Перспективы блокчейн: Что такое технология блокчейна? — IBM Blockchain — Российская Федерация

Блокчейн в ритейле: реальность и перспективы

Михаил Попов, TalkBank, Founder and CEO

История с блокчейном в ритейле достаточно давно не дает покоя сознанию менеджеров, возможность автоматизации процесса передачи собственности с помощью алгоритмов смарт-контрактов будоражит умы и открывает широкие перспективы полного изменения процессов с целью исключения человеческого фактора – чтобы все процессы были точными, каждый товар имел бы свой идентификатор, который бы строго отслеживался.

В теории это позволит обеспечивать ритейлеру прямые продажи от поставщиков клиентам. На практике все это не так просто реализовать.

Во-первых, с точки зрения финансов — зачастую ритейлерам не всегда интересна полная прозрачность потоков товаров от поставщиков клиентам и обратной связи, в том числе по поводу ценообразования и бонусов.

Во-вторых, система лояльности нередко не использует весь потенциал, который обеспечивают стандартные технологии централизованных реестров.

Тем более далеко до использования распределенных реестров, т. к. многие компании не умеют нарабатывать партнеров даже на уровне бизнес-соглашения, и многие коллекционные программы сталкиваются с проблемами еще на этапе договоренностей, а не на этапе технической реализации.

Третья проблема — как раз техническая реализация, потому что блокчейн-специалисты достаточно дорогие, к тому же все эксперты оперативно разбираются банками и финансовыми учреждениями, и для ритейла их практически не остаётся.

Существуют и готовые блокчейн-сервисы для ритейла. Но, как и в случае с другими криптоактивами, основная проблема – это их низкая востребованность. Ограниченное количество участников системы делает её централизованной, подконтрольной одному участнику, т. е. тождественной централизованной системе реестра без создания сложных технологий шифрования каждого блока для поддержания его независимости и объективности данных. Всё завязано на центральном агенте этой системы.

Тем не менее в нашей стране уже были реализованы интересные проекты, одним из которых стал выпуск совместно с TalkBank карты Biokoin ритейловой сетью LavkaLavka.

Это был действительно уникальный кейс не только для России, но и для всего мира: розничная сеть создала банковскую кобрендовую карту, которая также позволяла вести учет токенизированных баллов лояльности – их можно было конвертировать как в баллы лояльности, так и в денежные средства через определенные процедуры самого ритейлера.

Все это было абсолютно легально, но встал вопрос привлечения широкой аудитории системы. К сожалению, фермерские хозяйства в нашей стране в значительной степени централизованы, на первый план выходила задача подключения крупных агрохолдингов, что существенно удлиняло процесс. Возникал вопрос – нужен ли сам блокчейн, если уже есть договоренность.

Но перспективы у такого решения есть. Оно может быть интересным для маркетплейсов, у которых намечается широкая пул поставщиков, особенно если это – поставщики однородной продукции. Здесь вопрос в качестве индивидуальных поставок – их контроль становится гораздо острее и актуальнее. Данная задача находится на стыке ритейла и логистических цепочек, когда нужно отслеживать эти поставки, партии товаров, отдельные экземпляры.

Есть шансы, что такие проекты будут активно развиваться, особенно вкупе с финансовыми сервисами по кредитованию поставщиков, площадок или B2B-клиентов с залогом этих товаров или прав требований. Поэтому мы видим перспективы развития блокчейна в факторинге и в лизинге, где такие права требования передаются между участниками. В этих сегментах уже проводятся децентрализованные транзакции, которые требуют технологического решения в блокчейне.

На мой взгляд, блокчейн в ритейле получит второе рождение, но будет связан с развитием формата маркетплейсов, возможно, с развитием цифрового рубля, также базирующегося на блокчейн-системе. Безусловно, потребуются интеграция и автоматизация используемых систем, чтобы процессы обмена ценности или прав требования на эту ценность между независимыми участниками были полностью роботизированы. Блокчейн-технологию можно также интегрировать в логистические цепочки, чтобы с помощью цифрового кода отслеживать перемещения товара.

В целом сегодня взаимодействие клиента и покупателя переходит от вертикально интегрированной модели к модели комиссионной. Благодаря блокчейн-технологии цифровое действие, такое как сканирование цифрового кода, может приобретать статус юридически значимого.

В то же время смарт-контракты в ритейле можно реализовать и без блокчейна. Например, можно роботизировать процессы выставления счетов и их оплаты, списания комиссии, списания оплаты сервисов и товаров для мерчанта, причем делать это не только для одного мерчанта, но и для группы независимых мерчантов, распределяя платежи между участниками с одной поставки или с нескольких, в полностью автоматизированном режиме с помощью нашего искусственного интеллекта, интеграций API и связей с банками, которые существуют у мерчантов. Большинство проектов связаны с категорией услуг, но сейчас мы ведем также проект в отношении сети торговых центров, которая заинтересована в том, чтобы объединить такими процессами свою сеть и своих арендодателей в единое пространство с удобными расчетами между участниками.

возможности и риски. Что дадут ЕАЭС инновационные финансовые инструменты – блокчейн, криптовалюты и т.

п.?

Цифровизация – это горизонтальное изменение традиционных моделей экономики, и быстрое распространение таких инновационных финансовых технологий, как блокчейн и криптовалюты, является подтверждением того, что в экономике происходят системные сдвиги, заявила член Коллегии (министр) по интеграции и макроэкономике ЕЭК Татьяна Валовая в ходе семинара «Блокчейн и криптовалюты: каналы влияния на макроэкономическую политику в евразийском регионе». В свою очередь, министр по внутренним рынкам, информатизации, информационно-коммуникационным технологиям Карине Минасян уверена, что интеграцию финансового рынка необходимо начать именно в инновационном сегменте, чтобы избежать появления новых цифровых барьеров.

Дискуссия, прошедшая 12 февраля в штаб-квартире Евразийской экономической комиссии (ЕЭК), затронула такие темы, как перспективы внедрения блокчейна и криптовалют в государствах-членах Евразийского экономического союза (ЕАЭС), оценку экономических эффектов от их применения в контексте макроэкономической устойчивости и трансформации бизнес-моделей и государственных регуляторных механизмов. В мероприятии приняли участие ведущие эксперты стран Союза в сфере инноваций и финтеха, представители бизнеса, институтов развития, профессиональных ассоциаций и регулирующих органов государств-членов ЕАЭС.

Модератором семинара выступила член Коллегии (министр) по интеграции и макроэкономике ЕЭК Татьяна Валовая. Открывая встречу, министр отметила, что все государства-члены связывают развитие блокчейн-технологий и криптовалют с интеграцией в рамках ЕАЭС и прилагают серьезные усилия для ускорения этих процессов. «Мы еще пока не можем сказать, что такое криптовалюта, как она будет изменяться, но мы видим, что сейчас происходят некие системные сдвиги. Мы прекрасно понимаем: чтобы быть эффективным интеграционным объединением, ЕАЭС нужно очень быстро реагировать на то, что происходит в мировой экономике,

– считает министр ЕЭК. – Цифровая повестка – уже одно из важных направлений деятельности Союза. Но в принципе цифровизация – это не одно узкое направление, это, по сути дела, горизонтальное изменение традиционных моделей экономки, которое касается как развития интеграции, так и макроэкономической стабильности стран ЕАЭС».

По мнению Татьяны Валовой, ЕЭК выступает уникальной площадкой, на которой представители бизнеса, государственных органов, профессиональных ассоциаций и других заинтересованных лиц из стран ЕАЭС могут вырабатывать согласованные подходы и напрямую транслировать свои инициативы для рассмотрения органами Союза.

Министр по внутренним рынкам, информатизации, информационно-коммуникационным технологиям ЕЭК Карине Минасян считает важным проводить совместные исследования и эксперименты с технологиями и новыми финансовыми инструментами. «Может, стоит задуматься о том, что интеграцию финансового рынка необходимо начать именно в инновационном сегменте финансового рынка, не выстраивая новых цифровых барьеров, – выступила с инициативой министр ЕЭК.

– Предлагаем странам Союза совместно с Комиссией запустить пакет инициатив по созданию евразийских финансовых и платежных платформ, в связке с базовыми проектами Евразийского экономического союза и другими отраслевыми цифровыми инициативами».

Страны Союза должны сформулировать общую позицию в сфере регулирования блокчейна и криптовалют и активно участвовать в формировании международных стандартов, а начинать нужно с создания в ЕАЭС «регулятивных песочниц» в этой сфере.  

Министр по экономике и финансовой политике ЕЭК Тимур Жаксылыков выразил мнение, что такие технологии, как блокчейн, big data, искусственный интеллект, создают огромное количество новых возможностей и новых рисков: вырастает конкуренция и скорость оказания услуг, алгоритм принятия решений. «Большое количество рисков объективно сдерживает скорость введения регулятивных требований на национальном уровне. И переход на транснациональное регулирование будет еще сложнее, – сообщил Тимур Жаксылыков. – Но все это не отменяет того, что нам придется общий финансовый рынок выстраивать сразу в двух плоскостях: снимать барьеры и одновременно создавать условия для регулирования новых технологий, которые кардинально меняют образ финансового рынка».

Председатель совета директоров Банка Интеза, президент Ассоциации «Познаём Евразию» Антонио Фаллико представил специальный доклад о практике использования блокчейн при проведении межбанковских операций и разработке аналога системы SWIFT. Антонио Фаллико отметил, что блокчейн как явление, которое быстро распространилось в мире, «обладает большим интеграционным потенциалом, что может быть ценно на пространстве Евразии. Эти технологии способны совершить революцию во многих сферах жизни человека. Произойдет ли это, и каковы могут быть риски и преимущества, пока ясности нет. Так бывает всегда при появлении чего-то нового: в начале пути специалисты, а потом и широкая публика начинают видеть новые горизонты».

Член правления, управляющий директор по аналитической работе – главный экономист Евразийского банка развития Ярослав Лисоволик считает, что «с точки зрения макроэкономики, есть риски – криптовалюты подрывают суверенное право эмиссии и, следовательно, эффективность денежно-кредитной политики. Существуют и вопросы трансграничного регулирования. Однако, с точки зрения баланса рисков и возможностей, оптимальное решение – регулирование, а не запрет. Один из наиболее интересных аспектов – криптовалюты и дедолларизация. Сможет ли первое помочь второму?».  

По его словам, мировая экономика сейчас находится на той стадии, когда есть спрос на новые средства расчетов и новые резервные валюты, который не удовлетворен. «Отчасти из-за этого мы видим рост сегмента криптовалют не в региональном, а в глобальном масштабе, – подчеркнул представитель ЕАБР. – С технологической точки зрения, в краткосрочной перспективе криптовалюты не могут стать фактором дедолларизации наших экономик по причине низкой скорости транзакций. В долгосрочной перспективе все это может измениться, поэтому надо участвовать в этом процессе».

Ярослав Лисоволик заявил, что Евразийский банк развития не исключает участия в финансировании проектов в области развития цифровой экономики – при условии проработки вопроса регулирования криптовалют и оценки рисков.

Участники дискуссии отметили огромный потенциал ЕАЭС, который может стать активным участником построения новой глобальной экономической архитектуры, в том числе в валютной сфере. При этом вырастает роль ЕЭК как интегратора начинаний в сфере блокчейн и криптовалют.​ 

 

Russian Blockchain Week 2017

org/ImageObject»>

26 и 27 октября в Москве пройдет ведущее событие года в области блокчейн-технологий и криптовалют — Russian Blockchain Week 2017. Это конференция, на которой более 30 топовых экспертов шаг за шагом расскажут обо всех возможностях применения технологии, реальных кейсах и, конечно же, ответят на один из основных вопросов: какие именно новые возможности открывает технология бизнесу и частным лицам.

Russian Blockchain Week 2017 состоит из нескольких частей:

• Конференция.
• Зал мастер-классов.
• Презентации блокчейн-проектов.
• Выставка.

На мероприятии вы встретитесь с экспертами, познакомитесь с основателями ведущих стартап-проектов, потенциальными инвесторами и получите возможность в неформальной обстановке обсудить вопросы, которые вас интересуют.

Среди спикеров конференции

• Дмитрий Булычков — директор проектов Центра технологических инноваций «Сбербанка»;
• Элина Сидоренко — руководитель межведомственной рабочей группы по оценкам рисков оборота криптовалюты Государственной думы;
• Алексей Архипов — директор по развитию криптотехнологий QIWI, руководитель направления развития технологии распределенных реестров Ассоциации ФинТех;
• Ярослав Кабаков — заместитель генерального директора АО «Инвестиционная компания «ФИНАМ»;
• Юлий Зегельман — управляющий партнер Velton Zegelman PC;
• Максим Азрильян — главный технический архитектор Альфа-Банка;
• Степан Гершуни — Сo-founder Block Notary
• и другие. ..

В программе

Принципы технологии блокчейн и будущее применения

• Почему блокчейн называют вторым изобретением интернета и убийцей банков?
• Настоящее и перспективы блокчейна. Как технология изменит мир?
• Базовые знания. Что необходимо знать про блокчейн, криптовалюту, майнинг и ICO, чтобы начать зарабатывать.
• Где купить криптовалюту, в каких кошельках хранить, как ей торговать?

Инвестиции в криптовалюты

• Все возможности для инвестиций в криптовалюты и оценка прибыльности.
• Долгосрочные инвестиции в криптовалюты для консервативных клиентов.
• Трейдинг и торговля криптовалютой, обзор популярных бирж.
• Правовые и налоговые вопросы инвестиций, российская и международная практика.
• Опыт реализации проектов «Сбербанк», «Альфа-Банк».
• Технология Мастерчейн для банковской сферы, что это?

ICO как способ привлечения денег в стартап

• Реально ли сделать ICO самостоятельно? И когда это стоит делать?
• Разбор успешных и провалившихся ICO, работа над ошибками.
• Юридические риски или как провести ICO в правовом поле.
• Оценка рентабельности стартапа при подготовке к ICO и экономическая модель.

Законодательное регулирование

• Какие нас ждут изменения российского законодательства в области оборота криптовалют.
• Отношение государства к блокчейн технологиям.
• Как делать проекты на блокчейне и оставаться в правовом поле.
• Новые юридические механизмы для блокчейн.
• Обзор международной практики, работа с США и SEC. Где криптовалюты используются официально?

Блокчейн для бизнеса

• Как запустить свой блокчейн стартап?
• Какие продукты на технологии блокчейн можно использовать в бизнесе уже сейчас?
• Почему криптовалюты это будущее платежной индустрии?
• Как защитить корпоративные сети с помощью блокчейна?

Майнинг и оборудование

• Главные игроки рынка майнинга, перспективы и ждать ли глобальных измений? Выбор оборудования, расчет окупаемости.
• Сколько стоит создать и обслуживать ферму, период окупаемости?
• Что будет с майнингом после создания квантового компьютера?
• Существующие майнинговые пулы.

Разработчикам

• Возможность пообщаться с крупнейшими компаниями, готовых принять в свои ряды разработчиков.
• Мастер-класс по программированию смарт контрактов.

Что даст вам участие в конференции?

Разберетесь в новой технологии и перспективах ее применения.

Что такое блокчейн? Как работают криптовалюты? В чем фундаментальный принцип и где здесь революция. Подробный поэтапный разбор с кейсами и примерами.

Увидите прикладное значение на примере крупных компаний и стартапов.

Поймете, как блокчейн и криптовалюты могут быть реализованы на практике: кейсы крупного бизнеса и небольших стартапов, уже использующих эту технологию.

Зарядитесь новыми идеями для бизнеса и инвестиций.

На инвестициях в криптовалюты зарабатывают десятки тысяч долларов, не выходя из своего дома, майнеры получают пассивный ежедневный доход, корпорации запускают новые направления, а небольшие стартап-команды привлекают миллионы на свои проекты в течение нескольких месяцев.

Приобретете новые знакомства, связи и деловые контакты.

Участники конференции — ядро аудитории, заинтересованное передовыми технологиями и развитием бизнес-проектов. Максимальная концентрация блокчейн-сообщества России.

Подать заявку на участие, получить более подробную информацию о конференции, ее спикерах и программе можно на официальном сайте.

Агентство Registratura.ru является информационным партнером Blockchain Life 2017 и приглашает вас посетить конференцию на специальных условиях.

Ваш промо-код на 10% скидку: iseo-rbw2017

Введите промо-код при покупке билетов на сайте.

Технологическая революция. Какие перспективы у блокчейна и криптоферм в Узбекистане? – Spot

В рамках панельной дискуссии в коворкинг-центре GroundZero эксперты обсудили, в каких сферах применять блокчейн в Узбекистане, каковы перспективы майнинга и что делать с нехваткой кадров.

6 июля в коворкинг-центре GroundZero Chilanzar состоялась панельная дискуссия «Блокчейн-революция», посвященная постановлению президента о развитии в Узбекистане блокчейна, криптоактивов и майнинга.

Согласно документу, блокчейн внедрят в работу государственных органов, узаконят процессы купли-продажи криптоактивов, начнут готовить кадры по блокчейну и запустят пилотный майнинг-проект.

В качестве спикеров были приглашены основатель Paynet и LeBazar Ботир Арифджанов, основатель интернет-магазина LaTienda и криптофермер Санжарбек Насирбеков, специалист в сфере блокчейна и криптовалют, создатель канала и чата Blockchain Uzbekistan Руслан Салихов, основатель Afisha Media Сурен Сапов. Модератором дискуссии выступила медиаменеджер криптосообщества iTuber Лина К. Мун.

Будет ли блокчейн-революция в Узбекистане?

Обсуждение модератор начала с небольшого обзора ситуации на мировом рынке:

«Рынок криптовалюты последние шесть месяцев падал. Люди писали, кто-то с радостью, кто-то с разочарованием, что пузырь наконец-то лопнул. Но за эти шесть месяцев в разных странах произошли интересные изменения в законодательстве, регулирующем сферу».

Фото: GroundZero Chilanzar

В США оборот криптоактивов начал облагаться налогами — в таких штатах, как Флорида и Аризона. Южная Корея, которая запретила ICO, ослабила хватку и начала говорить о прозрачности и свободе. В Германии криптоактивы решили не облагать налогами, так как правительство не считает, что их оборот мешает финансовому сектору.

«И три дня назад в Узбекистане вышло это постановление, документ на 3,5 страницы. В нем 15 раз упоминается блокчейн, мне кажется, это круто».

Затем каждый из спикеров рассказал, как пришел в мир блокчейна. Ботир Арифджанов отметил, что активно стал интересоваться технологией блокчейна в начале года с точки зрения внедрения в бизнес-процессы и работу госведомств.

Руслан Салихов столкнулся с криптографией на работе и заинтересовался блокчейн-проектами, которые его очаровали:

«Мне близко это open-source-движение тем, что любой человек может начать что-то делать, например, работать с той же криптой. Я стал участвовать в жизни сообщества и в конце лета прошлого года решил открыть группу в Telegram, посвященную блокчейну, чтобы находить здесь людей и общаться с ними, обмениваться опытом, встречаться».

Руслан Салихов. Фото: GroundZero Chilanzar

Спикеры обсудили своевременность постановления: не поторопилось ли правительство с его принятием? Что если документ больше навредит сфере, чем поможет?

Руслан Салихов отметил, что документ можно было принять еще раньше, но никак не позже.

Согласился с ним и Батир Арифджанов, но он акцентировал внимание на том, что по ряду вопросов в документе до сих пор нет окончательного решения. Даются лишь указания, что некоторые права и положения должны быть доработаны. Не всё еще дозволено. Но радует стабильность официального курса на развитие сферы.

Санжарбек Насирбеков сообщил, что есть зарубежные инвесторы, которые позитивно восприняли постановление и планируют выйти на наш рынок.

