¿Cómo se puede usar blockchain para IoT?

De nuevo tenemos un artículo dedicado a cómo se aplica Blockchain al Internet de las cosas.
No es la primera vez que vemos ambas tecnologías juntas en este blog: en el artículo anterior puedes leer una sencilla introducción a las tecnologías blockchain (o DLT, Distributed ledger technologies).
Precisamente este blog se abrió con un artículo con una propuesta teórica sobre un modelo concreto de blockchain: LSB, un blockchain escalable y ligero para el IoT.
Y por supuesto, uno de los artículos más visitados, The Tangle, el core de IOTA, el blockchain para el IoT por antonomasia.

En esta ocasión te presento una serie de usos de todas estas tecnologías con casos muy concretos descritos en unos cuantos artículos donde podrás ampliar información.

Me he basado en este documento, que es algo más extenso, y del que he extraído y resumido las partes más interesantes

Blockchain for Internet of Things: A Survey

Dai, H.-N., Zheng, Z., & Zhang, Y. (2019). Blockchain for Internet of Things: A Survey. Retrieved from http://arxiv.org/abs/1906.00245

La idea del artículo no es explicar en profundidad cada uno de los casos, pues sería demasiado largo, sino hacer una introducción a cada uno de ellos y proporcionar el enlace para que puedas entrar en los que más te interesen.

Te presento los casos organizados en varias secciones, espero que los disfrutes !

Gestión del acceso a recursos de red y computación

Uno de los usos que más implementaciones puede tener es el acceso a recursos compartidos, con autorización, autenticación y contabilización automáticas (la triple A, AAA).

Comunicaciones 5G y 6G

El mundo de las comunicaciones móviles está cambiando rápidamente con la llegada del famoso 5G y la venidera 6G. Estas tecnologías van a permitir el uso compartido del espectro de radio, donde las compañías operadoras podrán disputarse y ganar acceso a las frecuencias necesarias para dar soporte a sus clientes.

Al usar blockchain para este propósito se elimina una autoridad central y las transacciones se hacen de forma distribuida, automática y seguras.

Este cambio radical en el mercado de las comunicaciones dará lugar a muchas novedades, como la aparición de los microoperadores. Si te interesa este tema, te aconsejo el siguiente artículo: Analysis of Blockchain Use Cases in the Citizens Broadband Radio Service Spectrum Sharing Concept

Gestión de redes y recursos compartidos

En la gestión de redes definidas por software (SDN) y virtualización de funciones de red (NFV) (Diferencia entre SDN y NFV) también tenemos un acceso compartido a recursos que pueden ser gestionados por blockchain.

Como verás, se trata de un caso similar al anterior, donde se pueden llegar a sustituir los sistemas centralizados de configuración y autenticación de usuarios por sistemas distribuidos basados en las DLT.

En la gestión de redes definidas por software (SDN) y virtualización de funciones de red (NFV) (Diferencia entre SDN y NFV) también tenemos un acceso compartido a recursos que pueden ser gestionados por blockchain. Como verás, se trata de un caso similar al anterior, donde se pueden llegar a sustituir los sistemas centralizados de configuración y autenticación de usuarios por sistemas distribuidos basados en las DLT.

En este artículo (DistBlockNet: A Distributed Blockchains-Based Secure SDN Architecture for IoT Networks) se desarrolla una propuesta llamada DistBlockNet para gestionar una red SDN de forma distribuida y descentralizada, usando tecnologías Blockchain.
Con la llegada de la virtualización de funciones de red (NFV) entramos en un mundo nuevo de gestión de redes, donde cualquier función (firewall, compresión, routing, etc) puede aparecer y desaparecer, migrar, cambiar su configuración, etc. Si todo queremos llevarlo de una forma completamente segura, inmutable, trazable, etc …. ¿por qué no usar una tecnología DLT? En este artículo puedes encontrar un buen comienzo para profundizar en el tema (Securing configuration management and migration of virtual network functions using blockchain)

Las redes centradas en el contenido, o CCN, van creciendo poco a poco. Son redes donde lo importante es dónde se encuentra el contenido (replicado en multitud de sitios) y cómo de rápido y seguro es su acceso, sin perder la consistencia de los datos. En estas redes se accede al contenido por su nombre o tipología, y la red se encarga de localizarlo y entregarlo.
Como verás volvemos al mismo concepto: un sistema distribuido que necesita seguridad de acceso, no repudio y autorización.

