تورج اکبری | 1398.05.11

پیامد های ترکیب فناوری های 5G، اینترنت اشیاء (IoT) و بلاک چین (Blockchain)

به گزارش کوین ایران به نقل از کوین تلگراف، تحلیل گران انتظار دارند پیامد های اینترنت اشیاء (IoT) تا چند سال آینده کاملاً آشکار شود. با این وجود، ظرفیت و امنیت به عنوان دو مانع بزرگ، پیش روی موفقیت IoT قرار دارند. در اینجا معرفی یک فناوری جدید می تواند اوضاع را تغییر دهد. در سال جاری، شرکت های بزرگ مانند AT & T و Verizon  فناوری 5G را به عنوان آخرین نسل ارتباطات تلفن همراه معرفی خواهند کرد. به گفته تحلیلگران، پلتفرم 5G سرعت انتقال داده را بالا برده، تاخیر را کاهش داده، در مصرف انرژی صرفه جویی کرده، هزینه ها را کاهش  داده، ظرفیت سیستم را بالا برده، و قدرت اتصال دستگاه ها را به طور چشم گیری افزایش خواهد داد.

بیشتر بخوانید: استاندارد ERC721 و توکن های غیر قابل تعویض (Non-Fungible Tokens)

پتانسیل بالای افزایش ارزش اقتصادی در ترکیب 5G و فناوری بلاک چین

ترکیب 5G و فناوری بلاک چین از پتانسیل بالایی برای افزایش ارزش اقتصادی برخوردار است. برای درک اتصال 5G و بلاک چین باید آن را به عنوان یک ارتباط چندگانه در نظر گرفت. قدرت بالای 5G به واسطه کاهش تأخیر، سرعت و ظرفیت بالا، به دستگاه های IoT اجازه خواهد داد تا به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرند. همزمان، این دستگاه ها می توانند امنیت، تمرکززدایی، تغییر ناپذیری و تصمیم گیری مبتنی بر اجماع فناوری بلاک چین را به عنوان لایه های زیرساختی مورد استفاده قرار دهند. این بدان معناست که شهرهای هوشمند، وسایل نقلیه بدون راننده، خانه های هوشمند و دیگر پیشرفت های مبتنی بر حسگر در نهایت به یک اجماع دست یافته اند که می تواند با استفاده از آن نیازهای خود را مدیریت کنند.

کاربرد های اینترنت اشیاء

Applications of IoT/ Source

بلاک چین به عنوان یک لایه زیرساختی برای 5G

بلاک چین به عنوان یک لایه ی پایه و زیرساختی می تواند امنیت و اجماع را فراهم نماید؛ در حالی که اکثریت تراکنش ها و قرارداد ها در شبکه های لایه دوم اتفاق می افتند و می توانند مناقشات کانال های پرداخت و تراکنش ها را بر روی زنجیره (on-chain) حل و فصل نمایند. با این وجود، ظرفیت مورد نیاز شبکه اینترنت اشیاء از طریق قدرت پوشش شبکه 5G فراهم خواهد شد.

علاوه بر این، 5G از طریق افزایش مشارکت گره ها و غیر متمرکز سازی به صورت مستقیم به بلاک چین ها کمک خواهد کرد. همچنین 5G زمان ایجاد بلوک را کاهش داده و مقیاس پذیری بر روی زنجیره را به شکل چشم گیری افزایش خواهد داد که حمایت هر چه بیشتر از اقتصاد اینترنت اشیاء را به دنبال خواهد داشت.

در ادامه، استقرار اولیه 5G و نتایج ابتدایی حاصل از به کارگیری آن به صورت مختصر مورد بررسی قرار گرفته است.

آغاز راه اندازی 5G در دنیای واقعی

ارائه دهندگان شبکه، راه اندازی 5G در شهرهای منتخب ایالات متحده را آغاز کرده اند، با این وجود انتظار می رود که پوشش جهانی آن از سال 2020 آغاز شود. Verizon از 11 آپریل سال جاری شهرهای Chicago و Minneapolis را تحت پوشش شبکه 5G قرار داده و پیش بینی می شود تا پایان سال این خدمات را به 30 شهر دیگر نیز گسترش دهد.