Хватит ли энергии на криптофермы?

Сурен Сапов поднял вопрос энергоресурсов: какие мощности собираются использовать для криптопроектов?

У Узбекистана интересное местоположение и не до конца реализованный потенциал в гидроэлектроэнергетике, возобновляемых источниках энергии. Кроме того, в скором времени возможен запуск АЭС, которая уменьшит стоимость электричества в несколько раз, считает Батир Арифджанов.

Он предложил, чтобы за счет криптопроектов выделялась сумма на внедрение возобновляемых источников энергии.

Санжарбек Насирбеков посетовал на нехватку энергоресурсов в Узбекистане. Чтобы ее компенсировать, приходилось работать с возобновляемыми источниками. Но майнерам это невыгодно, поэтому инвесторы планируют завозить мини-ГЭС и строить фермы поблизости, чтобы не зависеть от традиционных источников энергии.

Фото: GroundZero Chilanzar

Где применять блокчейн и как готовить кадры?

Ботир Арифджанов заявил о партнерстве с многопрофильной блокчейн-компанией Bitfury. Компания, основанная в 2011 году Валерием Вавиловым, является крупнейшим промышленным майнером за пределами Китая с офисами в Сан-Франциско, Вашингтоне, Гонконге, Лондоне, Амстердаме.

Арифджанов отметил, что ожидал этого сигнала со стороны государства и позитивных изменений в сфере:

«Наши надежды оправдались. В первую очередь мы договорились о партнерстве с одной из крупнейших блокчейн-компаний мира — Bitfury. У них есть два направления: производство майнингового оборудования в крупных масштабах и внедрение блокчейн-технологий в бизнес-процессы, в госведомствах и т. д. В этом направлении они работают достаточно долго и сделали много позитивных блокчейн-проектов — для земельного реестра Грузии, для скандинавских стран».

Сурен Сапов заметил, что для корректной работы блокчейна требуется много серверов, что обходится очень дорого. Руслан Салихов не согласился:

«Блокчейн это не всегда дорого. Уже есть такие понятия, как приватный и публичный блокчейн. К публичному блокчейну нулевое доверие, также при решении проблем с безопасностью увеличивается энергозатратность».

Ботир Арифджанов (в центре). Фото: GroundZero Chilanzar

Ботир Арифджанов считает, что блокчейн — технология, которая создает доверие между его участниками, соответственно, он не может быть внедрен в структуру, где уровень доверия низкий или отсутствует. Он привел в качестве примера Грузию: там ввели блокчейн-кадастр, которому поначалу не доверяли. Но именно он помог потенциальном инвесторам увидеть прозрачность кадастра. И сегодня любой человек в интернете может узнать, кому принадлежит тот или иной участок земли.

Арифджанов заявил, что блокчейн нужен кадастру Узбекистана, и нет проблем ни с внедрением, ни со стоимостью реализации.

Была затронута тема профессиональных кадров в сфере блокчейна: есть ли в Узбекистане специалисты и сколько времени займет их подготовка?

«Специалисты есть, но после постановления я подумал об этом немного с другой стороны. Я знаю людей, которые уже участвовали в подобных проектах, но они все работают на аутсорс. Самое удачное решение — обучение собственных специалистов. Сейчас появляются учебные центры, растет узбекоязычное сообщество программистов. Благодаря культуре стартапов в кино ребята зажигаются идеей и собираются в группы, чтобы делать интересные проекты», — ответил Руслан Салихов.

Ботир Арифджанов считает, что специалистов критически не хватает не только в блокчейне, но и в целом в IT. В первую очередь крупным игрокам нужно вкладываться в создание учебных центров. Он привел пример коллаборацию с Bitfury: компания профинансирует внедрение курса по изучению блокчейна в вузах Узбекистана.

Сурен Сапов (в центре). Фото: GroundZero Chilanzar

После окончания основной сессии зрители задали вопросы, в частности, о том, почему вообще была создана криптовалюта.

«Для меня криптовалюта — первая цифровая ценность, в которой нет какой-либо цензуры», — ответил Батир Арифджанов.

Сурен Сапов поинтересовался, есть ли примеры внедрения блокчейна в банках? Ботир Арифджанов ответил, что в Европе консорциум банков создает закрытые блокчейн-проекты по проведению транзакций. По его словам, банки не боятся блокчейна, банки боятся криптовалюты.

Также Руслан Салихов напомнил, что российские банки, такие как «Сбербанк», «Альфа-банк», уже работали с блокчейном. Более того, все эти банки разрабатывают приватный блокчейн, и уже были пилотные проекты факторинга между банками.

Курс по основам блокчейн-технологий и криптовалютам: перспективы развития технологии в госфинансировании и госуправлении

Высшее образование онлайн

Федеральный проект дистанционного образования.

Я б в нефтяники пошел!

Пройди тест, узнай свою будущую профессию и как её получить.

Химия и биотехнологии в РТУ МИРЭА

120 лет опыта подготовки

Международный колледж искусств и коммуникаций

МКИК — современный колледж

Английский язык

Совместно с экспертами Wall Street English мы решили рассказать об английском языке так, чтобы его захотелось выучить.

15 правил безопасного поведения в интернете

Простые, но важные правила безопасного поведения в Сети.

Олимпиады для школьников

Перечень, календарь, уровни, льготы.

Первый экономический

Рассказываем о том, чем живёт и как устроен РЭУ имени Г. В. Плеханова.

Билет в Голландию

Участвуй в конкурсе и выиграй поездку в Голландию на обучение в одной из летних школ Университета Радбауд.

Цифровые герои

Они создают интернет-сервисы, социальные сети, игры и приложения, которыми ежедневно пользуются миллионы людей во всём мире.

Работа будущего

Как новые технологии, научные открытия и инновации изменят ландшафт на рынке труда в ближайшие 20-30 лет

Профессии мечты

Совместно с центром онлайн-обучения Фоксфорд мы решили узнать у школьников, кем они мечтают стать и куда планируют поступать.

Экономическое образование

О том, что собой представляет современная экономика, и какие карьерные перспективы открываются перед будущими экономистами.

Гуманитарная сфера

Разговариваем с экспертами о важности гуманитарного образования и областях его применения на практике.

Молодые инженеры

Инженерные специальности становятся всё более востребованными и перспективными.

Табель о рангах

Что такое гражданская служба, кто такие госслужащие и какое образование является хорошим стартом для будущих чиновников.

Карьера в нефтехимии

Нефтехимия — это инновации, реальное производство продукции, которая есть в каждом доме.

перспективы использования в газовой отрасли

С момента появления в 2009 году сфера применения технологии распределенного реестра (т. н. блокчейн) постоянно расширяется. Задумываются о ее использовании и компании нефтегазового сектора. В данной статей дается обзор наиболее обсуждаемых вопросов в области «блокчейна», ответы на которые могут способствовать развитию этой многообещающей технологии в газовой отрасли.

И. Рассалов, В. Говорухо, отдел общей экономики контрактов ООО «Газпром экспорт»

Согласно определению, данному Гарвардским университетом, «блокчейн» – это защищенный распределенный реестр данных, который последовательно записывает транзакции между двумя сторонами эффективно проверяемым и неизменяемым способом. В коммерческой реализации технология «блокчейн» подразумевает под собой цифровой контракт («умный контракт»), разрешающий конкретному лицу напрямую осуществить транзакцию с другим лицом и выставить ему счет. При этом в отличие от традиционных схем электронных платежей, где основной реестр расчетов находится только у поставщика услуг, периодически проводящего сверку взаиморасчетов, в «блокчейне» копии реестра данных хранятся на всех узлах (нодах) участников компьютерной сети. Техническая схема реализации данного подхода выглядит следующим образом:

Традиционные посредники, такие как банк, в данной модели не требуются, поскольку другие участники сети выступают в роли свидетелей каждой транзакции между поставщиком и покупателем, а следовательно, могут впоследствии предоставить подтверждение деталей транзакции, так как соответствующая информация передается в сеть и хранится локально на компьютерах всех участников.

На этапе исполнения в качестве денежных средств между сторонами сделки выступает криптовалюта: разновидность цифровой валюты, создание и контроль за которой базируется на тех же криптографических методах, что и технология «блокчейн».

Предпосылками для использования «блокчейна» на европейском газовом рынке стали реформы в самой отрасли, проводимые Европейским союзом (ЕС). В настоящее время в соответствии с «Третьим энергопакетом» в ЕС создан единый внутренний рынок газа, представляющий собой комплекс региональных зон. Каждая из зон обладает своими тарифами «вход – выход» и хабом (виртуальной торговой площадкой – центром торговли газом). Газ, который вошел в тарифную зону «вход – выход» (после того как уплачен входной тариф), считается уже находящимся на хабе. И бремя доставки газа внутри зоны конкретному потребителю ложится на оператора-собственника газотранспортной сети. Таким образом, сформировались условия для перехода на качественно новый этап – когда потребитель сам выходит на торговую площадку для выбора подходящего для себя поставщика (в т. ч. иностранного).

Однако возможности использования технологии «блокчэйн» миллионами конечных потребителей пока носят футуристический характер. По состоянию на сегодняшний день, основными покупателями газа на хабах Европы являются оптовые потребители – местные газораспределительные компании и крупные электрогенерирующие компании. В среднем на торговой площадке присутствует всего от 10 активных участников (хаб VOB в Чехии, PVB в Испании) до 40 (TTF в Голландии и NBP в Британии).

Внедрение системы «умных контрактов» на основе технологии защищенного распределенного реестра может позволить поставщикам перейти на прямую реализацию газа всем видам потребителей.

В рамках использования «умных контрактов» в газовой отрасли схема продажи с использованием технологии «блокчейн» выглядит следующим образом.

1. Автоматизированные системы вводят в учетную систему электронной торговой площадки количество учетных единиц газа, фактически поступившее (из соседней зоны или извне) в тарифную зону от поставщика.

2. Потребитель покупает газ, заключая электронный «умный контракт» на виртуальной торговой площадке.

3. Система автоматически настраивает газоперекачивающую инфраструктуру для доставки газа на его оборудование.

4. Со счета потребителя списывается плата по мере фактических поставок, как только счетчик потребителя подтверждает получение. Эти фактические поставки фиксируются в защищенном распределенном реестре («блокчейне») между всеми учетно-измерительными станциями (нодами) с точностью до долей кубометра.

Такая организация торговли газа имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества

Недостатки

– Снижение цен на газ для конечных потребителей – Снижение издержек за счет отказа от работы посредников (трейдера, диспетчера) – Отсутствие возможности нарушения контракта на всех этапах его реализации – Безопасность транзакций, невозможность подделать данные или удалить их из системы – Повышение уровня прозрачности газового рынка – Равновесие спроса и предложения газа

– Высокие издержки на полную автоматизацию инфраструктуры – Сети должны удовлетворять требованию более высокой степени гибкости – Возможность неприятия со стороны потребителей – Отсутствие четкого срока действия контракта (невозможно точно просчитать показатели на долгосрочный период) – Отсутствие вышестоящей инстанции в случае необходимости разрешения споров – Отсутствие релевантного регулирования

Главным препятствием использования новой схемы в газовой отрасли является внедрение системы взаиморасчетов в криптовалюте, об экономической сути и юридическом статусе которой до сих пор ведутся дискуссии.

Первая попытка создать криптовалюту для расчетов за поставки энергетических ресурсов, предпринятая Венесуэлой (т. н. петро, он же крипто-боливар), выявила возможные недостатки ликвидности: электронную валюту невозможно запустить при отсутствии согласованности со всеми потенциальными участниками нового рынка и при отсутствии объективного и прозрачного контроля объема эмиссии.

В Европе такой валютой мог бы стать электронный крипто-евро с контролируемой эмиссией, но текущая политика Европейского центрального банка препятствует введению иных платежных средств, кроме наличного и безналичного евро.

Для России, как экспортера природного газа, также существует ряд препятствий для внедрения взаиморасчетов в криптовалюте.

1. На текущий момент криптовалюты законодательно лишены статуса платежного средства на территории Российской Федерации. Законопроект «О цифровых финансовых активах», принятый Парламентом РФ в первом чтении 22 мая 2018 г. , определяет криптовалюты имуществом.

2. Таможенными органами РФ удерживается экспортная пошлина, которая составляет 30% от номинированной цены реализации газа в валюте номинирования, таким образом, при определении цены в криптовалюте осуществить перечисление таможенной пошлины в бюджет РФ станет невозможным.

3. Такие глубинные изменения системы торговли газом невозможны без участия подавляющего большинства игроков на мировых товарно-сырьевых биржах; а для реализации этого потребуется, по меньшей мере, начало котирования газовых индексов, выраженных в криптовалютах, на торговых площадках.

Несмотря на все приведенные выше недостатки, «умные контракты» уже стали предметом серьезной работы европейских участников энергетического рынка. Более 120 компаний энергетической отрасли уже вовлечены в различные проекты с использованием технологии «блокчейн», из них около 40 проектов вошли в стадию опытной эксплуатации. Все они нацелены на поиск возможных применений этой технологии на оптовом и розничном рынках электроэнергии, в одноранговых рынках обмена энергией (т. н. умная энергосеть, smart grid), и на обеспечение «гибкости» поставок и сглаживание пиков спроса. Например, испанские компании Endesa и Gas Natural Fenosa в 2018 году впервые заключили сделку купли-продажи газа с применением технологии «блокчейн». Транзакция объемом 5,95 ГВт была осуществлена через платформу Enerchain, в разработке и тестировании которой участвуют 39 крупных европейских энергетических компаний. Она стала первой реальной сделкой, проведенной после завершения режима тестирования. Сделка между испанскими компаниями положила начало процессу вывода системы Enerchain на реальный энергетический рынок. Ранее в рамках режима тестирования в октябре 2017 года компании E.On и Enel уже осуществили первую сделку купли-продажи электроэнергии с использованием Enerchain.

С учетом вышесказанного, можно сделать вывод, что идея торговли газом на основе модели «умных контрактов», которая привлекает интерес многих международных компаний, способна видоизменить традиционную модель функционирования рынка газа. Пока отношение к ней напоминает ситуацию середины 2000-х годов, когда только что появившиеся газовые хабы вызывали удивление у игроков газового рынка. Тем не менее «блокчейн» действительно может стать крайне полезным инструментом. Но, как и в случае с большей частью новых технологий, существует множество рисков, которые необходимо тщательно исследовать и найти решение возможных проблем.

Перспективы технологии blockchain применительно к автоматизации процессов закупочной деятельности

Опубликовано №6 (89) декабрь 2018 г.

АВТОР:  КОЛОСОВ А.М. — Аспирант, Департамент логистики и управления цепями поставок, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (Санкт-Петербург, Россия)

РУБРИКИ: Информационные технологии в логистике и SCM Обзоры и аналитика Снабжение Современные концепции и технологии в логистике и управлении цепями поставок

Аннотация 

На сегодняшний день рост производительности и эффективности компаний напрямую связан с развитием информационных технологий. В логистике и управлении цепями поставок применение современных информационных технологий обусловлено необходимостью снижения издержек и повышения эффективности процессов.  Одним из наиболее актуальных направлений в области логистики, с точки зрения автоматизации процессов, является закупочная деятельность компаний. Применительно к закупкам одной из наиболее перспективных технологий является технология blockchain. Blockchain представляет собой распределенную базу данных (РБД), а также соответствующую систему управления (СУ) РБД, с помощью которой и реализуется рассматриваемая технология. Данная технология позволяет автоматизировать процесс выполнения транзакций в информационных системах компаний с помощью использования смарт-контрактов. Заявляется, что применение данной технологии позволит автоматизировать и оптимизировать ряд процессов, относящихся как к закупкам, так и к другим направлениям. Однако в силу своей новизны применение данной технологии несет ряд рисков, связанных, как с внедрением систем на базе данной технологии, так и отсутствием законодательной базы. Исходя из этого, существует необходимость проведения оценки текущего состояния рынка blockchain, анализа возможных рисков и дальнейших перспектив её применения. В статье приводятся примеры существующих blockchain-проектов, рассматриваются аналитические данные исследований о потенциальных перспективах технологии, а также систематизируется информация о возможности применения технологии в закупочной деятельности компаний. Проведенный анализ показывает, в каких областях закупочной деятельности применение технологии blockchain наиболее оправдано, каким проблемам необходимо уделить наибольшее внимание, а также какие изменения происходят на рынке blockchain в текущий момент времени. 

Скачать статью (бесплатно)

Купить номер

Ключевые слова: 

 

границ | Междисциплинарное образование в области блокчейна: использование технологии блокчейн с разных точек зрения

Введение

Технология блокчейн (BCT) зарекомендовала себя как предмет исследования в различных научных дисциплинах. Поскольку технология сочетает в себе черты из области распределенных систем, криптографии, одноранговых сетей и других технологий и обещает изменить то, как проводятся управленческие и юридические процессы, исследования, посвященные блокчейну, часто выходят за рамки одной дисциплины. Чжан и Ли, 2020 г.).Кроме того, междисциплинарный масштаб исследований BCT обусловлен рядом отраслей, для которых сегодня можно найти примеры использования BCT и доказательства концепций. Недавнее исследование проектов BCT (Düdder et al., 2019) показывает, что для успешного проектирования, разработки и внедрения бизнес-решений на основе блокчейна требуется развертывание междисциплинарных групп экспертов, обладающих знаниями в конкретной области. В данной работе мы представляем четыре научные дисциплины и методы междисциплинарного образования, направленные на построение базы знаний, которая одновременно является предметной и междисциплинарной.Такие знания очень нужны экспертам, занимающимся разработкой и интеграцией корпоративных блокчейн-решений (Forbes, 2019). Представленная концептуализация содержательного междисциплинарного обучения по BCT основана на разработках проекта «BlockNet» (Düdder et al., 2020), который недавно представил междисциплинарный модульный онлайн-курс по блокчейну для магистерских программ университетов и на рабочем месте. тренинги.

Область применения и обзор

Область применения и методология

Во всех отраслях и областях применения использование BCT может влиять на товарные, информационные и финансовые потоки предприятий (Jakob et al., 2018), при этом в процесс интеграции вовлечено несколько функций предприятия (Gürpinar et al., 2020). Типичная цепочка поставок (как показано на рисунке 1) используется в качестве основы для определения междисциплинарного охвата полевого обзора в этом документе. На предприятиях многие варианты использования блокчейна наблюдаются по всей цепочке поставок и простираются от обмена данными до сертификации (нижняя часть рисунка 1). Из десяти функций прямого и косвенного добавления ценности (средняя и правая часть серой области на рисунке 1) мы выбрали и выделили три функции и связанные с ними научные дисциплины для нашего полевого обзора. Выбранные функции имеют большое значение в контексте разработки, интеграции и использования корпоративных блокчейн-решений (как показано в левой части серой области на рисунке 1).

Далее для выбранных научных дисциплин мы представим текущие проблемы и соответствующие возможности BCT, а также соответствующие темы будущих исследований, которые мы считаем необходимыми в этой области.

Управление цепочками поставок

Сегодняшние сети цепей поставок состоят из большого и постоянно растущего числа партнеров, которые заключают между собой различные виды сервисных соглашений.Управление цепочками поставок компаний (SCM) координирует процессы между производителями, дилерами, поставщиками, а также поставщиками логистических и финансовых услуг и поэтому требует решений для эффективных и безопасных способов обмена данными. Кроме того, что касается растущей степени цифровых элементов в контексте Интернета вещей (IoT) и использования киберфизических систем, SCM и Управление финансовой цепочкой поставок рассматривают блокчейн-решения как новую возможность связать различные объекты и улучшить бизнес-процессы (Schütte et al. , 2017).