Otro concepto novedoso, MEC (Mobile Edge Computing), puede que te suene familiar si eres asiduo a este blog. Hemos hablado de él y bordeado su definición en otros artículos anteriores, especialmente cuando hemos tratado temas relacionados con Fog Computing: Openfog, Smartfog y Fog computing, en qué punto estamos
En este artículo (When Mobile Blockchain Meets Edge Computing) presentan una posible solución para aunar computación en dispositivos edge, de manera que procesos tan pesados como el mantenimiento de un blockchain pueda ser realidad en los entornos IoT que se están proponiendo con recursos limitados.

Este otro artículo (Computation Offloading and Content Caching in Wireless Blockchain Networks With Mobile Edge Computing), propone que los dispositivos IoT, con menos recursos computacionales, usen nodos MEC como caché de datos y delegación computacional.

Como habrás visto, todo va dirigido a tener una colaboración automática y segura entre dispositivos que se intercambian información, capacidad de cómputo, funciones de red, etc. Volvemos de nuevo al paradigma del Fog Computing, aunque actualmente pueda recibir más nombres y no tenga características completamente definidas.
En este artículo hay una visión del Fog Computing desde el punto de vista del SDN (Catalyzing Cloud-Fog Interoperation in 5G Wireless Networks: An SDN Approach).
Y en este otro van un paso más allá y nos hablan de VFC (Vehicular Fog Computing, con nodos embarcados en vehículos móviles). Tratan de dar solución al acceso de recursos que no estén en uso y distribución de tareas de computación en vehículos concentrados en alguna zona geográfica. La solución está basada en contratos con recompensas a cambio de ofrecer recursos sobrantes (Computation Resource Allocation and Task Assignment Optimization in Vehicular Fog Computing: A Contract-Matching Approach)

Fabricación y manufactura

Como suele decirse, se han vertido rios de tinta sobre el IoT en la Industria, conocido como IIoT. Hay poco que decir a modo superficial, pero realmente hay mucho que investigar y proponer a nivel profundo. En este artículo (A Blockchain-Based Solution for Enhancing Security and Privacy in Smart Factory) se trata el IoT industrial desde un punto de vista de la seguridad y la privacidad, pues son dos aspectos primordiales a la hora de evaluar una solución de automatización y digitalización industrial.

Cadena de suministro y transporte de mercancías

Uno de los campos donde mayor aplicación se está empezando a ver de las tecnologías DLT es la trazabilidad de los productos: origen de los artículos de lujo, de los ingredientes farmacológicos, de las condiciones del transporte, durabilidad de los alimentos, etc.
En este artículo se hace una revisión de la literatura actual que hay sobre todas estas soluciones. Towards an Ontology-Driven Blockchain Design for Supply Chain Provenance

Industria alimentaria y de consumo

La trazabilidad de los alimentos es sin duda uno de los usos más inmediatos de los que se puede ver beneficiado este sector.
No solamente por los tiempos y lugares donde las mercancías cambian de mano, entre empresas suministradoras, sino que también podemos incluir las condiciones ambientales y de manipulación.
En este estudio de investigación de propone las tecnologías Blockchain como una solución para la simplificación y mejora de la trazabilidad de la carne en el Reino Unido: The acceptance of blockchain technology in meat traceability and transparency