از سوی فروشندگان تجهیزات، انتظار می رود سامسونگ تا ماه آینده مدل Galaxy S10 را به عنوان اولین مدل سازگار شبکه 5G ارائه نماید. دیگر شرکت ها مانند Huawei و LG نیز به زودی مدل های اختصاصی خود را معرفی خواهند کرد.

همچنین مودم های (Modem) پشتیبانی کننده از 5G و LTE احتمالا به زودی معرفی می شوند. Qualcomm برنامه ریزی های لازم را انجام داده تا محصولی با نام X55 را در سه ماه سوم یا سه ماهه پایانی سال جاری در این حوزه ارائه نماید.

Qualcomm 5G prototype

Qualcomm 5G prototype/ Source

مشتریان اپل برای داشتن آیفون هایی با قابلیت پشتیبانی از 5G باید حداقل تا پایان 2020 صبر کنند؛ چرا که این شرکت همچنان در حال بررسی و ارزیابی بازار است.

خیزش اینترنت اشیاء (Internet of Things)

سرعت، ظرفیت بالا، تأخیر کم و توانایی اتصال به تعداد قابل توجهی از دستگاه ها از مهم ترین مزیت های 5G به شمار می روند. تأخیر، به زمان میان ارسال و دریافت سیگنال گفته می شود. در اصطلاح بلاک چین، تأخیر به مدت زمان میان انتشار سراسری یک تراکنش و دریافت آن توسط گره های دیگر اشاره دارد. با این حال، زمانی که اینترنت اشیاء در خانه های هوشمند یا خودرو های خود-ران مورد استفاده قرار می گیرد دستیابی به تأخیر کم برای دستگاه ها بسیار حائز اهمیت است؛ چرا که این دستگاه ها باید بدون تجربه تاخیرهای (Lag) طولانی مدت، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

مهم تر از همه، 5G – با سرعت تا 10 گیگابیت در ثانیه – برای سرویس های پهن باند خانگی فعلی و شبکه های تلفن همراه نیز مورد نیاز است. این یک چشم انداز قابل توجه است؛ چرا که در حال حاضر، متوسط جهانی سرعت شبکه های غیر موبایلی برابر 7.2 مگابیت بر ثانیه می باشد. از این رو، 5G به خوبی می تواند به شبکه واقعی اینترنت در سراسر جهان تبدیل شود.

ظهور اینترنت مهارت ها (IoS) و محاسبات لبه ای (Edge Computing)

کاهش تأخیر شبکه می تواند مفهوم دیگری به اسم اینترنت مهارت ها (Internet of Skills-IoS) را آشکار نماید. اینترنت مهارت ها معرف فرآیندی است که متخصصان با استفاده از آن می توانند کار های خود را از راه دور و از طریق هدست های واقعیت مجازی انجام دهند. برای مثال، اگر امکان کمینه سازی تأخیر وجود نداشته باشد، یک پزشک نمی تواند عکس العمل های مورد نیاز را به موقع نشان دهد؛ بنابراین بیمار را به مخاطره انداخته و عملکرد کلی را تضعیف می نماید.

Internet of Skills/ Source

این موارد، کاربرد های جدیدی هستند که پروژه های مربوط به تأثیرات اقتصادی 5G را به پیش می برند. تحقیق انجام شده توسط Qualcomm نشان می دهد که 5G می تواند GDP جهانی را تا سال 2035 به میزان 12.3 تریلیون دلار افزایش دهد.

تأثیر 5G بر روی اینترنت اشیاء و مفاهیم مرتبط با آن با ظهور محاسبات لبه ای با دسترسی چندگانه ی بیشتر نیز ثابت شده است. محاسبات لبه ای شکلی از شبکه سازی است که در آن سرویس ها از گره های متمرکز به محیط اطراف پخش می شود و در نتیجه، همزمان با افزایش سرعت، تأخیر را نیز کاهش می دهد.

IoT بر ظرفیت بالای شبکه و توانایی ایجاد ارتباط متقابل تعداد زیادی از دستگاه ها تکیه دارد. با توجه به تحقیقات انجام شده توسط Huawei پیش بینی می شود تا سال 2025 حدود 100 میلیارد اتصال IOT وجود داشته و رشد تعداد دستگاه های متصل، نمایی باشد.