В то время как в прошлом SCM в основном преследовала цель минимизировать производственные затраты, нынешние разработки привели к усилению внимания к повышению гибкости и отказоустойчивости (Seeck, 2010). Для достижения этих новых целей в цепочке поставок необходимо повысить доверие и прозрачность сотрудничества между партнерами по цепочке поставок, даже если они являются конкурентами (Henke, 2003; Christopher, 2011). Это становится сложной задачей, поскольку организации все чаще работают на глобальном уровне, далеко за пределами своих национальных границ и законодательства.Это часто приводит к проблемам с доверием, особенно когда речь идет о новых партнерских соглашениях. Кроме того, возникают проблемы с прозрачностью, поскольку у партнеров нет четкого консенсуса относительно того, кто получает доступ к каким данным, когда и с какой целью (Kshetri, 2018). Еще одна проблема возникает в процессах закупок, которые по-прежнему характеризуются большим количеством ручных операций и, следовательно, подвержены ошибкам. На самом деле компании по-прежнему осуществляют более 60% своих B2B-транзакций с использованием бумажных счетов-фактур (Schütte et al., 2017). Это приводит к медленным финансовым потокам, которые оторваны от фактического процесса оказания услуг. Синхронизация материальных, информационных и финансовых потоков представляет собой еще одну важную проблему в существующих цепочках поставок (Jakob et al., 2018).

Использование BCT может значительно увеличить ценность SCM. Не только оцифровывая, но и заменяя бумажные счета смарт-контрактами, подлежащими независимой проверке, BCT дает возможность автоматизировать транзакции и, следовательно, лучше интегрировать физические и финансовые потоки в цепочке поставок.Отсутствующее доверие между сторонами заменяется доверием к технологии и ее криптографическим механизмам. Блокчейн-решения предоставляют возможность для достижения распределенного консенсуса, необратимого хранения данных и автоматизации процессов и организационных принципов. Более того, может быть достигнута децентрализация всего управления транзакциями (Jakob et al. , 2018; Cole et al., 2019).

В то время как BCT уже является важным предметом исследования в SCM, текущим исследованиям еще предстоит заняться разработкой концепций целостной интеграции блокчейна, которая выходит за рамки существующих блок-схем (Schütte et al., 2017; Wüst and Gervais, 2018) и помогает организациям преодолеть стадию проверки концепции проектов. Помимо этого, оценка производительности различных структур блокчейна и конкретные отличия от уже существующих технологий являются темами, актуальными для дальнейших исследований. Кроме того, необходимо провести исследование конкретной ценности для бизнеса соответствующих блокчейн-решений, а также настройки вовлеченных сторон в сети блокчейн и лежащих в их основе бизнес-моделей (Cole et al., 2019; Кейроз и др., 2019). Кроме того, необходимо рассмотреть системы стимулирования для создания разумных сетей между различными профилями партнеров.

Менеджмент, экономика и финансы

Междисциплинарная научная область науки управления (MS) концентрирует свои исследования на решении проблем и принятии решений в организациях. С момента своего появления в 1950-х годах МС расширила сферу своей деятельности, от того, что было узким фокусом на прикладной математике для расчета прибыли, рисков и затрат, до включения всех организационных действий, проблемы которых можно выявить и структурировать (Hopp, 2004).В контексте сегодняшнего внимания к Индустрии 4.0 и ее стремлению «устранить неэффективность, связанную с процессами» (McKinsey, 2015), на первый план выходят две области управления: управление технологиями (TM) и операционные системы (OS). Последнее связано с поддержанием «потока материалов и информации в организациях при минимизации необходимых ресурсов, работы, не добавляющей ценности, и изменчивости» (Wiley Online, 2020). TM занимается «разработкой и внедрением технологий в производстве, обслуживании и цепочках поставок» (Wiley Online, 2020).

Исследование

MS в области блокчейна связано со многими вопросами, связанными с технологиями, такими как выбор технологии, инновации, взаимодействие с пользователем, внедрение, управление, соответствие требованиям и риски, среди прочего (Янавичене и Фомин, 2019). BCT может предоставить организациям практическое управление, снижение рисков и финансовые решения (Петров, 2020), а также изменить характер транзакций экономических агентов (Lumineau et al., 2020). Однако на сегодняшний день, за пределами сектора финансовых услуг и, в частности, мира криптовалют, блокчейн практически не оказал заметного влияния на деловую практику (FT.ком, 2019). Высокий уровень неудач блокчейн-проектов (Forbes, 2019) свидетельствует о том, что как ученым, так и практикам не хватает систематической и надежной информации о реальных возможностях и рисках, связанных с новой технологией. Две ключевые особенности BCT — автоматизированные транзакции на основе «умных контрактов» и децентрализованные механизмы консенсуса — свидетельствуют об отсутствии общих отраслевых стандартов, которые могли бы получить более широкое распространение.

Ученые и практики в области управления должны углубить свои знания о теоретических и практических ограничениях транзакционных издержек, механизмах управления и снижении рисков, чтобы лучше понять широкий спектр возможных способов реализации системы блокчейн и то, как они могут удовлетворить конкретные бизнес-потребности компании. Организационная эффективность автоматизации с поддержкой блокчейна будет в центре внимания OM и TM на долгие годы. Как могут быть выполнены «бездоверительные» транзакции? Какие решения или контракты можно или нельзя автоматизировать? Управление транзакциями с поддержкой блокчейна и разрешение споров также останутся в центре внимания управленческих исследований (Lumineau et al., 2020). Финансовые методы оценки транзакционных издержек и рентабельности инвестиций могут нуждаться в адаптации, чтобы учесть иную технологическую и организационную логику BCT по сравнению с традиционными ИТ-системами.

Информатика

Информатика определяется как изучение вычислений и информации (Йоркский университет, 2020 г.), занимающееся вычислительными проблемами, алгоритмами и проектированием аппаратного, программного обеспечения и приложений компьютерных систем. Блокчейн как академическая тема пересекается с различными субдисциплинами теоретической и практической информатики.

Несмотря на растущий прогресс в области компьютерных наук, успех полной зрелости и потенциала блокчейнов по-прежнему сталкивается с некоторыми критическими проблемами. Во-первых, в основе компьютерной системы производительность и надежность вычислений тесно связаны с удобством использования и эффективностью приложений. Эффективность вычислений является серьезной проблемой, и повысить масштабируемость и обеспечить точность данных нетривиально. Технология программного обеспечения с высоким уровнем доверия — вторая задача компьютерных наук. В качестве ведущей роли в надежных информационных системах должны быть обеспечены надежность, безопасность, защищенность и живучесть программного обеспечения. Третья проблема заключается в том, как создать надежные одноранговые системы нового поколения, обеспечивающие гарантии согласованности.Текущие реальные компьютерные приложения в основном работают в централизованной модели, и пользователям необходимо доверять доверенной третьей стороне (Zheng et al., 2018). В-четвертых, управление жизненным циклом программного обеспечения, его происхождение и совместимость платформ в условиях жестких требований безопасности (Марчеси и др. , 2019 г.) остаются дополнительными основными проблемами для академических исследований, а также промышленных продуктов и приложений. Как новая междисциплинарная технология, блокчейн демонстрирует большие перспективы в преодолении этих проблем с точки зрения информатики.

Блокчейн

с его отличительными особенностями децентрализации и неизменности предназначен для отслеживания происхождения данных высокопроизводительных вычислений и использования высокопроизводительной сетевой инфраструктуры, снижая накладные расходы на ввод/вывод (Al-Mamun et al., 2018). Кроме того, самодостаточный смарт-контракт обеспечивает автоматическое и надежное выполнение предопределенных функций. Безопасные языки смарт-контрактов предотвращают непреднамеренное поведение при выполнении смарт-контрактов, используя доказательства правильности (Egelund-Müller et al., 2017). Что касается последней проблемы, блокчейн сам по себе является децентрализованной одноранговой системой. Механизмы распределенного консенсуса, такие как Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) и практическая византийская отказоустойчивость (PBFT), позволяют достичь окончательного соглашения об общем состоянии среди недоверенных одноранговых узлов. Некоторые данные о цифровых активах могут быть записаны в общедоступной цепочке блоков, что обеспечивает возможность публичного аудита и проверки правильности вычислений и целостности данных в случае неправомерных действий (Дюддер и Росс, 2017).Изучение эффективных и практичных алгоритмов консенсуса включает в себя несколько дисциплин, то есть математику, криптографию, информатику и экономику.

Техника безопасности

Техника безопасности описывает, как снизить риск преднамеренного несанкционированного вреда ценным активам до уровня, приемлемого для заинтересованных сторон системы, путем предотвращения злонамеренного вреда, неправомерного использования, угроз и угроз безопасности и реагирования на них (Firesmith, 2007). С одной стороны, в централизованных системах риски безопасности (такие как атаки с подделкой данных, отказ в обслуживании, человек посередине и другие) снижаются за счет принятия решений по снижению риска (Mayer, 2009; Dubois et al., 2010). Это приводит к средствам контроля безопасности (Икбал и Матулявичюс, 2019a,b), которые в определенной степени снижают потенциальный риск; однако по-прежнему остается вероятность того, что риск повторится из-за слабых контрмер или их неправильного применения.

Приложения на основе блокчейна меняют характер снижения рисков безопасности. Устранив централизованную власть, нужно иметь дело с решениями об избежании риска (Mayer, 2009; Dubois et al., 2010). Установив приложение на основе блокчейна, можно избежать предыдущих рисков, поскольку централизованная архитектура заменяется на архитектуру на основе блокчейна (децентрализованную).В зависимости от типа (например, с разрешениями или без разрешений) приложения на основе блокчейна предлагают различные механизмы безопасности, но все они включают ключевые принципы безопасности для криптографии (например, цифровые ключи, адреса, цифровые подписи и хеширование), контроль доступа, идентификация и управление конфиденциальностью.

Внедрение архитектуры на основе блокчейна также создает новые риски для безопасности. Например, в литературе сообщается (Икбал и Матулявичюс, 2019a,b) о сивилле, двойных расходах, 51%, деанонимизации, воспроизведении, эгоистичном майнинге и других угрозах безопасности для приложений на основе блокчейна. Эти риски должны быть снижены с помощью недавно разработанных средств BCT, таких как подключаемые механизмы консенсуса, разрешенные и доверенные узлы полномочий, протоколы проверки блоков и другие.

Будущие исследования в области техники безопасности должны решать проблемы, связанные с новыми угрозами безопасности. Исследование должно выходить за рамки различных традиционных ролей и областей знаний. Инженеры должны внести свой вклад в базу знаний, связанную с проблемной областью и областью применения.Инженеры по безопасности должны участвовать в разработке приложений на основе блокчейна. Это должна быть совместная деятельность, поскольку вновь разработанные системы должны быть согласованы и понятны заинтересованным сторонам проекта. Наконец, инженеры по безопасности должны помочь с идентификацией защищенных активов (которые потенциально должны быть захвачены из проблемной области), их поддержки системными активами (определенными в приложении на основе блокчейна) и угроз безопасности. Инженерия безопасности также включает анализ компромиссов при оценке стоимости защищаемых активов, серьезности рисков безопасности и стоимости мер противодействия безопасности.Это сложный процесс, требующий дальнейших исследований.

Междисциплинарная компетенция как средство интеграции блокчейна

Интеграция новых технологий с далеко идущими последствиями, таких как BCT, приводит к сложным проблемам для всех типов организаций, и справиться с ними можно только путем сотрудничества, интеграции различных дисциплин и создания междисциплинарных групп (Laufs and Sandner, 2020).

Для стимулирования инноваций и эффективной междисциплинарной командной работы все большее значение приобретает междисциплинарная компетенция (Schier and Schwinger, 2014; Kachalov et al., 2015; Лерх, 2017; Темелкова, 2018). Процесс определения междисциплинарности продолжается уже более длительный период. Латукка и др. дать литературный обзор определений из самых разных областей (Lattuca et al. , 2013). Согласно Brandstädter et al., междисциплинарность — это межличностный процесс, в котором люди по крайней мере из двух разных профессиональных, функциональных или дисциплинарных областей работают вместе над продуктом или вопросом, преследуя общие цели (Brandstädter et al., 2018). Основное внимание здесь уделяется интеграции и синтезу различных точек зрения и методов решения сложных проблем.

Междисциплинарная среда приносит с собой такие возможности, как быстрое принятие решений, когнитивное разнообразие и увеличение инновационного содержания или творчества, а также риски, такие как отсутствие открытости по отношению к другим дисциплинам, коммуникативные барьеры и конфликтный потенциал (Nancarrow et al. , 2013; Brandstädter and Sonntag, 2016; Brandstädter et al., 2018).Отношения между внутренними и межкорпоративными субъектами, особенно в проектах интеграции блокчейна, часто приводят к заявленным проблемам. В этом случае участникам сложно прийти к общему пониманию целей, возможностей и требований интеграции блокчейна, и им не хватает общего технического языка и регулярной основы (Laufs and Sandner, 2020).

Чтобы добиться успеха в таких проектах, будущие участники проекта должны развивать «междисциплинарную компетенцию» и, таким образом, быть способными работать в междисциплинарных условиях.Качалов и др. (2015) определяют междисциплинарную компетентность как способность и готовность комплексно применять знания нескольких дисциплин в соответствии с требованием профессиональной деятельности. Ключевыми элементами являются понимание междисциплинарной связи и демонстрация психологической готовности применять знания соответствующих смежных дисциплин (Качалов и др., 2015). Латтука и др. концептуализировал междисциплинарную компетенцию как многомерную конструкцию и определил восемь измерений междисциплинарности, среди которых осознание дисциплинарности, понимание дисциплинарных перспектив, способность находить точки соприкосновения и интеграционные навыки кажутся наиболее значимыми в контексте развития блокчейна, учитывая дисциплинарные проблемы и будущие исследования, как сообщалось выше (Lattuca et al. , 2013).

Растущий рыночный спрос на междисциплинарные компетенции требует от университетов поддержки способностей студентов к сотрудничеству в разных дисциплинах, что способствует междисциплинарному подходу к обучению (Brassler and Dettmers, 2017). Междисциплинарные учащиеся объединяют информацию, данные, методы, инструменты, концепции и/или теории из двух или более дисциплин для создания продуктов, объяснения явлений или решения проблем способом, который был бы маловероятен при использовании изолированных дисциплинарных средств (Frodeman and Klein, 2012). ; Брасслер и Деттмерс, 2017).Таким образом, студенты получают возможность мыслить за пределами изолированных дисциплин и соответствующих дисциплинарных культур. Кроме того, междисциплинарное обучение повышает способность справляться с неопределенностью в науке и оценивать различные точки зрения в процессе решения. С помощью инструментов интерпретации объединяются и интегрируются самые разные структуры знаний, которые можно поэтапно развивать дальше, уделяя особое внимание метакогнитивным способностям и критическому мышлению (Иваницкая и др. , 2004)., 2002).

Междисциплинарное обучение можно стимулировать путем общения и восприятия собственных и других дисциплин, методов или объектов. Это может привести к развитию своеобразного «междисциплинарного стиля мышления» (Lerch, 2017). Мы уже можем наблюдать появление междисциплинарного мышления в сфере высшего образования в целом и в отношении BCT в частности (Ølnes and Knutsen, 2020), хотя и медленно. Как отражение траекторий развития BCT, некоторые профессиональные профили меняются.Усус и Карабурун обсудили в своем исследовании изменения в профилях профессий аудиторов и подчеркнули необходимость адаптации учебной программы (Усул и Карабурун, 2020). Ølnes и Knutsen также подчеркнули необходимость междисциплинарного подхода к блокчейну и криптовалютам (Ølnes and Knutsen, 2020), которого нет в уже существующих образовательных программах для BCT. Подводя итог, можно сказать, что разработка междисциплинарных курсов, которые предлагают студентам из разных дисциплин всесторонние компетенции и знания, связанные с блокчейном, помогает понять масштабы применения BCT и влияние на различные бизнес-среды и становится актуальным и важным направлением для университетского и профессионального образования.

BlockNet — разработка междисциплинарного образования для технологии блокчейн

Проект «Онлайн-обучение в сети блокчейн для междисциплинарной европейской передачи компетенций» (BlockNet) (Düdder et al., 2019, 2020) направлен на удовлетворение потребности в междисциплинарном образовании в области блокчейна и разрабатывает модульный онлайн-курс, охватывающий несколько соответствующих дисциплин в рамках европейского сотрудничества. Цель проекта состоит в том, чтобы подготовить студентов к их будущим междисциплинарным рабочим заданиям, с одной стороны, и научить универсальным возможностям применения BCT, с другой стороны.

Для разработки учебных программ курса необходим анализ текущих и будущих требований к навыкам для дальнейшего определения целей обучения. Чтобы определить текущие и будущие профессиональные требования, было проведено обширное исследование, и в рамках BlockNet была разработана предметно-ориентированная модель компетенции для междисциплинарных блокчейн-проектов (Düdder et al. , 2019). Моделирование компетенций относится к описанию соответствующих компетенций и их кластеризации.Это делается на уровне областей компетенции и уровней компетенции и может быть снято только в связи с явной областью (Николаус и Сибер, 2013).

На основе систематического обзора литературы профессиональные требования и другие элементы компетентности собираются эмпирически и сгруппированы в рамках общеевропейского анализа объявлений о вакансиях и интервью с конкретными примерами, которые охватывают действующие и завершенные проекты BCT в различных секторах промышленности. Подробное описание проведенного исследования приведено в Düdder et al.(2019). На рис. 2 представлены двенадцать кластеров компетенций, относящихся к конкретным предметным областям, и они структурированы по четырем основным областям компетенций (техническим, социальным, личным, методологическим) согласно Reetz (1989a,b; Baethge et al., 2006).

Рисунок 2 . Модель компетенции BlockNet. Используется с разрешения. Графика Дюддера и др. (2019).

После этого модель структуры компетенций была завершена путем добавления кластерных описаний и операторов из таксономии Блума (Bloom, 1956) для описания уровня компетентности каждого элемента для будущего онлайн-курса.В качестве примера на рисунке 2 показан фрагмент элементов навыков для «Технических основ блокчейна». В целом, кластеры с соответствующими элементами компетенции формируют цели обучения и результаты обучения для междисциплинарного курса блокчейна.

На основе модели компетенций проектная группа разработала дидактическую и организационную концепцию для междисциплинарного модульного онлайн-курса по блокчейну, развернув методы активного цифрового обучения (ссылка на то, что это за методы, и/или на Düdder et al., 2020 «Учебно-методический документ»). Курс разработан с целью дать студентам различных специальностей всесторонние необходимые навыки и знания о BCT, его приложениях и его влиянии на различные бизнес-среды.

Заключение

В то время как зарождающиеся технологии традиционно вызывали интерес со стороны различных исследовательских и образовательных программ, глобальная пандемия сделала 2020 год катализатором для реализации трех основных потребностей университетского образования: необходимость разработки и предоставления онлайн-курсов; необходимость участия в международных совместных проектах; и необходимость разработки систематических междисциплинарных подходов к решению проблем.Проект BlockNet воплотил в себе общие образовательные и конкретные основные потребности, связанные с блокчейном, объединив самые современные достижения эмпирических и академических исследований, объединив соответствующие дисциплины — управление цепочками поставок; менеджмент, экономика и финансы; Информатика; инженерия безопасности — и проведение междисциплинарного модульного онлайн-курса по BCT. Проект дает новые знания не только студентам и молодым специалистам, но и создает основу для других дисциплин, актуальных для BCT, которые необходимо учитывать в дальнейших исследованиях. Разработка междисциплинарного курса действительно расширяет горизонты каждого из участвующих партнеров в их видении и понимании того, что такое BCT и как его можно применять для удовлетворения сегодняшних и будущих потребностей бизнеса. Важно отметить, что реализация проекта создает новые знания и опыт в отношении факторов успеха и риска международного и междисциплинарного сотрудничества, что будет иметь первостепенное значение для педагогов в ближайшие годы.