Así, mejorando la trazabilidad desde origen y la seguridad del transporte de alimentos, los clientes finales (como por ejemplo las grandes cadenas de alimentación) pueden asegurar todo el proceso.
Por ejemplo, el autor de este artículo parte de su experiencia personal en la trazabilidad del mercado del café en Colombia para extrapolar la solución a cualquier otro ámbito de la industria alimentaria: Methodological Approach to the Definition of a Blockchain System for the Food Industry Supply Chain Traceability

Mercado eléctrico

De nuevo os remito a artículos anteriores de este blog donde podéis tener una buena introducción a las nuevas tecnologías que se van aplicando a las redes de distribución eléctricas inteligentes, o smart-grids.
Con la aparición de las tecnologías de captación de energía alternativas aparece el concepto de smart grid. En una smart grid los usuarios que produzcan más energía de la que consumen pueden ponerla a la venta, pasándose a ser llamados «prosumers». Sin embargo todo el proceso debe realizarse de manera automática y conservar el anonimato de las transacciones en ciertas partes del sistema. Además, al automatización permitirá también que las redes de distribución sean capaces de predecir cómo balancear las cargas para asegurar el suministro en todo momento.

Gracias a que los Blockchain son distribuidos y carecen de control central, el uso de los mismos parece que cae por su propio peso, pues todos los interesados en el sistema (compañias comercializadoras, productoras, transporte de energía, gobierno y usuarios finales) participarán de un entorno seguro e imparcial
Existen distintos escenarios de intercambio de energía entre productores y consumidores, pero en todos ellos debe primar la seguridad, la transparencia y el anomiato de la transacción. En este artículo proponen un blockchain, llamado «energy blockchain», donde se da solución al intercambio de energía usando DLT (Consortium Blockchain for Secure Energy Trading in Industrial Internet of Things). Proponen soluciones basadas en un sistema de créditos y en la búsqueda del precio óptimo de transacción.
Y en este otro artículo se sigue profundizando, con una propuesta distinta, en la seguridad de las transacciones, la confianza entre participantes, la negociación de los precios, etc (Security and Privacy in Decentralized Energy Trading Through Multi-Signatures, Blockchain and Anonymous Messaging Streams)

Sanidad

En un futuro no muy lejano, el envejecimiento de la población será un problema para los sistemas de sanidad. En este sentido hay muchas iniciativas que están abogando por la telemedicina y telemonitorización de pacientes. El IoT es un gran aporte a todo el asunto, pues nos puede asegurar que desde el dispositivo hasta la entrega del dato se ha mantenido las seguridad completa. Con Blockchain también aseguraremos que los datos provienen de fuentes fiables y los facultativos pueden tener la seguridad y al confianza en los dispositivos de medición que usan los pacientes.
El acceso a datos personales sanitarios y el endurecimiento de las normativas que lo regulan también es una preocupación creciente.

Con la mejora de las técnicas de analíticas de Big Data en los últimos años, los datos sanitarios aparecen como una suculenta fuente de información, sobre la que inferir multitud de nuevos usos.
Con blockchain podemos conseguir esos niveles de anonimización de la información y al mismo tiempo facilitar el acceso a datos para se analizados, incluso poniendo condiciones y restricciones.

En este artículo sin embargo tratan de dar solución a la masificación prevista del tratamiento de datos médicos, dando importancia a la fiabilidad del transporte del dato y la rapidez de su procesamiento. (Mobile Big Data Fault-Tolerant Processing for eHealth Networks)
Aquí (Blockchain: A Panacea for Healthcare Cloud-Based Data Security and Privacy?) se trata el uso de blockchain de una forma más general, siendo muy interesante el resumen de la problemática a solucionar y las posibles ventajas del uso de DLTs.
En este otro artículo tratan el asunto de la telemedicina, asegurando los datos de monitorización y tratamiento propuesto por el médico (Healthcare Blockchain System Using Smart Contracts for Secure Automated Remote Patient Monitoring)
Otro de los aspectos en el tratamiento de datos médicos es la privacidad del dato. En el siguiente artículo se da propiedad del dato al paciente, y se soluciona mediante un blockchain privado el intercambio de información entre las distintas instituciones: hospitales, investigadores, compañías de seguro, etc.(Blockchain and Big Data to Transform the Healthcare)

