

2) Transparencia y Trazabilidad

Blockchain permite un registro inmutable de las transacciones, lo que garantiza la transparencia y la trazabilidad de los datos generados por los dispositivos IoT. Juntas, estas características mejoran la capacidad de analizar los datos recopilados por los dispositivos de IoT y, al mismo tiempo, facilitan la identificación del origen de cualquier problema o error en la red de IoT, o en los propios dispositivos, lo que permite una resolución rápida.

3) Fiabilidad

Blockchain proporciona una infraestructura tolerante a fallas para IoT, lo que permite que los dispositivos funcionen sin problemas incluso después de la falla de uno o más nodos (por ejemplo, computadoras y dispositivos) en la red. Además, blockchain emplea medidas de redundancia, como la creación de múltiples copias de seguridad de los datos, para mejorar aún más su confiabilidad.

4) A prueba de manipulaciones

Blockchain utiliza algoritmos de consenso y funciones hash para dificultar que cualquiera pueda alterar los datos generados por los dispositivos IoT, proporcionando una mayor confianza en la precisión e integridad de los datos. Los algoritmos de consenso, como “prueba de trabajo” o “prueba de participación”, validan transacciones y agregan bloques a la cadena. Mientras que las funciones hash vinculan bloques en la cadena, lo que dificulta que alguien altere los datos de un bloque.

5) Transacciones automatizadas

Los dispositivos de IoT se pueden programar para activar automáticamente transacciones en la cadena de bloques, lo que lleva a procesos más eficientes y optimizados. Estas transacciones se pueden ejecutar mediante un contrato inteligente, que es un software que facilita un acuerdo basado en reglas entre las partes que realizan la transacción. Los contratos inteligentes tienen una amplia variedad de aplicaciones, desde la ejecución automática de órdenes de compra en la fabricación hasta la asignación automática de recursos como mano de obra, energía y materias primas en una cadena de suministro.

Desafíos de IoT y Blockchain

Los desafíos de combinar la tecnología IoT y blockchain son la escalabilidad, la computación y el almacenamiento, la interoperabilidad y el consumo de energía.

1) Escalabilidad

IoT genera cantidades masivas de datos, lo que puede representar un desafío para las redes blockchain en términos de rendimiento y latencia. Algunas cadenas de bloques establecidas, como Bitcoin, tienen un rendimiento limitado, con un rendimiento promedio actual de ~7 transacciones por segundo (tps). Además, las redes blockchain se ven obstaculizadas por una mayor latencia, ya que el tiempo promedio que tardan las transacciones en procesarse y verificarse en una blockchain es de 10 minutos, lo que conduce a un menor rendimiento de los dispositivos IoT.

2) Computación y almacenamiento

Los dispositivos de IoT suelen estar diseñados para ser pequeños, de bajo costo y de bajo consumo, y su objetivo principal es recopilar y transmitir datos. Como resultado, los dispositivos de IoT a menudo tienen capacidades de computación y almacenamiento limitadas, lo que significa que pueden tener dificultades para ejecutar aplicaciones de software blockchain exigentes y procesar/almacenar grandes cantidades de datos. Lo problemático es que la cadena de bloques necesita una potencia informática significativa para realizar los complejos cálculos matemáticos necesarios para validar las transacciones, así como el almacenamiento, porque cada nodo de la red debe mantener una copia de la cadena de bloques completa. El uso cada vez mayor de la computación de borde por parte de IoT podría resolver este problema de computación y almacenamiento.

3) Interoperabilidad

Los dispositivos de IoT pueden utilizar diferentes protocolos y estándares (por ejemplo, MQTT y HTTP), lo que dificulta su integración en una red blockchain común. Actualmente, sólo hay una pequeña cantidad de estándares disponibles para la integración de IoT y blockchain, lo que lleva a una interoperabilidad reducida. Por ejemplo, Ethereum, una plataforma blockchain, ofrece la capacidad de crear aplicaciones de IoT mediante la utilización de su red blockchain.

4) Consumo de energía

El consumo de energía asociado con el funcionamiento de una red blockchain puede ser significativo, dependiendo del algoritmo de consenso utilizado, lo que dificulta la operación de redes de IoT a gran escala con una cantidad significativa de nodos. Los algoritmos de consenso de “prueba de trabajo”, como el utilizado por Bitcoin, consumen grandes cantidades de energía porque requieren una potencia computacional significativa. Mientras que los algoritmos de consenso de “prueba de participación”, como el utilizado por Ethereum, consumen relativamente menos energía, ya que no requieren cálculos intensivos.