Заявление о доступности данных

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору/авторам.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Финансирование

Проект финансировался программой Erasmus+ KA2 (№ проекта: 2018-1-LT01-KA203-047044). Более подробная информация на: http://project-blocknet. eu/.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Ссылки

Аль-Мамун, А., Ли, Т., Садоги, М., и Чжао, Д. (2018). «Блокчейн в памяти: к эффективному и надежному происхождению данных для высокопроизводительных систем», в Международная конференция IEEE по большим данным , 3808–3813.

Академия Google

Бэтге М., Ахтенхаген Ф., Арендс Л., Бабич Э., Бэтге-Кински В. и Вебер С. (2006). Berufsbildungs-Пиза. Machbarkeitsstudie . Мюнхен: Франц Штайнер.

Академия Google

Блум, Б.С., (ред.). (1956). «Таксономия образовательных целей», в Cognitive Domain , Vol. 1 (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Маккей).

Академия Google

Брандштедтер С., Шляйтинг Ю. и Зоннтаг К. (2018). Interdisziplinäre Kompetenz in der Wirtschaft. З. Арб. Висс . 72, 35–43. doi: 10.1007/s41449-017-0080-9

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Брандштедтер С. и Зоннтаг К.(2016). «Междисциплинарное сотрудничество», в Достижения в области эргономичного проектирования систем, продуктов и процессов. Материалы ежегодного собрания GfA 2015 , под редакцией Б. Демла, П. Сток, Р. Брудера и К. М. Шлика. (SL: Springer Vieweg), 395–409.

Академия Google

Брасслер, М., и Деттмерс, Дж. (2017). Как улучшить междисциплинарную компетенцию — междисциплинарное проблемно-ориентированное обучение по сравнению с междисциплинарным проектным обучением. Междисциплинарный. Дж.Проб. Обучение на основе. 11, 1–15. дои: 10.7771/1541-5015.1686

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Коул, Р., Стивенсон, М., и Эйткен, Дж. (2019). Технология блокчейн: последствия для операций и управления цепочками поставок. Управление цепочками поставок. 24, 469–483. doi: 10.1108/SCM-09-2018-0309

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дюбуа, Э., Хейманс, П., Майер, Н., и Матулявичюс, Р. (2010). Системный подход к определению предметной области управления рисками безопасности информационных систем .Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer, 289–306.

Академия Google

Дюддер Б., Фомин В., Гюрпинар Т., Хенке М., Иоаннидис П., Икбал М. и др. (2019). Изучение концепции навыков работы с блокчейном и передовых практических примеров использования. Белая книга проекта BlockNet IO2. Под редакцией BlockNet Consortium . Доступно в Интернете по адресу: https://www.knf.vu.lt/dokumentai/failai/projektai/blocknet/Project_BlockNet_Intellectual_Output_1_and_2.pdf (по состоянию на 26 октября 2020 г.).

Академия Google

Дюддер, Б., Фомин В., Гюрпинар Т., Хенке М., Иоаннидис П., Икбал М. и др. (2020). Учебный документ. Белая книга проекта BlockNet IO3 . Доступно в Интернете по адресу: https://www. knf.vu.lt/dokumentai/failai/projektai/blocknet/Project_BlockNet_Intellectual_Output_3.pdf (по состоянию на 6 июня 2020 г.).

Академия Google

Дюддер, Б., и Росс, О. (2017). Отслеживание лесоматериалов: снижение сложности комплексной проверки с помощью технологии блокчейн . Копенгаген: ССРН.

Академия Google

Эгелунд-Мюллер, Б., Эльсман, М., Хенглейн, Ф., и Росс, О. (2017). Автоматическое выполнение финансовых контрактов на блокчейнах. Автобус. Инф. Сист. англ. 59, 457–467. doi: 10.1007/s12599-017-0507-z

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Файерсмит, Д. (2007). «Разработка требований, связанных с безопасностью и защитой для систем с интенсивным использованием программного обеспечения», в Proceedings of the International Conference on Software Engineering .

Академия Google

Фродеман Р. и Кляйн Дж. Т. (2012). Оксфордский справочник по междисциплинарности. 1. опубл. в мягкой обложке. Оксфорд: Оксфордский ун-т. Нажмите.

Академия Google

Гюрпинар Т., Харре С., Хенке М. и Салех Ф. (2020). «Технология блокчейна — интеграция в процессы цепочки поставок», Международная конференция по логистике 2020 (Новые способы создания ценности в цепочках поставок и логистике) , под редакцией В. Керстена, Т.Блекер и К. М. Рингл, 155–187.

Академия Google

Гюрпинар Т., Штрауб Н., Качмарек С. и Хенке М. (2019). Блокчейн-технология в междисциплинарном Умфельде. ZWF 114, 605–609. дои: 10.3139/104.112117

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Икбал, М., и Матулявичюс, Р. (2019a). «Угрозы безопасности приложений на основе блокчейна: систематический обзор литературы, Advanced Information Systems Engineering Workshops , 176–188.

Академия Google

Икбал, М., и Матулявичюс, Р. (2019b). «Сравнение решений на основе блокчейна для снижения рисков безопасности, связанных с фальсификацией данных», в Proceedings of BPM 2019 Blockchain and CEE Forum LNBIP , Vol. 361, ред. C. Di Ciccio, et al. (Чам: Спрингер), 13–28. дои: 10.1007/978-3-030-30429-4_2

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Иваницкая Л., Кларк Д., Монтгомери Г. и Примо Р. (2002). Процесс и результаты междисциплинарного обучения. нов. Высокий. Образовательный 27, 95–111. дои: 10.1023/A:1021105309984

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Якоб С., Шульте А., Спарер Д., Коллер Р. и Хенке М. (2018). Блокчейн и смарт-контракты: эффективное и надежное сетевое производство. Технический документ: Fraunhofer Gesellschaft . Доступно в Интернете по адресу: https://www.iml.fraunhofer.de/content/dam/iml/de/documents/101/10_Whitepaper_Blockchain+Smart-Contracts_web.pdf (по состоянию на 26 октября 2020 г.).

Академия Google

Янавичене В. и Фомин В. В. (2019). «Систематическое отображение литературы по применению блокчейна в контексте экономики, финансов и управления», в 11-я Международная научная конференция «Новые вызовы развития экономики и бизнеса — 2019: стимулы для устойчивого экономического роста» , 310–319.

Академия Google

Качалов Н., Корниенко А., Квеско Р., Квеско С. и Чаплинская Ю. (2015).Междисциплинарные компетенции и их статусная роль в системе высшего профессионального образования. Проц. соц. Поведение науч. 206, 429–433. doi: 10.1016/j.sbspro.2015.10.078

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кшетри, Н. (2018). 1 Роль блокчейна в достижении ключевых целей управления цепочками поставок. Междунар. Ж. Информ. Управлять. 39, 80–89. doi: 10.1016/j.ijinfomgt.2017.12.005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ламберт, Д.М., Купер, М.С., и Паг, Дж.Д. (1998). Управление цепями поставок: вопросы реализации и возможности исследований. Междунар. Дж. Логист. Управлять. 9, 1–20. дои: 10.1108/09574099810805807

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Латтука Л., Найт Д. и Бергом И. (2013). Разработка меры междисциплинарной компетентности. Междунар. Дж. Инж. Образовательный 29, 726–739.

Академия Google

Лауфс, Д., и Санднер, П. (2020). «Реализация блокчейн-проектов в банках», в отчете о политике банковских и финансовых услуг , 39.

Академия Google

Люмино, Ф., Ван, В., и Шилке, О. (2020). Управление блокчейном — новый способ организации сотрудничества. Организационная наука, готовится к выпуску . Доступно в Интернете по адресу: https://ssrn.com/abstract=3562941 (по состоянию на 26 октября 2020 г.).

Академия Google

Маркези, Л., Маркези, М., и Тонелли, Р. (2019). ABCDE-Agile Block Chain Dapp Engineering. arXiv [Препринт] . архив: 1912.09074.

Академия Google

Майер, Н.(2009). Управление рисками безопасности информационной системы на основе моделей (докторская диссертация). Намюр: Намюрский университет.

Академия Google

Нанкарроу С.А., Бут А., Арисс С., Эндерби П. и Рутс А. (2013). Десять принципов хорошей междисциплинарной командной работы. Гул. Ресурс. Здоровье 11:19. дои: 10.1186/1478-4491-11-19

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Николаус, Р., и Сибер, С. (2013). «Berufliche Kompetenzen: Modellierungen und diagnostische Verfahren», в Handbuch Berufspädagogische Diagnostik , eds A.Фрей, У. Лиссманн и Б. Шварц. 1. Ауфл. с.л.: Бельц (Pädagogik 2014), 166–195.

Академия Google

Олнес, С., и Кнутсен, С.Дж. (2020). Блокчейн-технологии в образовании — проблема междисциплинарного обучения. Фьордантологиен.

Академия Google

Петров Д. (2020). Экосистема блокчейна в индустрии финансовых услуг. Автобус FAIMA. Управлять. Дж . 8, 19–31.

Академия Google

Кейрос, М.М., Теллес Р. и Бонилья С.Х. (2019). Блокчейн и интеграция управления цепочками поставок: систематический обзор литературы. Доп. Цепное управление. 25, 241–254. doi: 10.1108/SCM-03-2018-0143

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ритц, Л. (1989a). Zum Konzept der Schlüsselqualifikationen in der Berufsbildung. Teil 1. BWP Berufsbildung Wissenschaft Praxis 18, 3–10.

Академия Google

Ритц, Л. (1989b). Zum Konzept der Schlüsselqualifikationen in der Berufsbildung.Teil 2. BWP Berufsbildung Wissenschaft Praxis 24–30.

Академия Google

Шульте, А., и Дорн, М. (2018). «Restrukturierungsmethoden in den Querschnittsfunktionen: Verwaltungs-/Gemeinkosten und sonstiger betrieblicher Aufwand», in Handbuch Unternehmensrestrukturierung , Vol. 15, ред. Т. К. Кнехт, У. Хоммель и Х. Воленберг (Висбаден: Springer Fachmedien Wiesbaden), 1059–1081.

Академия Google

Шютте, Дж., Фриджен, Г., Prinz, W., Rose, T., Urbach, N., Hoeren, T., et al. (2017). Блокчейн и смарт-контракты — технологии, исследования и анализ . Общество Фраунгофера.

Академия Google

Сек, С. (2010). Эрфолгсфактор Логистик. Klassische Fehler erkennen und vermeiden. Висбаден: Gabler Verlag / Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Wiesbaden.

Академия Google

Темелькова, М. (2018). Навыки цифрового лидерства — обязательное условие развития высокотехнологичной экономики. Междунар. Ж. Информ. Теор. заявл. 25, 429–433.

Академия Google

Йоркский университет (2020). Что такое информатика? — Информатика. Йоркский университет . Доступно в Интернете по адресу: www.cs.york.ac.uk (по состоянию на 6 ноября 2020 г.).

Академия Google

Усул, Х., и Карабурун, Г. (2020). Изменения профессионального профиля аудиторов в свете технологии блокчейн. евро. Дж. Цифра. Экон. Рез. 1, 5–12.

Академия Google

Вюст, К.и Жерве, А. (2018). «Вам нужен блокчейн?», 2018 Crypto Valley Conference on Blockchain Technology (CVCBT). Конференция Crypto Valley 2018 по технологии блокчейн (CVCBT). Цуг, 20.06.2018 — 22.06.2018: IEEE , 45–54.

Академия Google

Чжан, С. , и Ли, Дж. (2020). Анализ основных консенсусных протоколов блокчейна. ИКТ Экспресс 6, 93–97. doi: 10.1016/j.icte.2019.08.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжэн, З., Се, С., Дай, Х. Н., Чен, X., и Ван, Х. (2018). Проблемы и возможности блокчейна: опрос. Междунар. J. Веб-сетка Serv. 14, 352–375. doi: 10.1504/IJWGS.2018.095647

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Специальный выпуск: Блокчейн, способствующий устойчивому развитию: вызовы и перспективы

Проф. д-р Катерина Триказе
Электронная почта Веб-сайт
Приглашенный редактор

Департамент экономики, Университет Фоджа, 71122 Фоджа, Италия
Интересы: изучение и применение методологии LCA; изучение и применение углеродного и водного следа; оценка экологической устойчивости товаров и производственных процессов; блокчейн и биткойн

проф.Доктор Анджела Тарабелла
Электронная почта Веб-сайт
Приглашенный редактор

Факультет экономики и менеджмента, Пизанский университет, 56126 Пиза, Италия
Интересы: блокчейн и биткойн; агропродовольственный сектор; точное земледелие; системы управления устойчивостью

Проф. д-р Роберто Леонардо Рана
Электронная почта Веб-сайт
Приглашенный редактор

Факультет экономики, Университет Фоджа, 71122 Фоджа, Италия
Интересы: влияние инноваций на качество процессов; экологическая оценка по методологии оценки жизненного цикла и углеродного следа; Энергетическая политика ЕС в плане сокращения выбросов CO ₂ ; блокчейн

проф.Доктор Паскуале Джунгато
Электронная почта Веб-сайт
Приглашенный редактор

Кафедра химии, Университет Бари «Альдо Моро», филиал Таранто, 74100 Таранто, Италия
Интересы: оценка жизненного цикла; промышленная экология; блокчейн; химия окружающей среды

Уважаемые коллеги,

Начиная с биткойна, цифровой валюты, основанной на одноранговой платежной системе, управляемой программным обеспечением с открытым исходным кодом и характеризующейся низкими транзакционными издержками и отсутствием необходимости в центральном банке, лежащая в основе технология блокчейна привлекает интерес научного сообщества поскольку он представляет собой основу для распределенной и демократически поддерживаемой публичной книги транзакций во многих областях.

Никогда ранее не предпринимались такие масштабные усилия для расширения использования блокчейна в институциональной политике и бизнесе, несмотря на критику по поводу незаконного использования и социальных последствий криптовалют. По нашему мнению, среди своих многочисленных приложений блокчейн может открыть новые и сложные возможности в вопросах устойчивого развития. Обмен медицинскими данными, производство и распределение энергии в микросетях на уровне граждан, новые государственные более дешевые криптовалюты и смарт-контракты могут выиграть от широко распространенного блокчейна, а вопросы устойчивости могут выиграть от принятия этой технологии на всемирном уровне.С этой точки зрения блокчейн может стать движущей силой социальных изменений.

Мы намерены сделать этот специальный выпуск журнала Устойчивое развитие дискуссионным форумом, на котором можно было бы представить различный опыт и точки зрения. Мы приглашаем авторов обменяться результатами исследований взаимосвязи между блокчейном и устойчивостью, а также роли в экономике замкнутого цикла новой публичной распределенной книги транзакций. Вместе мы можем найти решения многочисленных проблем, возникающих при применении блокчейна в вопросах устойчивого развития.

• Смарт-контракты
• Процесс цепочки поставок на основе блокчейна для сельскохозяйственного сектора
• Основы и альтернативы proof of work
• Интернет вещей (IoT) и блокчейн
• Потребность в энергии для майнинга криптовалют
• Управление счетами с использованием технологии блокчейн

Проф. д-р Катерина Триказе
Проф. д-р Анджела Тарабелла
Проф. д-р Роберто Леонардо Рана
Проф. д-р Паскуале Джунгато
Приглашенные редакторы

Информация о подаче рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн на сайте www.mdpi.com, зарегистрировавшись и войдя на этот сайт. После регистрации нажмите здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до указанного срока. Все статьи будут рецензироваться. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска. Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для планируемых статей в редакцию можно отправить название и краткую аннотацию (около 100 слов) для размещения на сайте.

Представленные рукописи не должны быть опубликованы ранее или находиться на рассмотрении для публикации в другом месте (за исключением материалов конференции). Все рукописи проходят тщательную рецензирование в рамках единого процесса слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая необходимая информация для подачи рукописей доступны на странице Инструкции для авторов. Sustainability — международный рецензируемый журнал с открытым доступом, выходящий раз в полгода, публикуемый MDPI.

Перед отправкой рукописи посетите страницу Инструкции для авторов. Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков (швейцарских франков). Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время авторских правок.

Текущие проблемы внедрения и перспективы на будущее

Цифровизация и автоматизация охватили все области и сферы жизни.Интернет вещей (IoT) стал основным двигателем революции. В IoT все еще существуют проблемы, требующие решения, такие как ограниченное адресное пространство для растущего числа устройств при использовании IPv4 и IPv6, а также ключевые проблемы безопасности, такие как уязвимые механизмы контроля доступа. Блокчейн — это технология распределенного реестра, обладающая огромными преимуществами, такими как повышенная безопасность и отслеживаемость. Таким образом, блокчейн может служить хорошей основой для приложений, основанных на транзакциях и взаимодействиях.Реализации и приложения IoT по определению являются распределенными. Это означает, что блокчейн может помочь решить большинство уязвимостей безопасности и проблем с отслеживаемостью IoT, используя блокчейн в качестве реестра, который может отслеживать, как взаимодействуют устройства, в каком они состоянии и как они взаимодействуют с другими IoT-устройствами. Приложения IoT в основном реализуются с помощью таких технологий, как облачные и туманные вычисления, а также искусственный интеллект, чтобы помочь решить некоторые из его ключевых проблем. В этом документе четко изложены основные проблемы реализации и технические решения, которые следует учитывать при создании успешного проекта блокчейна IoT (BIoT).Также анализируются аспекты безопасности и конфиденциальности приложений BIoT, и предлагается несколько соответствующих решений для повышения масштабируемости и пропускной способности таких приложений. В документе также рассматриваются схемы интеграции и структуры мониторинга для приложений BIoT. Предлагается архитектура интеграции гибридного блокчейна с IoT, использующая контейнеризацию.

1. Введение

Блокчейн был отмечен как одна из самых прорывных технологий всех времен. Было много применений в различных секторах и отраслях, таких как финансы [1], здравоохранение [2, 3], коммунальные услуги [4], сельское хозяйство [5], недвижимость [6] и управление цепочками поставок [7, 8]. Это связано с тем, что доверенные посредники, которые служат привратниками для определенных приложений в этих отраслях, могут быть устранены, и те же самые приложения могут работать децентрализованно без каких-либо централизованных полномочий. Это делается эффективно без каких-либо компромиссов в эффективности и безопасности, что было невозможно в прошлом.

Концепция и реализация блокчейна позволили создать не требующие доверия одноранговые сети, которые позволяют участникам сети совершать транзакции и обмениваться данными, не доверяя друг другу.Общеизвестно, что сторонние доверенные посредники вызывают задержки во время транзакций в большинстве отраслей. Отсутствие таких посредников означало бы более быстрое примирение сторон и участников сделки. Блокчейны работают с большой зависимостью от криптографических схем и функций хеширования, которые, как правило, обеспечивают высокий уровень безопасности и авторитетности для всех взаимодействий и транзакций в сети. Блокчейны в прошлом рассматривались просто как распределенные реестры или базы данных, но они были усилены смарт-контрактами. Смарт-контракты — это независимые самоисполняемые скрипты, которые находятся в цепочках блоков, что дает им высокий уровень автономии, который сочетает в себе все вышеупомянутые функции для обеспечения действительно распределенной платформы. Это вызвало интерес многих разработчиков и отраслевых гигантов в области Интернета вещей (IoT).

Интернет вещей (IoT) также имеет множество реализаций в различных областях, таких как интеллектуальные решения для здравоохранения [3], интеллектуальное и связанное сельское хозяйство [9, 10], умные дома [11, 12], носимые устройства [13, 14], дополненная реальность [15, 16] и транспорт [17].Интернет вещей превращает традиционные объекты и устройства в интеллектуальные объекты, используя такие технологии, как интернет-протоколы и сенсорные сети.