Con las tecnologías blockchain, también hay que asegurar que además de la privacidad, también debemos asegurar la autenticidad del dato y del firmante del mismo. Se da por supuesto que en los blockchain no puede estar toda la información médica de los pacientes, por lo tanto hay que buscar una solución fiable que case la información on-chain con la off-chain. Este artículo parece proponer una solución posible: A Decentralizing Attribute-Based Signature for Healthcare Blockchain

Internet de los vehículos (IoV)

Pues sí, también tenemos un internet de los vehículos.
Existen muchos tipos de comunicaciones y varias clasificaciones posibles, una de ellas puede ser la siguiente:
– Vehículo a vehículo: Trata de comunicar vehículos entre sí, bien para enviar y hacer difusión de su posición o estado (una avería, por ejemplo) como para enviar mensajes de máxima prioridad ante una posible colisión. Es una red muy cambiante, móvil, heterogénea y que necesita implementar multisaltos de mensajes que hagan que la comunicación prospere cierta distancia. Aunque se plantean solamente redes de corto alcance.
– Vehículo a carretera (señales) y vehículo infraestructura: es la forma que haremos que los vehículos no pierdan «cobertura», poniendo elementos fijos a lo largo de calles y carreteras. Estas comunicaciones nos pueden servir para informar del estado del tráfico, una obra o cierre de una calle, un evento concreto en la ciudad, etc.
– Vehículo a peatón: útil para prevenir los atropellos, identificar al dueño del vehículo, implantación del pago por uso del vehículo, etc.
– Vehículo a negocios: aplicaciones en la nube, predicción del tráfico, contrato de seguros, talleres, etc

Los grandes problemas del IoV son la completa descentralización, heterogeneidad de sistemas y la falta de confianza entre ellos.
Blockchain puede ofrecer varias soluciones para los problemas del IoV. Por ejemplo, asegurar el origen de un mensaje mediante pruebas de consenso hechas por los sistemas en las carreteras inteligentes.
Además podemos pensar en proteger el anomimato de las interacciones energéticas entre los vehículos eléctricos y las smartgrids, hilando con el punto anterior donde discutíamos de este asunto.

Sin embargo, hay muchos otros retos a tener en cuenta en las interacciones entre vehículos y su entorno más cercano.
El conjunto de los vehículos eléctricos, por ejemplo, podría ser visto como una red de computación en el borde (edge computing), proporcinando gran cantidad de recursos, energía y datos de gran utilidad. Sin embargo esta red debe estar construida sobre una base sólida, segura y de confianza.
En los dos siguientes artículos se inspiran en algunas técnicas de blockchain para dar solución a algunos de estos aspectos:
* Blockchain-Based Decentralized Trust Management in Vehicular Networks
* Blockchain-enabled security in electric vehicles cloud and edge computing,

Y en este otro artículo encontrarás un sistema de compartición de información basado completamente en blockchain y smart-contracts: Blockchain for Secure and Efficient Data Sharing in Vehicular Edge Computing and Networks

Es habitual que cuando hablamos del internet de los vehículos pensemos en coches autónomos, coches conectados y coches eléctricos. Pero no es ahí donde más progresos se han hecho, sino en el mundo del los vehículos aéreos autónomos. Probablemente porque la industria militar lleva ya muchos años de avances y tecnología estable.
En este interesante artículo los autores proponen lanzar al aire vehículos autónomos que sirvan de apoyo para las comunicaciones IoT en tierra: Air-Ground Integrated Mobile Edge Networks: Architecture, Challenges and Opportunities

Espero que el artículo te haya gustado, te haya servido de inspiración y que puedas usarlo como referencia futura de enlaces y proyectos interesantes.

Como siempre, te agradezco que seas lectora del blog y te animo a participar tanto en los comentarios como en el formulario de contacto, aportando tu punto de vista o alguna idea.

Nos leemos en el próximo !