افزایش چشم گیر خودکار سازی (Automation)

زمانی که در مورد خودکار سازی یا اتوماسیون صحبت می شود اغلب افراد در مورد جایگزینی نیرو های کار با ربات ها فکر می کنند. در حقیقت، دامنه خودکار سازی  می تواند در نهایت به مراتب گسترده تر از این باشد. در حال حاضر این موضوع می تواند در ظهور خانه های هوشمند دیده شود؛ با لوازم خانگی که با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، سطح موجودی را حفظ کرده و مدیریت آن را انجام می دهند. خودرو ها و کامیون های خود مختار در حال طی کردن مراحل انتهایی آزمون های خود هستند ولی نبود مقررات، اصلی ترین مانع پیش روی آنهاست.

پیش بینی می شود در دهه آینده، صنایع سنتی مانند کشاورزی، حفاری و معدن کاوی با بهره گیری از سرعت بالای IoT و قدرت میلیون ها حسگر متصل به واسطه 5G خودکار سازی شوند.

تنگنا های پیش روی توسعه IoT و 5G

کاربرد های نوین اینترنت اشیاء به شدت به قدرت پوشش 5G وابسته است. سیستم های مذکور برای داشتن عملکرد مناسب در سطح جهانی باید به ظرفیت، سرعت بالا و تأخیر پایین شبکه های 5G دسترسی داشته باشند. ولی دو تنگنای دیگر پیش روی اینترنت اشیاء قرار دارد.

نخست، دستگاه های مخرب با توجه به توانمندی ارتباطی بالا می توانند در داخل شبکه هرج و مرج ایجاد کنند. ثانیاً، راه اندازی 5G شامل یک انفجار در تراکنش ها و پرداخت های انجام شده بین این دستگاه ها خواهد بود. چنین حجم بالایی از تراکنش ها احتمالاً ظرفیت فعلی زیرساخت های مالی متمرکز و غیر متمرکز را با چالش مواجه خواهد کرد.

بیشتر بخوانید: آیا قیمت بیت کوین به کف خود رسیده؟ مقایسه بیت کوین با حباب های گذشته

بلاک چین به عنوان یک راه حل با پتانسیل بالا

نوآوری های بلاک چین می تواند مشکل اول را به راحتی حل کند. بلاک چین های عمومی و غیر متمرکز در حصول اطمینان از تغییر ناپذیری، مقاومت در برابر مداخلات و ایجاد اجماع و توافق میان موجودیت های فاقد اعتماد، از کارایی بالایی برخوردارند؛ بنابراین می توانند به عنوان یک لایه پایه و زیرساختی برای حل و فصل اختلافات مابین دستگاه های اینترنت اشیاء مورد استفاده قرار گیرند. در نبود بلاک چین، دستگاه های IoT نمی توانند معضلات مربوط به تراکنش ها و قرارداد های هوشمند را حل و فصل کنند. از آنجا که این دستگاه ها می توانند تراکنش های مالی انجام داده و عملیات وسایل نقلیه را کنترل کنند، ایجاد یک لایه پروتکل مبنا با امنیت قوی بسیار با اهمیت است. بلاک چین می تواند مزیت های فراوانی برای این کار داشته باشد.

بلاک چین های غیر متمرکز نسبت به مدل های Client-Server فعلی مورد استفاده در سیستم های IoT از مزیت های بسیار بیشتری برخورداند. معماری غیر متمرکز آنها به معنی تضمین هویت و تحت محافظت قرار دادن آن است. در حال حاضر، دستگاه های اینترنت اشیاء برای شناسایی یکدیگر از سِروِر های (Servers) واقع در فضای ابری استفاده می کنند و داده های شناسایی هویت نیز در پایگاه های داده این سِروِر ها نگهداری می شود. از این رو، داده ها می توانند در معرض خطر بیفتند، سرقت شده و یا کپی برداری شوند. تهدیدات امنیتی عمده ای برای برنامه های واقع در چنین شبکه هایی شناسایی شده است.

بلاک چین های غیر متمرکز، با بهره گیری از الگوریتم های رمزنگاری غیر متقارن و هشینگ (Hashing) یا در هم سازی می توانند به راحتی از این هویت ها محافظت نمایند. دستگاه ها بر اساس آدرس های مرتبط با بلاک چین های مربوطه ثبت شده و هویت آنها تضمین خواهد شد. این لایه بلاک چین می تواند یک لایه امنیتی و شناسایی هویت غیر قابل قیاس با زیرساخت های متمرکز فعلی برای دستگاه های اینترنت اشیاء فراهم کند.