Блокчейны и IoT сами по себе доказали огромный прогресс и преимущества в областях и секторах, в которых они применялись. Цель этой статьи — предоставить исчерпывающее описание того, как работают блокчейны и смарт-контракты, их происхождение (т. е. технологии распределенного реестра (DLT)), а также плюсы и минусы этой технологии.Мы также хотели бы дать некоторое представление об устройствах и сетях IoT и выделить ключевые соображения, необходимые для совместного использования двух технологий. Это позволит читателям определить возможные варианты использования в отраслях, в которых еще нет такой реализации. Это также даст возможность любому, кто хочет реализовать проект блокчейна IoT (BIoT), знать, что нужно делать, и принимать обоснованные решения при интеграции блокчейнов в свой проект. Даже если это означает, что проект нужно начинать с нуля, работы, проанализированные в этой статье, обеспечат прочную основу для принятия правильных технических решений.

Структура этой статьи следующая. В разделе 2 мы рассмотрим корневую технологию блокчейнов (технологии распределенного реестра (DLT)) и объясним, как блоки и цепочки формируются в блокчейнах. Мы также изучаем, как работают смарт-контракты. Раздел заканчивается таксономией некоторых распространенных блокчейнов. Также объясняется функционирование устройств и сетей IoT. В разделе 3 подробно рассматриваются и обсуждаются некоторые прошлые реализации BIoT. В этом разделе описываются ключевые технические решения, которые необходимо учитывать при любой реализации BIoT.Также обсуждаются лучшие криптографические и согласованные алгоритмы, необходимые для интеграции блокчейнов в устройства и сети IoT. В разделе 4 рассказывается о проблемах, с которыми до сих пор сталкивались текущие реализации BIoT, а также о проблемах, которые разработчикам и исследователям IoT необходимо учитывать при развертывании решения IoT на основе блокчейна. В разделе 5 более подробно рассматриваются текущие проблемы, которые преследовали и бросали вызов другим приложениям BIoT, путем рассмотрения проблем, с которыми сталкиваются в аспектах конфиденциальности, безопасности, масштабируемости, пропускной способности и задержки, а также некоторых решений, которые были представлены в литературе для компактности и решения. их.В разделе 6 рассматриваются некоторые будущие направления и рекомендации, которые следует учитывать при внедрении решений BIoT. Раздел 7 суммирует все вклады, которые мы сделали в статье. Наши выводы представлены в Разделе 8.

2. Методология

В этом документе рассмотрен ряд сценариев приложений, в которых внедрение приложений BIoT было предложено и даже в некоторых случаях реализовано.

2.1. Источники данных

В этом обзоре использовалась литература из 4 электронных баз данных: (i)Google Scholar(ii)IEEE Xplore(iii)Elsevier ScienceDirect(iv)Springer SpringerLink

Поиск во всех базах данных дал 10900 результатов.Google Scholar и SpringerLink вернули ряд несвязанных результатов; таким образом, для нашего обзора были рассмотрены только первые 100 релевантных и подходящих результатов.

Наш поиск в этих базах данных был сделан на основе ключевых слов, которые были изложены в этой статье. Строки поиска были сформированы из этих ключевых слов. Была использована следующая строка поиска:

(блокчейн ИЛИ «цепочка блоков») И

(IoT ИЛИ «Интернет вещей» ИЛИ Интернет вещей) И

приложения И

(Безопасность ИЛИ «Безопасность») И

(Конфиденциальность ИЛИ «Конфиденциальность»)

Поиск проводился в мае 2020 года. При поиске учитывались области применения, в которых использовался BIoT. Мы отмечаем, что список сценариев приложений, упомянутых в этом обзоре, не является исчерпывающим, но он дает хороший обзор того, что возможно с BIoT. Используемая процедура представлена ​​на рисунке 1. Мы выбрали некоторые из наиболее многообещающих областей применения, изучаемых исследователями в настоящее время, а также некоторые области применения, которые еще не изучались в других существующих подробных обзорах. Например, в [7] рассмотрены методы интеграции блокчейнов с IoT, [18] рассмотрена безопасность IoT и [19] рассмотрены методы машинного обучения для обеспечения безопасности IoT.Ни в одном из этих обзоров подробно не анализировалась интеграция блокчейна и Интернета вещей, его аспекты безопасности и конфиденциальности в целом. Кроме того, мы добавили некоторые методы глубокого обучения для обеспечения безопасности BIoT, а также предоставили некоторые направления дальнейших исследований в области машинного обучения, которые еще необходимо применить к BIoT. Также предлагается архитектура интеграции гибридного блокчейна с IoT, использующая контейнеризацию.

2.2. Методы отбора рецензируемой литературы

(i) Временной отбор .Литература, которую мы рассмотрели в ходе нашего поиска, была отобрана на основе трехлетнего временного критерия. Включенные исследования относятся к периоду с 2017 по 2020 год. Например, для этого использовался фильтр «С 2020 года» в Google Scholar. Рассмотренные исследования 2020 года были только теми, которые были доступны на момент проведения этого исследования. Причина выбора трехлетнего критерия заключалась в том, чтобы мы могли иметь доступ к новейшим, наиболее актуальным и интересным исследованиям, которые формируют будущие исследования (ii) Сбор и отбор соответствующей информации .Окончательный список рассмотренных исследований для этого обзора был основан на прочтении полного текста тех исследований, которые находились в пределах нашего временного диапазона. Документы, использованные для современного раздела этой статьи, были теми, которые обеспечили очень хорошее понимание базовых технологий, составляющих блокчейны и IoT. В остальной части обзора мы рассмотрели литературу, в которой представлены новые решения, платформы и архитектуры для реализации BIoT. Исследования, которые не были тесно связаны с определенной темой исследования, не рассматривались и поэтому исключались из этого обзора.Часть литературы появилась в виде дубликатов в 4 разных базах данных; таким образом, было рассмотрено 229 публикаций, но после устранения дубликатов осталось 150 публикаций. Последний этап отбора основывался на полнотекстовом чтении, и 63 из этих публикаций были исключены. Это произошло из-за того, что некоторая обсуждаемая информация была довольно общей, а другая не содержала полных деталей реализации или дизайна

3. Современное состояние

базовые знания о технологиях распределенного реестра (DLT), технологии блокчейна и ее типах, IoT и BIoT (блокчейн с IoT).

3.1. Технология распределенного реестра (DLT)

Технология распределенного реестра (DLT) не является отдельной технологией. DLT использует комбинацию технологий, которые имеют большую историю в математике, информатике и коммерческих приложениях. Эти технологии включают криптографию с закрытым/открытым ключом, криптографические хэш-функции, распределенные базы данных, алгоритмы консенсуса и децентрализованную/распределенную обработку.

Требуется, чтобы для создания и использования DLT между всеми участниками DLT была установлена ​​одноранговая (P2P) сеть.Все эти технологии объединяются для создания распределенной базы данных, которая является общей и принадлежит каждому члену сети [20]. Таким образом, набор протоколов предназначен для репликации этой базы данных, которая представлена ​​в виде временных меток и упорядоченным образом, который называется реестром [21]. Данные в реестре, которым владеет каждая сторона в сети распределенного реестра, поддерживаются в согласованном виде с помощью цепочки хэшей. Любая DLT должна обладать следующими характеристиками: децентрализованная архитектура, отсутствие доверия, коллективное обслуживание и надежная база данных, а также поддерживать анонимность узлов [9].Эти факты можно пояснить следующим образом: (i) Децентрализованный . Во всей системе нет централизации, и, таким образом, если один узел в системе выходит из строя или отключается от сети, система все равно должна работать. Это говорит о надежности DLT (ii) Trustless . Узлы в сетях блокчейнов могут доверять друг другу, поскольку система работает с полной прозрачностью (iii) Коллективное обслуживание . Узлы и блоки в системе не поддерживаются никем и всеми, поскольку блокчейны имеют алгоритмы консенсуса, которые помогают доказать подлинность блоков (iv) Надежная база данных .Каждый узел получает копию текущего реестра как есть. Было показано, что надежность регистра блокчейна увеличивается с увеличением количества узлов, доступных в сети блокчейна. Таким образом, теоретически любая традиционная система блокчейна имеет допуск 51% [9, 22], что означает, что для получения контроля над сетью злоумышленник должен получить контроль над 51% узлов (v) . Анонимность . Поскольку в сети нет необходимости в доверии, узлы могут оставаться анонимными, и нет необходимости раскрывать личность узла

Существует два основных класса DLT. Это блокчейны и направленный ациклический граф (DAG). Блокчейны — это DLT, которые берут свое начало в криптовалютах. Блокчейны подробно обсуждаются в разделе 3.2.1. Направленные ациклические графы (DAG), с другой стороны, работают со структурой графа, которая направлена ​​без циклов, соединяющихся с какими-либо другими ребрами. Это позволяет DAG сохранять ненадежные свойства DLT, потому что, поскольку ребра графа направлены и идут только в одном направлении, невозможно восстановить всю структуру графа.Граф, направленный в одном направлении, также позволяет DAG иметь функцию прослеживаемости. Это связано с тем, что всякий раз, когда вы начинаете с любого края, вы можете проследить структуру графа до конца. Некоторыми популярными примерами DAG являются Hedera Hashgraph и IOTA.

3.2. Понимание блокчейнов

В этом разделе мы обсудим строительные блоки, из которых состоит технология блокчейн. Это поможет понять остальную часть статьи.

3.2.1. Блокчейн

Технология блокчейн является частью набора технологий, называемых технологиями распределенного реестра. Эти технологии способны отслеживать, координировать, выполнять транзакции и хранить информацию с разных устройств в разных местах, что устраняет необходимость в централизованной облачной системе. За последние несколько лет технология блокчейна развивалась все более быстрыми темпами. Отчет Statista показывает, что стартовый инвестиционный капитал в блокчейн вырос примерно до 550 миллионов долларов США в 2016 году, и прогнозируется, что к 2021 году инвестиции в технологию превысят 2.3 миллиарда долларов США [23, 24].

Рост криптовалют привел к быстрой популярности технологии блокчейн. Биткойн [21] был первым из множества, появившимся на свет, и люди считали его королем криптовалют. Популярность других с годами также возросла, например, Ethereum [25], Ripple [26] и Dogecoin [27]. Строительные блоки блокчейнов, унаследованные от ТРР, показаны на рис. 2.

Использование криптовалют, как говорили, произвело революцию в способах осуществления платежей в будущем, когда они начали становиться мейнстримом из-за своих преимуществ по сравнению с традиционными твердыми валютами. валюты [23].Это было связано с тем, что посредники должны были быть устранены, комиссия продавца денежных переводов должна была быть снижена, вероятно, до менее 1%, а количество времени, необходимое для перевода и получения средств, должно было сократиться. На самом деле это еще не вступило в силу из-за множества неправильных представлений и дезинформации об этих валютах, основанных на блокчейне. Ее до сих пор называют незрелой технологией, хотя с момента ее создания она продвинулась очень далеко. На решение связанных с этим проблем может уйти несколько лет.

Концепция блокчейна изначально была предложена для использования в качестве инструмента для криптовалюты, но это не все, что вы можете сделать с блокчейнами. Многие исследователи предлагали и представляли обзоры и исследования по применению блокчейна в различных областях. Они варьируются от предлагаемых архитектур блокчейнов и смарт-контрактов при развертывании решений BIoT [28] до блокчейнов для больших данных и промышленных приложений [29, 30]. Эти исследовательские работы привели к разработке многих приложений на блокчейн-системах, называемых распределенными приложениями (DApps) [31].В [32] обсуждались платформы, облегчающие разработку DApps для устройств IoT, такие как IOTIFY, iExec и Xage.

Внутренняя работа блокчейн-систем показывает их сильную зависимость от криптографических алгоритмов. Основываясь на криптографических принципах блокчейна, каждый узел в сети получит два ключа: открытый ключ (для шифрования), который используется другими узлами для шифрования сообщений, предназначенных для этого узла, и закрытый ключ (для расшифровки). , что позволяет этому узлу читать свои сообщения.Таким образом, открытый ключ работает как уникальный адрес или идентификатор узла в сети, в то время как закрытый ключ используется узлом в сети для утверждения и подписи транзакций. Это означает, что только узел, имеющий соответствующий закрытый и открытый ключ, способен расшифровывать сообщения, отправленные в соответствии с конкретным открытым ключом. Это то, что называется асимметричной криптографией [33, 34].

Когда узел совершает транзакцию, он использует свой закрытый ключ, чтобы подписать эту транзакцию, тем самым аутентифицируя ее.Затем он передается одноранговому узлу для широковещательной передачи по сети. Если есть ошибка или проблема при передаче данных транзакции, они не будут расшифрованы. По мере того, как данные передаются посредством одноранговой широковещательной рассылки, каждый узел проверяет правильность транзакции, прежде чем произойдет повторная передача. Таким образом, данные распространяются по сети с целостностью.

Подтвержденные таким образом транзакции затем организуются в блоки с отметками времени специальными узлами в сети, называемыми майнерами.Алгоритм консенсуса, который запускается как часть блокчейна, определяет избранных майнеров, а также данные, которые включаются в качестве новых блоков в цепочку. Каждый блок в цепочке блоков (см. рисунок 3) содержит упорядоченный набор записей или транзакций и хэш предыдущего блока в своем заголовке (начиная с начального блока, называемого блоком «генезис»). Это означает, что его хэш зависит от хэша его родителя. Любое изменение данных одного блока повлияет на все последующие блоки. Такое изменение потребует нового процесса консенсуса (например, «доказательство работы» или «доказательство доли»).

По мере того как новые блоки распространяются по сети, узлы проверяют, что предыдущие транзакции не были подделаны и что новый блок ссылается на предыдущий блок, добавленный в цепочку, проверяя его хэш. Если и транзакция, и ее хэш проверены, блок успешно добавляется в цепочку блоков, таким образом обновляя реестр [23].

3.2.2. Смарт-контракты

Блокчейн — это очень надежная технология, которая может состоять из любого типа данных, а также кода в своих записях и реестре.Сохранение кода — это не то же самое, что выполнение кода; таким образом, возможность выполнять код в блокчейне дает ему новый набор сверхспособностей, что приводит нас к аспекту смарт-контрактов [35]. Помимо криптовалют и хранилища данных, многие другие сложные приложения могут быть построены поверх блокчейна, которые работают на основе этих смарт-контрактов. Это привело к развитию таких концепций, как децентрализованные приложения (Dapps), децентрализованные автономные организации (DAO), смарт-токены и имущественные активы (используемые для представления реальных активов).Это использование в сочетании с криптовалютами привело к серьезному нарушению финансовых услуг на протяжении многих лет [31].

Термин смарт-контракт обычно многими неправильно понимается, но это просто фрагмент кода, содержащий произвольную программную логику. Это не фактический контракт между субъектами. Чтобы IoT можно было использовать в блокчейне, это должно быть фундаментальной частью, которую необходимо учитывать, чтобы выбрать подходящий блокчейн для использования. Таким образом, блокчейн, поддерживающий смарт-контракты, — это тот, который не только проверяет транзакции и блоки, но также проверяет выполнение кода, содержащегося в каждом блоке.Это означает, что любой вызов функции к репозиторию кода, хранящемуся в блокчейне, будет выполняться последовательно в текущем состоянии блока, а окончательное состояние затем соответствующим образом обновляется [25]. При проверке блоков каждый узел будет повторно выполнять вызовы функций, содержащиеся в данном блоке, и сверять свой результат с тем, что хранится в блоке, чтобы убедиться, что результаты совпадают. Добавление смарт-контрактов в блокчейн дает ему улучшенные свойства, такие как следующие: (i) Атомарность: операция может выполняться полностью или может завершиться неудачно, не влияя на состояние цепочки (ii) Бессмертие: удалить код и данные можно только в том случае, если выполняется операция самоуничтожения (iii) Доступность : код и сопутствующие данные всегда доступны для всех(iv)Происхождение: исполняемый код всегда можно отследить до его исполнителя(v)Синхронное выполнение: код всегда выполняется синхронно

3.2.3. Типы блокчейнов

Существуют различные типы блокчейнов. Каждый день появляется все больше и больше криптовалют, которые строятся поверх этих блокчейнов. Это также привело к разработке и использованию все большего количества Dapps на этих блокчейнах. Наиболее распространенными среди них являются Биткойн, Эфириум, Лайткойн и Hyperledger Fabric, и это лишь некоторые из них.

(1) Биткойн . Внедрение блокчейна Биткойн вызвало большой интерес у разработчиков программного обеспечения и бизнес-магнатов.Он был создан Сатоши Накамото [21]. Биткойн, как задумал Сатоши Накамото, был попыткой создать «криптовалюту», неподконтрольную правительствам — валюту, которая будет работать исключительно в Интернете.

Плюсами Биткойна, которые сделали его очень привлекательным, были его неизменяемый реестр и его псевдонимный характер, что означало, что все транзакции были доступны для всех, что делало его очень прозрачным. Эта прозрачность была огромным преимуществом, и было продемонстрировано множество вариантов использования для отраслей, которые требовали высокого уровня прозрачности.Позже, в цикле разработки Биткойн, были введены смарт-контракты. Основным недостатком Биткойна было то, что он был без разрешений и, как таковой, имел неконтролируемую прозрачность. Это означало, что любой участник цепочки и любой, кто имел доступ к цепочке, мог получить доступ ко всем транзакциям. Это также выявило тот факт, что, хотя на узлы в цепочке ссылаются не по фактическим именам, а по хэшированным идентификаторам, злоумышленник в цепочке может отслеживать поток средств и транзакции между узлами, чтобы идентифицировать узлы.Биткойн также страдал от проблем с медленным временем транзакций (~=10 минут). Кроме того, для совершения транзакции в сети Биткойн необходима криптовалюта.

Биткойн был построен на ряде ключевых элементов, а именно: (i) Распределенный файл: называемый «бухгалтерской книгой блокчейна», распространяемый на все компьютеры, участвующие в системе (ii) Доказательство работы: сложная математическая процедура («майнинг»), которая дает «право» на запись в блокчейне (iii) ) Цифровые подписи: идентификационные данные, выраженные в виде числа с использованием общедоступных и закрытых ключей (iv) Сцепленные хэши (v) Византийский консенсус: предотвращение «двойной траты» биткойнов

(2) Ethereum .Это инициатива Виталика Бутерина и Гэвина Вуда. Идея Ethereum [25] состояла в том, чтобы создать распределенную виртуальную машину на основе блокчейна, которая позволила бы «умным контрактам» работать как «распределенные автономные» сущности. Ethereum использует криптовалюту «ETH», которая публично торгуется на криптовалютных биржах, и внутреннюю «измерительную единицу» под названием «GAS».

Gas предоставляет средства для оплаты транзакций, включая выполнение смарт-контрактов, а также распределяет стимулы для запуска виртуальной машины Ethereum.Ethereum в настоящее время использует механизм «доказательства работы» для достижения консенсуса, но планирует перейти на методологию «доказательства доли» [25].

(3) Ткань Hyperledger . Он был основан Linux Foundation для поддержки бизнес-транзакций. Основное внимание уделялось технологии, которая будет использоваться для разрешенных блокчейнов, в которых нуждаются отрасли, предприятия и предприятия, потому что они не хотят размещать всю свою информацию в открытом доступе в общедоступных блокчейнах. Hyperledger Fabric [36] позволяет использовать такие компоненты, как службы консенсуса и членства, в режиме plug-and-play.Частично благодаря поддержке IBM Hyperledger получил широкую поддержку и используется во многих различных проектах, включая его использование Walmart в цепочке поставок свинины [37, 38].

Несколько популярных блокчейнов сравниваются на основе времени инициализации блока и языка смарт-контрактов. Блокчейн Биткойн, который является королем всех блокчейнов, считается очень надежным и стабильным. Наши результаты показали, что скорость принятия блокчейна для других приложений, помимо криптовалют, растет.Мы также обнаружили, что на блокчейне Ethereum работает больше DApp, чем на любом другом блокчейне. Это связано с быстрым временем транзакции и временем инициализации блока 12 сек. Мы предполагали, что в будущем этот показатель будет увеличиваться. Это связано с тем, что все больше и больше разработчиков начали разветвлять блокчейн Ethereum для создания своих частных блокчейнов. Отчасти это связано с тем, что Solidity (язык программирования для написания смарт-контрактов) легко освоить. Другие языки, такие как GoLang [39], также использовались для успешного написания смарт-контрактов в блокчейне Ethereum, что привело к широкому внедрению Ethereum.

3.3. Предыстория Интернета вещей (IoT)

Интернет вещей (IoT) — это концепция, которая приобрела популярность и большой интерес за последние несколько лет. Мир видел приложения в таких сферах, как умные решения для здравоохранения [3], умное и подключенное сельское хозяйство [9, 10], умные дома [11, 12], носимые устройства [13, 14], дополненная реальность [15, 16] и транспорт [17] и др. Интернет вещей позволяет физическим устройствам и объектам, которые в прошлом не имели взаимосвязи, взаимодействовать с другими устройствами и сетями, тем самым делая их умнее, предоставляя им возможность обмениваться информацией и принимать решения.Этому способствовала тенденция, известная как связь между машинами (M2M) [40]. Прогнозируется, что количество взаимодействующих устройств, использующих вышеупомянутую связь, вырастет с 780 миллионов подключенных устройств в 2016 году до 3,3 миллиарда устройств в 2021 году. Рынок интеллектуального сельского хозяйства также не остался в стороне от этой тенденции с ожидаемым ростом рынка с 5 миллиардов долларов США. в 2016 году до 15,3 млрд долларов США к 2025 году. Все это стало возможным благодаря внедрению таких технологий, как интернет-протоколы и сенсорные сети [41].

Текущие реализации IoT в значительной степени полагаются на традиционные централизованные облачные архитектуры сервер-клиент (см. рис. 4), которые обеспечивают связь через Интернет. Текущий рост и ожидаемый прогноз отрасли IoT привели к предложению и разработке новых архитектур и парадигм для устранения недостатков централизованных серверных систем. К ним относятся большие одноранговые беспроводные сенсорные сети (P2P-WSN) [41, 42]. Было отмечено, что некоторые аспекты, касающиеся конфиденциальности и безопасности, все еще необходимо решить, чтобы сделать эти решения надежными [43].

В последнее время приложения IoT, использующие указанную технологию (P2P-WSN), были развернуты и использованы для нескольких вариантов использования, таких как сети датчиков орошения [42] и интеллектуальное земледелие [44, 45]. При разработке IoT-решения необходимо решить несколько задач для успешного внедрения [46]. Это следующие: (i) Аппаратные проблемы . Это связано с выбором датчиков и счетчиков, которые будут использоваться при реализации решения IoT.Некоторыми распространенными из них, которые существуют и которые могут быть применимы в большинстве случаев использования для систем IoT, являются датчики температуры, датчики давления, датчики газа, датчики влажности зерна [47], датчики качества воды и т. д. (ii) Проблемы анализа данных . Данные, собираемые с этих интеллектуальных устройств и датчиков, огромны, и необходимо создать эффективные конвейеры данных для их обработки и осмысления. Использование прогностического анализа и машинного обучения в этой области растет, и выбор правильного метода должен быть тщательно продуман (iii) Проблемы обслуживания . Это включает в себя действия, направленные на обеспечение того, чтобы датчики и устройства IoT функционировали должным образом и предоставляли правильные данные для использования. Устройства и датчики IoT иногда могут быть довольно деликатными, и для большинства из них также может потребоваться определенная форма или уровень калибровки (iv) Проблемы мобильности . Эта проблема возникает из-за режима использования реализации IoT. Если IoT-решение планируется использовать на большой территории, то проводные соединения его не урежут; таким образом, в таком случае должны использоваться подходы беспроводной связи.Это также зависит от положения ваших датчиков в том смысле, будут ли они стационарными или будут в каком-то движении, как в случае дронов. Выбор правильной беспроводной технологии в таком случае является обязательным. Такие технологии, как 5G, 4G, Wi-Fi, сверхширокие маяки и маяки Bluetooth (BLE), среди прочих, могут быть рассмотрены(v) Проблемы инфраструктуры . Сетевая инфраструктура, которая будет использоваться, требует тщательного рассмотрения. Существуют различные типы инфраструктурных архитектур, которые можно использовать, такие как облачные вычисления, туманные вычисления [13, 48, 49] и виртуализация сети (vi) Проблемы конфиденциальности и безопасности .Одной из целевых проблем решений IoT является безопасность и конфиденциальность. Это становится более распространенным, когда решения IoT внедряются в устаревшие системы управления, которые построены поверх старых протоколов, таких как протокол диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) [50]. В прошлом было известно, что SCADA весьма уязвима для атак. Это связано с тем, что SCADA изначально не создавалась с учетом взаимосвязи. Это повышает риски безопасности и конфиденциальности; таким образом, необходимо организовать более безопасную связь

4.Интеграция блокчейна IoT (BIoT)

IoT с момента своего создания и массового внедрения продемонстрировал большой потенциал в своей способности преобразовывать и оптимизировать ручную деятельность и включать ее в цифровую революцию. Основным средством, благодаря которому IoT стал такой сверхдержавой, являются облачные вычисления [51]. За последние несколько лет облачные вычисления предоставили основную инфраструктуру интеграции связи и хранения данных для реализации IoT. Благодаря использованию расширенной аналитики, которая может быть встроена в платформы облачных вычислений, действия и знания в режиме реального времени могут быть получены для огромного объема информации, производимой устройствами IoT [52].Эта форма интеграции с облачными вычислениями означала, что должны быть централизованные архитектуры, чтобы обеспечить правильную агрегацию и распределение данных.

Это привело к проблемам с уверенностью и опасениям на пути разработчиков IoT. Основное беспокойство по поводу этих централизованных архитектур заключается в том, что их хранение и извлечение данных показаны этим разработчикам IoT как черные ящики. Поставщики облачных услуг обычно не дают четкого представления о том, как данные хранятся на их платформах, а скорее делают расплывчатые заявления о безопасности своих систем, которые не всегда можно проверить. Разработчики IoT также склонны поднимать дополнительные опасения по поводу того, кто имеет доступ к их данным.

Блокчейн, как обсуждалось ранее в разделе 3.2, построен на основе доверия, уверенности, неизменности данных и децентрализации. Эти особенности блокчейнов могут служить основными преимуществами и ключевыми революционными решениями проблем, с которыми сталкивается IoT, при правильной интеграции. Этот тип интеграции может оказаться полезным в случаях, когда данные IoT должны быть доступны многим участникам. Основные проблемы, которые блокчейн может легко решить в парадигме IoT, включают безопасный контроль доступа к данным и совместное использование данных, повышенную прозрачность данных, масштабируемость, конфиденциальность и проблемы надежности [51].

4.1. Блокчейн Архитектуры проектирования инфраструктуры IoT

Связь с одноранговыми устройствами IoT — это один из аспектов, который нельзя игнорировать при реализации IoT. Он формирует ядро ​​взаимодействий IoT [20]. Это приводит к формированию сетей P2P для взаимодействия устройств IoT, где каждое устройство IoT представлено как узел в сети. В случае интеграции IoT с блокчейном необходимо принять ключевое дизайнерское решение, на каком уровне или этапе может происходить их P2P-взаимодействие, т.е.т. е. через блокчейн, напрямую от одного узла IoT к другому узлу или в рамках архитектуры гибридного дизайна [53]. Эти типы взаимодействия показаны на рисунке 5.

Успехи, достигнутые с помощью туманных вычислений [54], привели к их включению и использованию в гибридных архитектурах проектирования, что привело к еще лучшей интеграции IoT и блокчейнов. Различные методологии проектирования расширяются следующим образом: (i) Проект одноранговой архитектуры IoT . Эта методология проектирования используется в сценариях, где требуется низкая задержка и высокая производительность.В таком случае в блокчейне хранятся только метаданные транзакций между одноранговыми устройствами IoT, а все остальные данные передаются между одноранговыми устройствами IoT напрямую. Эта архитектура требует обширных методов маршрутизации и обнаружения. Это гарантирует, что данные с одного однорангового устройства IoT будут эффективно поступать на другое одноранговое устройство IoT. Эта архитектура будет работать лучше всего в случаях, когда устройства принадлежат к одному домену или находятся в одной области или в одной сети.Это помогло бы снизить сложность обнаружения и маршрутизации, требуемой(ii) Проект архитектуры IoT Peer to Blockchain . В этой схеме проектирования все одноранговые устройства IoT не имеют прямой связи или средств связи друг с другом. Все взаимодействия и коммуникации осуществляются через блокчейн. Это означает, что все данные, связанные с взаимодействием между двумя или более одноранговыми устройствами IoT, могут быть зарегистрированы и записаны в блокчейн. Таким образом, блокчейн может помочь в достижении цели мониторинга и проверки транзакций между устройствами IoT.Это помогает обеспечить высокую прослеживаемость и прозрачность взаимодействия между устройствами. Этот тип архитектуры можно использовать для приложений BIoT, которые предоставляют услуги торговли и аренды, такие как Slock.it [55]. Это также может быть полезно для одноранговых устройств IoT, которые относятся к разным доменным областям, которым требуется высокая точность данных, которыми они обмениваются во время транзакций.

Недостатком этой архитектуры будут высокие требования к пропускной способности и данным, которые потребуются одноранговым устройствам IoT для работы и обмена данными таким образом.Низкая задержка является требованием для приложений IoT, но общеизвестно, что блокчейны имеют проблемы с масштабируемостью и задержкой [56]. Таким образом, задержка взаимодействия будет увеличена для этого типа архитектуры дизайна, потому что вся информация должна храниться в блокчейне.

Реализация этого типа архитектуры также будет означать, что одноранговые устройства IoT должны будут действовать как узлы в блокчейне. Это потребует, чтобы устройства имели необходимые вычислительные ресурсы, чтобы действовать как узлы в блокчейне. Это может усложниться из-за различных типов алгоритмов консенсуса, которые можно использовать в блокчейнах. На рис. 5(b) показаны разные устройства в разных местах и ​​из разных доменов, обменивающиеся данными через блокчейн. Таким образом, блокчейн действует как средство проверки транзакций, а также как репозиторий для хранения данных из одноранговых коммуникаций IoT. (iii) Дизайн гибридной архитектуры . В первые годы развития инфраструктуры IoT не предполагалось, что одноранговые устройства IoT будут выполнять большой объем обработки и анализа данных.Это изменилось в последние годы из-за подхода, называемого граничными вычислениями [57]. Это обеспечивает расширенную связь и обработку большего количества данных на устройствах IoT. Дизайн гибридной архитектуры использует мощь таких технологий, как искусственный интеллект [57], туманные вычисления [54] и граничные вычисления, чтобы создать бесшовную среду для взаимодействия устройств IoT. Несмотря на то, что периферийные вычисления привели к производству устройств IoT с повышенной вычислительной мощностью и ресурсами, до сих пор нет устройств такого уровня, которые могли бы функционировать в качестве эффективных узлов блокчейна (как было отмечено в рамках проблем, связанных с проектированием одноранговой сети IoT для блокчейна). Таким образом, туманные вычисления помогают снизить энергопотребление и вычислительную нагрузку, необходимые для устройств IoT. Это также может помочь решить некоторые проблемы с пропускной способностью и задержкой, которые обсуждались ранее. Уровень туманных вычислений, встроенный в архитектуру этого типа, будет выполнять всю тяжелую работу, когда речь идет о взаимодействиях с блокчейном, таких как майнинг (при необходимости). Он также предоставляет платформу для запуска алгоритмов ИИ, и это может помочь принимать важные решения об этих одноранговых устройствах IoT.Сила этого дизайна в том, что не все взаимодействия IoT будут идти прямо в блокчейн. Это означает, что все взаимодействия с блокчейном будут выполняться уровнем туманных вычислений, а также служить узлами в блокчейне. Там, где туманы могут быть подключены к облачной инфраструктуре, может быть дополнительный источник резервирования (как показано на рисунке 5(c))

4.1.1. Предлагаемое обновление гибридной архитектуры

В предлагаемом нами обновлении гибридной архитектуры IoT узел туманных вычислений будет не просто узлом, подключенным к блокчейну. Узел тумана скорее будет запускать сайдчейн для подключенных к нему устройств. В таком случае завершенные транзакции в боковой цепочке будут отправлены в основную цепочку. Процесс майнинга блокчейна и взаимодействия по-прежнему будут абстрагироваться от одноранговых устройств IoT. В тумане не будет использоваться традиционная сервис-ориентированная монолитная архитектура [58], а узлы блокчейна не будут равноправными устройствами IoT. Боковая цепь будет работать с использованием микросервисов.Таким образом, будет несколько микросервисов, работающих как контейнеры в тумане, которые будут действовать как узлы в боковой цепи. Эти контейнеры будут заниматься майнингом с устройств IoT.

Каждое устройство IoT будет случайным образом назначено узлу в боковой цепи (т. е. контейнеру). Отдельные контейнеры не будут создаваться для каждого устройства IoT, а скорее пул устройств IoT будет назначен узлу за раз. Изображение этого предлагаемого обновления показано на рисунке 6.

Из-за небольшого количества контейнерных узлов вводится лишь ограниченная задержка для распространения сообщений через сайдчейн, что обеспечивает высокую пропускную способность транзакций, и это было бы лучше всего. подходит для высокопроизводительных транзакционных реализаций IoT.

Использование этого предложенного обновления предоставит различные преимущества для разработчиков этой архитектуры, и эти преимущества включают следующее: (i) Это обновление гибридной архитектуры добавит преимущества микросервисов, такие как его функции слабой связи [59] и повышенную безопасность, к уже надежной архитектуре (ii) Оно добавит дополнительный уровень безопасности к туману, не снижая производительности. и пропускная способность. Это увеличит пропускную способность, поскольку одноранговому устройству IoT не нужно будет ждать выполнения транзакций в основной цепочке, а скорее в боковой цепочке, которая будет иметь более короткое время разрешения

4.2. Аналитика и мониторинг для интеграций блокчейна IoT

Со всеми данными, которые будут производиться с одноранговых устройств IoT, должна быть эффективная структура мониторинга и управления, которая помогла бы разработчикам IoT управлять трафиком данных, определять события и отслеживать транзакций, которые происходят на этих устройствах IoT. Основным требованием к такой структуре является модульность. В [53] предлагается стандартная структура мониторинга блокчейна для IoT (SBMF-IoT). Он был основан на примере использования, когда три трека, подключенные к блокчейну, отслеживались с помощью агентов мониторинга.Эти агенты мониторинга передают данные в систему мониторинга блокчейна. Платформа описана и показана более подробно на рис. 7.

Прозрачные сквозные транзакции IoT, улучшенный контроль производительности и пропускной способности, а также динамически активируемые процедуры неинтрузивного мониторинга были отмечены как основные преимущества использования SBMF-IoT. .

4.3. Будущие сценарии интеграции для BIoT

Существует множество способов интеграции блокчейна с IoT для решения конкретных проблем.Ниже приведены несколько сценариев, которые показывают это: (i) Расширение адресного пространства для устройств IoT . Количество подключенных к сети IoT-устройств продолжает расти день ото дня. Каждому устройству требуется IP-адрес для маршрутизации связи и взаимодействия с ним. Адресное пространство IPv4 ограничено и не может удовлетворить это увеличение. IPv6 использовался во многих развертываниях IoT [60]. IPv6 хорошо зарекомендовал себя в сценариях IoT, поскольку имеет 128-битное адресное пространство по сравнению с 32-битным адресным пространством, предоставляемым IPv4, но, тем не менее, количество устройств IoT продолжает расти.Блокчейн использует передовые криптографические алгоритмы, в которых используется схема открытого и закрытого ключей (см. Раздел 4.5). Например, открытый ключ, сгенерированный алгоритмом подписи на эллиптических кривых, имеет длину 160 бит (т. е. 20 байтов) [61]. Фактически это означает, что если для адресации устройств IoT используется 160-битный публичный адрес, то для узлов IoT будет около адресного пространства [18]. Этого будет достаточно, чтобы предоставить уникальный идентификатор узлам и устройствам IoT. Если такая вещь будет реализована, у Управления по присвоению номеров в Интернете (IANA) [62] не будет необходимости назначать IP-адреса, поскольку все это будет в блокчейне и будет управляться смарт-контрактами из DApps. Это помогло бы решить некоторые проблемы масштабируемости и безопасности, с которыми придется столкнуться при развертывании Интернета вещей в будущем (ii) Управление доступом на основе смарт-контрактов и совместное использование данных для систем Интернета вещей . В [63] была предложена структура на основе смарт-контрактов для выполнения задачи контроля доступа для устройств IoT. Эта структура предназначена для решения проблемы, связанной с тем, что злоумышленники имитируют другие устройства IoT, и для предотвращения их вредоносных действий. Структура состоит из трех основных компонентов: контракты управления доступом (ACC), контракты судьи (JC) и контракты регистрации (RC).Стандартной операцией фреймворка является наличие нескольких ACC, одного JC и одного RC в блокчейне. Каждый ACC выполняет задачу предоставления каждой паре субъект-объект метода управления доступом. ACC проверяет права доступа для каждой пары субъект-объект, выполняя два типа задач проверки: динамическую проверку прав доступа и статическую проверку прав доступа. Статическая проверка прав доступа выполняется на основе предопределенных политик, а динамическая проверка прав доступа проверяет поведение субъекта.JC получает отчеты от динамического ACC, оценивает проступки и наказывает субъектов-нарушителей. В [64] была предложена модель улучшения штрафной структуры JC. Этот предлагаемый дизайн, показанный на рис. 8, предусматривает штрафы для сторон-нарушителей в виде ограниченных по времени периодов невозможности выполнения транзакций. RC регистрирует все действия ACC и JC, а также выполнение методов управления, таких как регистрация, обновление и удаление, которые выполняются ACC и JC.Работа этой структуры показана на рисунке 8

4.4. Приложения BIoT

BIoT — это термин, образованный путем объединения блокчейна с приложениями IoT. Из-за некоторых проблем конфиденциальности и безопасности решений IoT, а также конфиденциальности данных, которые они получают, особенно в таких областях, как здравоохранение [1] и управление цепочками поставок [1], некоторые текущие реализации внедрили блокчейн в свои решения. Системы Интернета вещей. Некоторые примеры из них включают приложения в носимых устройствах [65, 66], здравоохранении [3], хранении данных [67], интеллектуальной транспортной системе и интеллектуальных городах [68].

В области интеллектуального сельского хозяйства Интернета вещей также нашли несколько отличных применений. В [9] блокчейн-система отслеживания пищевых продуктов использовала радиочастотную идентификацию (RFID) в качестве схемы аутентификации, помогающей идентифицировать продукты питания, а также всех участников цепочки поставок продуктов питания. В [43] исследователи также предложили архитектуру туманных вычислений, чтобы помочь приложениям IoT для сельского хозяйства на основе блокчейна. Основной аргумент был основан на низкой вычислительной мощности IoT-устройств, и, таким образом, использование архитектуры тумана оказалось очень выгодным, так как IoT-устройства служат просто узлами для передачи, а тяжелая работа (майнинг и проверка) выполняется узел тумана (см. рисунок 9).