افزایش قابل توجه مقیاس پذیری به عنوان یک شرط اولیه

متأسفانه، مقیاس پذیری به عنوان دومین مشکل بزرگ پیش روی اینترنت اشیاء، به طور مستقیم توسط بلاک چین های امروزی قابل حل نیست. محدوده بسیار گسترده IoT به این معنی است که معماری غیر متمرکز بلاک چین نمی تواند توان عملیاتی لازم را مدیریت نماید. این موضوع حداقل برای خود لایه بلاک چین درست است.

گزینه ی دیگری که وجود دارد این است که برای مدیریت اکثریت تراکنش ها، از پروتکل های لایه دوم مانند شبکه لایتنینگ (Lightning) استفاده شود. این لایه در بالای لایه بلاک چین قرار دارد و می تواند از کانال های پرداخت یا زنجیره های جانبی (Sidechain) استفاده کند.

با این وجود، با توجه به این که هر دستگاه باید آدرس و تراکنش روی زنجیره (On-chain) خودش را داشته باشد به یک ظرفیت روی زنجیره ای نیاز است که ده ها هزار تراکنش در ثانیه را انجام دهد. به عبارت دیگر، مقیاس پذیری باید در هر دو لایه به طرز چشم گیری رشد کند.

بلاک چین هایی مانند بیت کوین کش ABC با افزایش اندازه بلوک، و اتریوم از طریق شاردینگ (Sharding) توانسته اند به ظرفیت روی زنجیره بسیار بالایی دست یابند. همزمان با توسعه Liquid از شرکت Blockstream، پیشرفت مداوم شبکه لایتنینگ و شبکه Plasma  اتریوم نیز ادامه دارد. ساخت 5G و زیرساخت لایه دوم بلاک چین به طور همزمان در حال پیشرفت است و انتظار می رود تا مقیاس پذیری و پوشش مورد نیاز برای اقتصاد مبتنی بر IoT را فراهم نماید.

راه حل های جایگزین بلاک چین برای افزایش مقیاس پذیری

یکی دیگر از مسیر های پیش روی معماری چنین سیستمی می تواند اضافه کردن ساختار های دیگری مانند گراف ها در بین لایه پایه بلاک چین و دستگاه های اینترنت اشیاء باشد. طراحی هایی مانند گراف های جهت دار غیر مدور (Directed Acyclic Graphs-DAG) می توانند برای دستیابی به توان عملیاتی بالاتر مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، به کارگیری چنین روش هایی به طور معمول منجر به تضعیف امنیت و تمرکز زدایی می شود.

Directed Acyclic Graphs

Directed Acyclic Graphs/ Source

هدایت درست سه گانه مقیاس پذیری، امنیت، و تمرکززدایی، پیش نیاز هر شبکه IoT مبتنی بر بلاک چین است. نقص در هر یک از این سه حوزه می تواند تأثیر بالایی بر کاربران داشته و هدف استفاده از چنین پروتکل هایی را تحت الشعاع قرار دهد. تا زمانی که توسعه دهندگان طرح های جایگزین با توان عملیاتی بالا و بدون به خطر انداختن امنیت یا تمرکز زدایی تولید نکنند، شبکه های IoT باید از ساختار محدود و در عین حال امن بلاک چین استفاده نمایند.

بیشتر بخوانید: حذف رمز ارز BSV از بزرگترین صرافی رمز ارز جهان؛ مرگ یا تولدی دوباره؟

داده های مقاوم در مقابل دستکاری

دستگاه های IoT با قابلیت 5G می توانند حجم بالایی از داده را منتقل کنند. با توجه به پروژه ای که توسط Cisco انجام شده است، این دستگاه ها تا سال 2021 به میزان 847 زتابایت داده تولید خواهند کرد. از طرف دیگر، بلاک چین ها ذاتاً سیستم های ذخیره سازی توزیع شده هستند، ولی ذخیره سازیِ مقادیر بسیار بالای داده بر روی زنجیره اصلی غیر ممکن است. اگر داده های IoT بر روی زنجیره اصلی ذخیره نشود، حمله به آنها محتمل خواهد بود.