В [28] авторы предлагают решение для безопасного беспроводного обновления прошивки для устройств IoT. Это будет работать таким образом, что производитель будет использовать все свои устройства IoT в качестве участников одной и той же сети блокчейна. Затем у производителя будет смарт-контракт на блокчейне, который будет выполнять обновления прошивки, а хэш этого смарт-контракта будет встроен в устройства IoT. Эти устройства могут периодически запрашивать контракт для проверки наличия новых обновлений прошивки, затем запрашивать текущее обновление по его хешу и получать его через распределенную одноранговую файловую систему [55, 69].Это значительно улучшит безопасность и доступность обновлений прошивки на этих устройствах, потому что даже если узел производителя недоступен или даже если производитель прекратил выпуск этого обновления для устройства, поскольку это устройство находится в блокчейне, оно может получать обновления, необходимые для других устройств IoT в блокчейне.

В [70] авторы вводят систему детских поощрительных жетонов для использования дома. Это исследование предоставило основу, которую родители могут использовать в качестве источника мотивации и системы вознаграждения, чтобы заставить своих детей делать правильные вещи дома.Эта система должна работать на частном домашнем блокчейне. В таком случае родители будут иметь доступ ко всем токенам, а затем вознаградят домашнюю учетную запись ребенка в блокчейне токенами, когда ребенок выполнит задание (например, сделает домашнее задание или помоет посуду).

Коммерческий стартап Slock.it [55] выпустил продукт, который использует как смарт-контракты, так и криптовалюты на блокчейне Ethereum. Slock.it работает с интеллектуальными электронными замками, называемыми «Slocks», которые позволяют любому эффективно делиться имуществом (например, арендовать квартиру) или делиться вещами, используя свои сейфовые ячейки.Блокировку можно разблокировать только с помощью устройства, имеющего соответствующий токен. Владелец slock может сдать в аренду свою машину или квартиру (под залог slock), и любая заинтересованная сторона должна будет загрузить приложение slock, а затем связаться с slock по протоколу одноранговой связи Whisper [71]. ]. Это разблокирует блокировку, и владельцу имущества не нужно будет беспокоиться о том, что арендатор или лицо, арендующее имущество, не уплатит свои платежи или сбежит со своими деньгами, потому что сумма арендной платы будет автоматически взиматься с кошелек Ethereum (криптовалюта) этого человека.

4.4.1. Ключевые технические решения, которые следует учитывать при выборе технологии блокчейна для приложения IoT

Для любого разработчика или исследователя очень важно понимать, как работает блокчейн и как его развернуть для приложения IoT. Из наших выводов мы заметили, что реализация блокчейна не всегда может быть лучшей для использования в проекте IoT. Возможно, лучше рассмотреть традиционную базу данных или реализацию с использованием реестров направленного ациклического графа (DAG) [72]. Таким образом, необходимо определить, потребуются ли следующие функции для любого проекта, чтобы принять правильные технические решения относительно того, следует ли использовать блокчейн или нет. (i) Одноранговая связь (P2P) . В традиционной архитектуре приложений IoT узлы взаимодействуют со шлюзами, которые передают данные с этих узлов на удаленный сервер или в облако. Таким образом, если одноранговая связь не является предпочтительной и не является существенной для приложения, то можно рассмотреть другие формы методов связи между узлами (ii) Децентрализация .Традиционный блокчейн требует высокого уровня децентрализации для обеспечения доверия между участвующими узлами, что обычно требует, чтобы узлы имели копию транзакций реестра в цепочке [22]. Это необходимо учитывать из-за низкой вычислительной мощности и ограниченного объема памяти устройств IoT(iii) Платежная система . Большинство приложений IoT не требуют экономических транзакций между третьими сторонами или внешними субъектами, но некоторые требуют. Таким образом, реализация IoT на основе блокчейна может быть серьезно рассмотрена, если необходим надежный канал экономических транзакций.Существует и другой вариант интеграции традиционных платежных решений, но он требует доверия к вовлеченным банкам и финансовым учреждениям(iv) Сбор микротранзакций . В [40, 73] упоминается несколько приложений IoT, которым необходимо записывать и отслеживать каждую транзакцию, чтобы поддерживать отслеживаемость в целях аудита или для интеллектуального анализа данных [74, 75]. В официальном документе по плазме [76, 77] рекомендуется использовать боковые цепи для этой цели. В таких случаях, как дистанционное зондирование в сельском хозяйстве, когда связь осуществляется с временными интервалами, было бы эффективно иметь хранилище или инфраструктуру туманных вычислений для хранения данных с датчиков, а затем выполнять одну большую транзакцию в блокчейне не реже одного раза в день.

Если вы ответили на эти вопросы выше и решили использовать блокчейн, то при выборе лучшего блокчейна для реализации IoT необходимо учитывать следующее: (i) Оформление разрешений, т. е.д., требуется ли разрешение для доступа к блокчейну (см. рис. 10). Блокчейн с разрешениями требует некоторой формы авторизации, прежде чем его можно будет использовать, тогда как блокчейны без разрешений позволяют любому участвовать и читать данные, хранящиеся в нем (ii) Выбор алгоритма консенсуса, т. е. как новый блок добавляется в блокчейн (iii) Будь то или не использовать смарт-контракт, т. е. использовать ли блокчейн как виртуальную машину, на которой запускаются программы, представляющие бизнес-процессы (iv) использовать или не использовать криптовалюту, т.е.д., зависит ли алгоритм консенсуса и операции смарт-контракта от искусственной валюты или нет

4.4.2. Рекомендации для Интернета вещей

Тип используемой цепочки блоков зависит от управляемых данных и действий, которые должен выполнять пользователь. При работе с блокчейном легко увидеть статьи и исследовательские работы, описывающие блокчейн как общедоступный/неразрешенный и частный/разрешенный (см. рис. 10). Поскольку это может быть верно для криптовалют, это не обязательно применяется таким же образом при использовании блокчейна в реализациях IoT.Это связано с тем, что при работе с IoT-устройствами вы хотели бы решить, что IoT-устройство может делать в блокчейне (без разрешений или с разрешениями) и кто может получить доступ к данным, которые были помещены в блокчейн этим IoT-устройством.

(1) Публичные и частные блокчейны . Публичные блокчейны позволяют любому присоединиться без какого-либо одобрения со стороны руководящего органа или третьих лиц. Оказавшись в блокчейне, вы можете действовать просто как узел или майнер (валидатор). Публичные блокчейны обычно предоставляют стимулы майнерам (валидаторам) посредством криптовалют, например.г., биткойн, эфириум и лайткойн [78].

Частные блокчейны, с другой стороны, разрешены и требуют прав доступа со стороны руководящего органа или владельца. Это приводит к эффективному контролю над тем, кто может читать и просматривать транзакции в блокчейне, выполнять или исполнять смарт-контракты или действовать в качестве майнера (валидатора). Примерами таких блокчейнов являются Hyperledger Fabric [36] и Ripple [26]. Также возможно разветвить блокчейн без разрешений, такой как Ethereum, и построить на нем частный блокчейн с разрешениями.

Блокчейны также можно отличить по системе токенов (рис. 10). Некоторые блокчейны используют токены, такие как Ripple, а некоторые другие, такие как Hyperledger Fabric, — нет. Эти токены не обязательно связаны с криптовалютами, но могут использоваться в качестве квитанций, чтобы показать, что событие произошло. Его также можно использовать для демонстрации передачи цифрового актива, представляющего физический актив в реальном мире (например, бриллианта — Everledger [79]) от одного человека к другому.

4.5. Криптографические алгоритмы для приложений BIoT

Стоит отметить, что блокчейны имеют две основные криптографические реализации, которые их поддерживают, а именно: (i) Функции хеширования (ii) Криптография с открытым ключом

4.5.1. Криптография с открытым ключом

Как упоминалось ранее, вычислительная мощность устройств IoT ограничена, и устройства IoT могут столкнуться с трудностями при реализации стандартной криптографии с открытым ключом, которая в основном используется для обеспечения безопасности и конфиденциальности в блокчейне. Алгоритм Rivest-Shamir-Adleman (RSA) является очень мощной криптографической схемой, но выделение ресурсов с точки зрения мощности, необходимой для его реализации, довольно велико [33]. Устройства IoT будут медленнее внедрять его. Важно, чтобы при выборе криптографического алгоритма (схемы) для IoT-устройства учитывалось следующее: (i) Вычислительная нагрузка .Общеизвестно, что вычислительная мощность устройств IoT весьма ограничена из-за того, что эти устройства обычно имеют меньший форм-фактор. Поскольку устройства IoT предназначены для конкретных приложений и обычно оснащены специализированными интегральными схемами (ASIC) для выполнения вычислительных задач, они обычно не предназначены для общего использования и приложений. Таким образом, при выборе алгоритма следует учитывать вычислительную нагрузку, которая будет воздействовать на устройство IoT (ii) Требования к памяти .Устройства IoT не поставляются с большим объемом памяти. Криптографическая схема, выбранная для любого приложения BIoT, должна соответствовать требованиям к памяти, которые устройства IoT способны обрабатывать (iii) Потребляемая энергия . Потребление энергии и мощности напрямую связано с вычислительной мощностью, используемой устройствами IoT, и большинство устройств работают от батарей. Таким образом, если для приложения BIoT будет выбрана криптографическая схема с подходящей вычислительной нагрузкой, это поможет дополнительно снизить потребление энергии

(1) Ограничения использования RSA для IoT .В прошлом существовали разные реализации размеров ключей RSA. Наиболее распространенными из них являются 768-битная и 1024-битная реализация (которые были нарушены в 2010 году [80, 81]), а также текущий стандарт — 2048-битная реализация. В таблице 1 мы изложили рекомендации Федерального управления информационной безопасности, BSI [83] для схем асинхронного шифрования на 2020–2022 годы. Мы предполагаем, что любая сторона, заинтересованная в проведении исследований относительно использования RSA в реализации BIoT, должна обратить пристальное внимание на длину ключа.Это связано с тем, что по мере увеличения длины ключа возрастают и вычислительные затраты. Мы предлагаем, чтобы длина ключа для устройств IoT не превышала 2048 бит.

Метод ECIES DLIES RSA 250 > 2000 > 2000

Можно использовать 2048-битные ключи и сертификаты на IoT-устройствах, но тогда это происходит за счет довольно больших накладных расходов, а также больших требований к вычислительным ресурсам.Это может быть проблемой на устройствах IoT с ограниченными ресурсами.

Альтернативой RSA, которая была предложена в литературе, является криптография на эллиптических кривых (ECC), которая легче и, как было доказано, работает лучше с точки зрения требований к мощности и скорости [83] на устройствах с низкой вычислительной мощностью. В 2015 году Агентство национальной безопасности (АНБ) дало рекомендацию прекратить использование криптографических схем на основе ECC в связи с достижениями в области квантовой криптографии, назвав это лучшим вариантом [84].

Недавнее исследование, проведенное [83], показывает более высокие уровни безопасности и более низкое энергопотребление благодаря криптографической схеме на основе ECC, называемой ECDSA (см. рис. 11 и табл. 2). Он превзошел RSA при повышении уровня безопасности. Это все еще требует дальнейших исследований и оценок.

безопасности на уровне алгоритмы ключевых Симметричные RSA размер ключа ECC кривой 80 2TDEA 1024 бит prime192v1 112 3TDEA 2048 бит secp224rl 128 AES-128 3071 бит scep256r1 192 AES-192 7680 бит Scep384r1

(2) Функции хеширования . Хеш-функции играют очень важную роль в блокчейнах, поскольку они используются для подписи транзакций. Важно, чтобы любая хэш-функция, используемая на устройстве IoT, была быстрой, легкой, потребляла мало энергии и была безопасной (для предотвращения коллизий).

Популярная хэш-функция, используемая в блокчейнах, — это KECCAK-256 (используется функцией Ethereum SHA3), SHA-256d (используется биткойном), SHA-256 (используется Emercoin) и Scrypt (используется Litecoin). SHA-256 был протестирован на ряде устройств IoT, включая носимые устройства [85], хотя и намного более старые, но более новые схемы, представленные в [86, 87], соответственно, предполагают, что AES следует использовать для устройств IoT из-за его низких требований к энергопотреблению. .В [88] другие исследователи предложили шифры, подобные Саймону. Возможное соображение, получившее большую популярность, — это хеш-функция BLAKE2x, которая существует в двух вариантах (BLAKE2b для 64-битных платформ и BLAKE2s для 8–32-битных платформ) [89]. На рисунке 12 показано, что он превосходит MD5, SHA-1, SHA-2 и SHA-3. Требования к мощности по-прежнему остаются областью, открытой для дальнейших исследований и оценок.

4.5.2. Алгоритмы консенсуса и их влияние на IoT

Консенсус является важной частью любой цепочки блоков.По сути, это способ, которым узлы в блокчейне могут прийти к соглашению о том, что принимать или не принимать в качестве действительной транзакции в блокчейне. Можно сказать, что узлы в блокчейне «достигли консенсуса», когда принимается такое решение. Поскольку в общедоступных цепочках блоков нет центрального органа, в сочетании с его распределенным характером, узлам нужна стратегия проверки транзакций. Это так называемая проблема византийских генералов. Византийская проблема уходит своими корнями в начало 1920-х годов.Он стал известен как компьютерное описание любого события, в котором участвуют две или более сторон, которые должны договориться о действиях, которые необходимо предпринять, чтобы избежать сбоя, но одна или несколько сторон вовлечены в искажение и распространение ложной информации [90]. .

Идеальный способ достижения консенсуса — предоставить каждому майнеру в сети блокчейн одинаковое количество прав голоса, а затем, подсчитав большинство голосов, можно принять решение о том, какое действие следует выполнить. Это механизм, который очень уязвим для атак Sybil; таким образом, если один пользователь имеет доступ к нескольким узлам и, следовательно, к нескольким идентификаторам, этот пользователь будет контролировать цепочку.

(1) Доказательство работы . Самым популярным алгоритмом консенсуса, который стал известен благодаря Биткойну, было доказательство работы (PoW). Это была попытка предотвратить атаки Сивиллы, требуя от валидаторов выполнения задачи, называемой майнингом, отсюда и термин майнер. Это означало, что каждый майнер в сети должен был решить сложную математическую задачу, заключающуюся в поиске случайного числа, известного как одноразовый номер. Результатом этой операции было заставить хэш SHA-256 иметь необходимое количество нулей в начале. Как только эта операция выполнена правильно, другим узлам будет легко проверить полученные результаты. Это имело серьезные недостатки, которые проявлялись в высоком энергопотреблении, низкой пропускной способности и масштабируемости [91]. Это проблемы, которые нежелательны в любом приложении IoT.

Из-за проблем, с которыми сталкивается алгоритм проверки работоспособности, для решения этой проблемы были разработаны другие методы достижения консенсуса. Наиболее перспективными из них являются следующие: (i) Proof-of-Stake .Было показано, что это имеет более низкий уровень энергопотребления, чем PoW. Было несколько подходов к стратегии PoS. Один из подходов — просмотреть майнеров в сети и определить, какие из них имеют высокий уровень участия. Это можно доказать на общедоступном блокчейне криптовалюты, увидев, сколько валюты есть у майнера. Исходя из этого, можно сказать, что этот майнер с меньшей вероятностью атакует сеть; таким образом, этому майнеру может быть разрешено добывать больше блоков. Это было сочтено несправедливым, поскольку самые богатые майнеры будут контролировать сеть.Другой подход, используемый Peercoin, заключается в учете возраста валюты майнера. Чем старше и чем больше монет у майнера, тем выше вероятность майнера добыть блок. Это значительно повышает пропускную способность и хорошо масштабируется (ii) Делегированное доказательство доли владения (DPoS) . В этой схеме заинтересованные стороны и узлы делегируют определенным майнерам проверку блоков, а не делают это сами. Это очень хорошо масштабируется, потому что в процессе проверки участвует меньше узлов. Этот процесс защищен тем фактом, что, поскольку транзакции проверяют меньше узлов, легко определить, ведут ли майнер или узел нечестные действия, и можно легко принять решение об исключении этого узла из сети(iii) Proof-of -Активность (PoAC) .Этот подход был разработан как надстройка над схемой PoS. У майнера могут быть старые монеты, и он может стать пассивным в сети; таким образом, возраст монет, а также время их активности проверяются до того, как этот узел получит право на добычу блока (iv) Практическая устойчивость к византийским ошибкам (PBFT) . В [92] авторы описывают, как этот алгоритм консенсуса решает проблему византийских генералов. PBFT предполагает, что одна 1/3 узлов в сети является злонамеренной, поэтому для проверки транзакции выбирается ведущий майнер, а 2/3 всех активно известных узлов в сети должны быть согласны с этим лидером (v) Делегировано БФТ (ДБФТ) .Он работает аналогично DPoS. Некоторые определенные узлы выбираются для транзакций майнинга, и если они проявляют какие-либо признаки нечестности, их выгоняют (vi) Bitcoin-NG [93]. Это реализует вариант алгоритма консенсуса Биткойн, предназначенный для улучшения масштабируемости, пропускной способности и задержки.

В таблице 3 мы описали различные алгоритмы консенсуса с их ограничениями. Мы также предлагаем способы использования этих алгоритмов консенсуса в приложениях BIoT, чтобы они оставались эффективными.Список алгоритмов консенсуса, приведенный в таблице 3, не является исчерпывающим, но обеспечивает хорошее средство адаптации упомянутых алгоритмов для приложений IoT. Исследователям также следует поискать эффективные средства адаптации для приложений BIoT.

1 Консенсус Адаптация Blockchain на основе адаптации тип производительности адаптация для IOT Доказательство доказательства (POW ) Биткойн [21] Консенсус конкурентов Устойчивость к DDoS-атакам и спам-атакам Устойчивость к атакам Сивиллы Высокое энергопотребление Низкая пропускная способность и масштабируемость Риск двойного расходования Точки доступа вместо отдельных майнеров узлы (устройства IoT).Таким образом, принимая на себя вычислительную нагрузку устройств IoT Proof-of-stake (PoS) Peercoin [99] Nxt [100] Консенсус конкуренции Сложная и более дорогая атака Более низкое энергопотребление Нечестно, так как самые богатые майнеры будут контролировать цепочку Все устройства IoT могут быть выбраны в качестве валидаторов Доказательство активности (PoAC) Decred [101] Консенсус конкурентов Улучшенная топология сети Подвержен атаке с двойной тратой Можно адаптировать архитектуру туманной сети. Каждый слой тумана будет иметь один узел майнера, который создает пустой заголовок блока. Устройства IoT получают псевдослучайные заинтересованные стороны, используя хэш заголовка блока энергопотребление (ii) Низкая дисперсия вознаграждения (i) Большое количество взаимодействий между узлами, поэтому увеличение количества узлов приведет к увеличению количества отправляемых сообщений (ii) Накладные расходы на связь увеличиваются экспоненциально при добавлении нового узла В этом случае предпочтительнее будет архитектура туманной сети.Связь будет осуществляться между туманными узлами Делегированный BFT (DBFT) Neo [103] Консенсус конкуренции (i) Меньше энергопотребления (ii) Требуется низкая вычислительная мощность (i) Делегированные узлы работают под реальными именами (i) Система голосования должна быть реализована среди узлов с рандомизированным решением, какой узел делегировать

5.