با این وجود، می توان هش داده ها را بر روی زنجیره اصلی ذخیره کرد و پیوند هایی به سایت های خارجی ذخیره سازی داده برای مجموعه داده ها ایجاد نمود. در واقع، این مخازن ذخیره سازی خارجی می توانند بر روی پروتکل های غیر متمرکز دیگر مانند (InterPlanetary File System (IPFS یا OrbitDB اجرا شوند. در حالی که این روش نسبت به رویکرد ذخیره سازی بر روی زنجیره اصلی، سطح بالایی از مقاومت در برابر دستکاری را تضمین نمی کند، ولی نسبت به جایگزین های متمرکز از امنیت بسیار بالاتری برخوردار است. مهمتر از همه، با ذخیره هش ها در زنجیره اصلی، هرگونه دستکاری داده ها باعث تغییر در هش می شود؛ در نتیجه توجهات را به سمت چنین حمله ای به همراه یک رکورد زمانی و مهر زمانی جلب می نماید.

توانمندسازی قرارداد های هوشمند

5G می تواند تأثیر مستقیمی بر کارایی و عملکرد بلاک چین داشته باشد. قرارداد هوشمند یکی از نمونه های بارز بهره مندی از 5G است. قرارداد های هوشمند بلاک چین اغلب به Oracle ها وابسته هستند. Oracle در چارچوب بلاک چین و قرارداد هوشمند، عاملی است که رویداد های جهان واقعی را پیدا کرده و تایید می کند تا در قرارداد های هوشمند بلاک چین مورد استفاده قرار گیرند. البته این اطلاعات تنها از طریق دسترسی به اینترنت می تواند منتقل شود. 5G برای کاربرد هایی مانند زنجیره تأمین می تواند دسترسی این Oracle ها در مناطق دور افتاده را تسهیل نماید که در غیاب 5G نمی توانستند به شبکه متصل شوند.

Smart Contracts Oracles

Smart Contracts Oracles\ Source

بهبود شبکه بلاک چین با 5G

5G می تواند بهبود شبکه بلاک چین را در پی داشته باشد. افزایش قابل توجه دامنه و پهنای باند به موازات کاهش تأخیر حاصل از محاسبات لبه ای می تواند به افزایش گره هایی منجر شود که به بلاک چین عمومی متصل می شوند. با گسترش پوشش شبکه 5G به نواحی دور افتاده و فراهم سازی قابلیت اتصال برای دستگاه های غیر استاتیک مانند تلفن های همراه و تبلت ها، می توان افزایش قابل توجهی در مشارکت شبکه بلاک چین را شاهد بود که بهبود امنیت و غیر متمرکز سازی را به دنبال خواهد داشت.

علاوه بر این، توسعه دهندگان به دلیل کاهش تأخیر می توانند دامنه وسیع تری برای آزمایش کاهش زمان تولید بلوک به منظور بهبود توان عملیاتی زنجیره اصلی داشته باشند. از طرف دیگر، این عمل می تواند پشتیبانی بهتری برای دستگاه های IoT داشته باشد که از بلاک چین به منظور حل و فصل منازعات، دستیابی به اجماع و تأمین امنیت استفاده می کنند.

ارتباطات چند گانه

برای درک ارزش واقعی 5G، اینترنت اشیاء و بلاک چین، باید جنبه ی هم‌افزایی آنها را در نظر گرفت. این مجموعه فناوری به همراه راه حل های لایه دوم مانند محاسبات لبه ای، واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و اینترنت مهارت ها، در صورت داشتن معماری مناسب می تواند مجموعه را ایجاد نماید که میزان بی سابقه ای ارزش تولید کرده و به طور همزمان شرایط کاری، اشتغال، و روحیه و رفاه ​​را به طور اساسی تغییر دهد.

بیشتر بخوانید: همکاری Iota و Evrythng برای افزایش شفافیت در زنجیره تامین کالا

توجه!
مطالب منتشر شده صرفاً برای اهداف خبری و آموزشی ارائه می شوند و نباید به عنوان مشاوره تجاری از طرف کوین ایران و نویسندگانش مورد استفاده قرار گیرند.
Source & Image