Текущие проблемы, стоящие перед приложениями BIoT

Использование блокчейнов в приложениях IoT имеет много преимуществ, но оно также сопряжено с собственным набором проблем. В последние годы Интернет вещей добился новых успехов в технологиях, которые их приводят в действие. Эти достижения были достигнуты в области коммуникационных технологий, таких как связь 4G/5G [94, 95], схем аутентификации и безопасности, таких как RFID и NFC [9, 96], и киберфизических систем (CPS) [97, 98]. . Добавление блокчейна в IoT создает проблемы, влияющие на масштабируемость, вычислительную мощность и время, хранилище, конфиденциальность и общую пропускную способность таких реализаций.Недостатки и недостатки BIoT обсуждаются, как и в следующем подразделе.

5.1. Конфиденциальность

Анонимность блокчейна подразумевается, но не гарантируется. Это связано с тем, что устройства и пользователи блокчейнов идентифицируются по их открытому ключу или их хешу. Таким образом, злоумышленники и третьи лица могут изучить свои открытые ключи и хэши и вывести личности узлов или участников [104]. Это вызывает серьезную озабоченность, когда речь идет об устройствах IoT, поскольку эти устройства обычно хранят или передают конфиденциальную и личную информацию, и как только такая трассировка может быть достигнута, это подвергает устройства и их владельцев риску [105].Из-за прозрачности, которую обеспечивают общедоступные блокчейны, конфиденциальность становится проблемой. В [106] было предложено вместо этого использовать разрешенные блокчейны для конфиденциальных приложений. Это будет иметь центр сертификации удостоверений, позволяющий пользователям и узлам участвовать в блокчейне. Мы видим в этом как плюсы, так и минусы. Преимущество этого заключается в том, что разрешенный блокчейн с полномочиями обеспечит некоторую защиту узлов, но это также может быть очень опасно, поскольку, как только злоумышленник завладеет узлом, выступающим в качестве центра сертификации, вся система может быть скомпрометирована.Единственное решение этой проблемы — иметь частную цепочку блоков, которая будет правильно реализована, так что центру сертификации потребуется выполнить смарт-контракт для добавления нового узла. За этим также должен следовать консенсус всех узлов, чтобы все изменения вступили в силу.

Автоматические системы аутентификации для приложений IoT также упоминаются в [107], где исследователи представили основанную на блокчейне систему для приложений IoT, которая будет автоматически получать подписи устройств IoT, тем самым идентифицируя устройства и пользователей.Для решений IoT было представлено несколько решений машинного обучения на основе блокчейна, они перечислены в таблице 4. Атака Вариант использования Метрика Алгоритм Используемый блокчейн Описание

---

99 [114] Конфиденциальность данных (модель зашифрованного текста, известная как фоновая модель) Умные города Точность SVM (secureSVM) — На основе данных Интернета вещей создан безопасный алгоритм обучения SVM в многокомпонентных сценариях.Был использован алгоритм консенсуса Proof-of-Work. Точность: 93,89% Mendis et al. [108] Утечка данных Многоцелевой/общий Точность CNN Ethereum Использован алгоритм консенсуса Proof-of-Stake. В этом исследовании рассматривались обучающие модели машинного обучения в распределенном режиме на нескольких Raspberry Pi 3. Арахчиге и др. [115] Конфиденциальность данных Промышленный Интернет вещей Федеративное машинное обучение Ethereum Была введена структура под названием PriModChain, которая предотвращает утечку конфиденциальных данных из Интернета вещей во враждебные сети.

---

Наши результаты, перечисленные в таблице 4, показывают эффективность использования подходов на основе машинного обучения в решениях для обеспечения конфиденциальности. Решение, предложенное Mendis et al. [108] использует подход глубокого обучения. Это работает распределенным образом, поэтому все обучение не происходит на одном устройстве (Raspberry Pi). Мы не нашли реализации, которая использует обучение с подкреплением для такого сохранения конфиденциальности. Мы полагаем, что исследователи могут рассматривать эти направления как строительный блок для работы, проделанной в [108].Это связано с тем, что, как только обучение может быть выполнено распределенным образом, было бы разумно иметь эффективную реализацию, которая переобучает созданную модель аналогичным образом.

5.2. Безопасность

Чтобы любая система BIoT считалась безопасной, она должна соответствовать следующим условиям и требованиям: (i) Целостность . Это свойство системы гарантирует, что после того, как злоумышленник или неавторизованная сторона получит доступ к системе и изменит или удалит какие-либо данные, должна быть возможность отменить эти изменения и вернуться к предыдущему состоянию системы.По сути, это одна из областей, на которую не одобрялись ранние концепции блокчейна, потому что одним из основных преимуществ блокчейнов является их неизменяемость, но в некоторых случаях и в некоторых реализациях BIoT это может быть необязательно. В 2014 году в [109] сообщалось о событии, когда 8 миллионов Vericoins [110] были украдены с платформы MintPal. Это побудило создателей Vericoin провести хард-форк, чтобы вернуть украденные монеты. Таким образом, известно, что блокчейны являются источником постоянного хранения, но могут быть изменены в очень исключительных случаях.В приложениях IoT целостность данных является важным аспектом, который следует учитывать, если они предоставляются внешними сторонами. В [111] авторы предложили решение, помогающее устранить внешних поставщиков целостности данных, используя технологию блокчейна для облачного приложения IoT. Для надежной реализации BIoT необходимо учитывать целостность данных (ii) Конфиденциальность . Для приложений IoT очень важно, чтобы данные были защищены от несанкционированного доступа со стороны внешних служб и пользователей.Это связано с тем, что большая часть данных, которые производятся с устройств IoT, таких как носимые устройства и устройства для умного дома, очень конфиденциальны и конфиденциальны для их владельцев. Что касается данных, которые создаются и хранятся в приложениях IoT, то на протяжении многих лет было замечено, что системные архитектуры и решения были построены на основе централизованных коммуникаций и решений, таких как физические серверы, серверные фермы или централизованные облачные решения. Эти инфраструктуры и архитектуры хороши для работы, если им можно доверять и они могут противостоять атакам [112, 113].Если централизованным системам нельзя доверять, тогда блокчейны предлагают децентрализованную систему или подход, который включает в себя множество узлов, что означает отсутствие простоев, и если один узел состоит, другие могут поддерживать эффективную работу системы (iii) Доступность . Это аспект информационных систем, который следит за тем, чтобы данные в системе были доступны, когда это необходимо. Блокчейны созданы для распределения и децентрализации. Таким образом, данные могут быть доступны, даже если один узел не работает или подвергается атаке.Как отмечалось ранее в [22], атака 51% — это одно из многих средств, с помощью которых можно подвергнуть атаке полностью реплицированный блокчейн. Эта атака подразумевает, что один майнер (злоумышленник) контролирует 51 процент узлов в цепочке и, таким образом, может заблокировать доступность цепочки для обработки новых транзакций

Для обеспечения безопасности приложений BIoT было рассмотрено несколько подходов. Некоторые использовали подходы машинного обучения, а другие использовали более традиционные подходы.Их можно увидеть в таблице 5. Наши результаты выявили различные способы обеспечения безопасности в некоторых реализациях BIoT. В некоторых из этих подходов использовались такие схемы, как контроль доступа, гарантия доверия и даже аутентификация. Мы обнаружили, что литература о поддержании безопасности при улучшении масштабируемости блокчейна очень интересна и требует дополнительных исследований. В изложенных документах рассматриваются последствия повышения масштабируемости решений BIoT при сохранении высокого уровня безопасности.Как только приложение BIoT становится более масштабируемым, это обычно делается за счет аспекта блокчейна, который, в свою очередь, может вызвать уязвимости в системе безопасности.

ссылки Область исследования Вклад исследований Ding et al. [116], Али и соавт. [117] Контроль доступа Исследователи использовали подход делегирования с разрешениями блокчейна, чтобы помочь контролировать доступ к данным с устройств IoT.Это должно было помочь защитить жизненно важную информацию от устройств IoT. Моханта и др. [118], Huh и соавт. [119], Се и соавт. [120], Моу и соавт. [121] Обеспечение доверия Многие приложения IoT работают в централизованных системах, где целостность данных обеспечивается третьими сторонами. Авторы в этих документах предложили более эффективные процессы управления доверием, чтобы обеспечить целостность данных в реализациях BIoT. Ли и др. [22], Biswas et al.[56], Дорри и соавт. [122] Масштабируемость Проблемы масштабируемости в приложениях BIoT были решены этими авторами, которые предоставили основы того, как сделать их более масштабируемыми. Шен и др. [114], Lv и соавт. [123], Хассан и соавт. [124], Sagirlar et al. [125], Сюй и соавт. [2] Сохранение конфиденциальности данных Авторы этих статей предлагают методы шифрования на основе блокчейна, помогающие сохранить конфиденциальность пользователей и узлов в блокчейне. Лю и Сео [126], Моханта и др. [127], Hammi et al. [128], Мохсин и соавт. [129], Лин и др. [130], Gope и соавт. [131], Чжан и соавт. [132], Конти и соавт. [133] Аутентификация Аутентификация устройства является одним из важных факторов, рассматриваемых в этих документах. Авторы использовали разные подходы для решения проблемы аутентификации: схемы аутентификации на основе RFID, схемы делегированной аутентификации, PSO-AES, взаимную аутентификацию и распределенную аутентификацию для реализаций IoT. Си и др. [134], Ли и соавт. [135], Рой и соавт. [136], Danzi et al. [137], Пан и соавт. [138], Чжоу и соавт. [139], Ян и соавт. [140], Ли и соавт. [141] Обмен информацией Авторы этих статей обсудили и предложили обмен информацией на основе блокчейна как часть реализации приложений IoT.

5.3. Масштабируемость, пропускная способность и задержка

Масштабируемость — главная проблема, от которой страдали блокчейны на протяжении многих лет существования технологии.Это проблема, вызванная многими факторами, такими как высокий уровень используемой криптографии и используемые алгоритмы консенсуса (которые обычно требуют высокой вычислительной мощности). Это аспект, который вызывает беспокойство при рассмотрении реализации BIoT из-за ограниченных ресурсов, существующих на этих устройствах IoT.

Все это влияет на пропускную способность сетей блокчейнов, какими мы их знаем. Несмотря на расширенные функции безопасности, количество транзакций, которые могут быть проведены в блокчейне, вызывает беспокойство у людей, которые хотят использовать блокчейны для основных реализаций и приложений.Решения IoT требуют, чтобы большое количество транзакций выполнялось в каждый момент времени, но некоторые сети блокчейнов, такие как Биткойн, способны выполнять только 7 транзакций в секунду [21]. Усовершенствования были представлены исследователями в [22, 142], где было сказано, что пропускная способность увеличилась при обработке больших блоков, помимо ограничения размера блока в 1 МБ, обычно устанавливаемого в блокчейнах, таких как биткойн, или путем изменения того, как узлы принимают и обрабатывать транзакции.

Задержка в блокчейнах также оказалась высокой.Например, Биткойн занимает почти 10 минут, чтобы завершить транзакцию. Проблема задержки вызвана типом алгоритма консенсуса, который выбран для конкретного блокчейна. Чем сложнее процесс консенсуса, тем больше времени требуется для обработки транзакции. Алгоритм хеширования, используемый в блокчейнах, также увеличивает время, необходимое для транзакций. Litecoin [78] использует блокчейн, использующий Scrypt вместо SHA-256, который относительно быстрее. Принятая таксономия, обобщенная в таблице 6, использовалась для дифференциации различных технологий.

Предлагаемая технология Ссылки Заявленное TPS Layer Категория Notes Plasma Пун и Бутерин [76] 5000 Уровень 2 Боковая цепочка Боковая цепочка создана для более быстрых транзакций. Только завершенные и проверенные блоки из боковой цепи добавляются в основную цепь. Шардинг Ли и др. [22], Кларман и соавт. [143], Zamani et al. [144], Кокорис-Когиас и соавт. [145], Луу и соавт. [146] 45000 Уровень 1 Ончейн Разделите блокчейн на K-независимые подцепи, чтобы иметь меньшие системы полной репликации для более быстрых транзакций. Красные глаза Райдена [147] 1000000 Уровень 2 Платежный канал Платежное решение, позволяющее запускать смарт-контракты вне сети. Сеть Lightning Poon and Dryja [142] 1000000 Уровень 2 Платежный канал Решение использует межцепочечные атомарные тампоны и было протестировано на блокчейне биткойнов. Жидар Дай и др. [148] — Уровень 1 Блочные данные (уменьшение размера хранилища данных) Подход к сокращению данных для системы Биткойн. Основная идея Jidar состоит в том, чтобы позволить пользователям хранить только те данные, которые им интересны, и, таким образом, уменьшить нагрузку на хранилище каждого узла. Эрлай Науменко и др. [149] — Уровень 0 Распространение данных (экономия полосы пропускания) Уменьшение общего потребления полосы пропускания при увеличении задержки распространения. bloXroute Klarman et al. [143] 200000 Уровень-0 Распространение данных Помогает отдельным узлам быстрее распространять транзакции и блоки.

5.4. Вычисления, обработка, размер блокчейна, пропускная способность и инфраструктура

Поддержание сетей блокчейна на огромном количестве узлов (пиров) обходится довольно дорого. Эти затраты связаны с вычислительной мощностью, энергией, хранилищем и памятью, которые необходимы для участия в сети блокчейна [56, 150]. В [150] регистр блокчейна составлял почти 196 ГБ в 2018 году, а с тех пор он увеличился до 306,86 ГБ по состоянию на май 2020 года. Это серьезная проблема для решений IoT. Это ограничение объясняет причину, по которой большинство устройств IoT имеют малое время транзакций и плохую масштабируемость.Исследователи предлагали решения для переноса вычислительных задач для этих устройств IoT на централизованные серверы (или облачные серверы) или туманный сервер, но было замечено, что это вызывает задержки в сети [51, 150].

6. Будущие направления и рекомендации

В свете прогресса, достигнутого за последние годы во внедрении и решениях BIoT, все еще есть некоторые области, которые требуют дальнейшего рассмотрения. Для дальнейшего совершенствования приложений и решений BIoT необходимо провести дополнительные исследования и исследования в некоторых областях, чтобы сделать развертывание безопасным, защищенным и масштабируемым.Эти области включают следующее: (i) Решения на основе машинного обучения для обеспечения конфиденциальности и безопасности приложений BIoT . Некоторые реализации машинного обучения для конфиденциальности и безопасности BIoT уже обсуждались в этой статье, но было бы полезно опробовать другие алгоритмы машинного обучения, такие как K-NN, и другие методы глубокого обучения и кластеризации, чтобы лучше обнаруживать вторжения и сохранять конфиденциальность. ii) Технические проблемы с децентрализацией .Из-за проблем с масштабируемостью, безопасностью и конфиденциальностью большинство приложений BIoT, которые были предложены до сих пор, должны были добавить некоторую форму централизации в блокчейн. Необходимо провести исследования и исследования, которые помогут уменьшить тенденцию к централизации и двигаться в направлении действительно децентрализованных архитектур, масштабируемых для приложений BIoT(iii) Блокчейн-инфраструктура . Доверие — неотъемлемая часть использования IoT в блокчейнах; таким образом, важно иметь систему блокчейна, которая действительно решает проблему доверия к реализациям BIoT, поскольку устройства IoT производят очень конфиденциальные данные.Было предложено много подходов к этой проблеме, но в основном они зависят от междоменных политик и систем управления. Нам нужно больше исследований в этой области, которая лишена этого (iv) Управление, правила и правовые аспекты . Мир блокчейна из-за его высокого уровня децентрализации многими рассматривается как «нейтральная территория». Нет никаких основных правил и правовых аспектов, которые связывают использование блокчейнов и их внедрение. Добавление IoT в систему, в которой отсутствует эта форма управления, может быть очень опасным.Мы не предлагаем, чтобы блокчейны имели полностью централизованные полномочия, но должны быть, по крайней мере, рекомендации по внедрению решений и приложений, которые будут включать Интернет вещей

7. Вклад

Мы живем в мире, управляемом данными, который быстро развивается в технология. Эти технологические достижения были вызваны широким использованием Интернета и ростом исследований и исследований социальных проблем и проблем. За прошедшие годы было реализовано множество блестящих предложений и реализаций, среди которых IoT.Многое можно сделать с помощью IoT самостоятельно, но блокчейн служит для создания более надежной, безопасной и распределенной структуры для реализаций IoT, которые бросают вызов централизованным и несовместным организационным структурам.

В этом обзоре рассматривается современное состояние мира BIoT и рассматриваются достижения, достигнутые в исследованиях и в отрасли. В обзоре основное внимание уделялось изучению приложений BIoT и связанных с ними проблем. Мы рассмотрели реализации и предлагаемые решения в носимых устройствах [65, 66], здравоохранении [3], сельском хозяйстве и умных городах [68, 114].Работа была глубоко погружена в технические и технологические аспекты, чтобы показать сходство между всеми приложениями BIoT. Это означает, что детали реализации, инфраструктура и архитектурные детали, изложенные в этом обзоре, если им следовать, могут быть применены к любому решению BIoT, особенно в пищевом секторе. Также стало ясно, что существуют определенные технические требования, необходимые для приложений BIoT, которые значительно отличаются от использования блокчейнов только в качестве решений для криптовалюты.Были четко обозначены ограничения ресурсов устройств IoT, и были сделаны предложения, чтобы показать, как их можно использовать в таких случаях. В этой статье была предложена гибридная схема интеграции BIoT, в которой использовались микросервисы. Предлагаемая схема определенно поможет улучшить масштабируемость приложения BIoT, если она будет реализована.

Целью исследования также было изучить ограничения текущих приложений BIoT и предложить области исследований, над которыми еще предстоит поработать.Это было достигнуто за счет глубокого изучения алгоритмов консенсуса, криптографических алгоритмов, а также аспектов безопасности и конфиденциальности. Это вызывает серьезную озабоченность при реализации BIoT из-за конфиденциальных данных, которые создаются или передаются устройствами IoT. Дополнительная информация также была предоставлена ​​разработчикам и исследователям в областях, требующих внимания, если они планируют развертывание и развертывание решений BIoT.

Машинное обучение и искусственный интеллект — аспекты, очень важные для оптимизации и эффективности приложений BIoT.Аспект машинного обучения в отношении безопасности и конфиденциальности решений BIoT также был тщательно изучен, и были представлены предложения для будущих реализаций в этой области.

Существует ряд обзоров и литературы по BIoT, но ни в одном из них не рассматривалось использование подходов глубокого обучения для защиты конфиденциальности. Рестучча и др. в [151] проанализированы статьи по безопасности IoT, основанные на сочетании хорошо известных понятий сетевой безопасности, таких как программно-определяемые сети, безопасность по дизайну и полиморфизм.Концепция блокчейна, описанная в этой статье, рассматривала блокчейн как палку о двух концах для устройств IoT. Он рассматривал блокчейн как инструмент для обеспечения безопасности IoT за счет использования его улучшенных криптографических свойств и, в свою очередь, учитывал высокий уровень автоматизации, обеспечиваемый устройствами IoT, чтобы помочь обеспечить достоверность данных, которые помещаются в блокчейны, поскольку данные почти постоянно хранятся в блокчейне. . В этом документе также рассматриваются подходы машинного обучения для обеспечения безопасности устройств IoT в сети.

Рейна и др. в [51] рассматривалась возможность использования устройств IoT в качестве узлов BIoT. Были проведены эксперименты с использованием Raspberry Pi v3 с различными блокчейнами для оценки узлов блокчейна на основе IoT и ограничений, с которыми столкнутся устройства IoT. Авторы тщательно рассмотрели вопрос законодательства и правил, которые необходимо внедрить, чтобы предприятия, компании и правительства доверяли обеим технологиям, чтобы принять их для использования. Айх и др. в своем докладе на конференции [7] основное внимание уделялось использованию блокчейна в цепочках поставок в различных отраслях, таких как автомобилестроение, фармацевтика, пищевая промышленность и сектор розничной торговли.Авторы дали четкое представление о технологии блокчейна, чтобы помочь людям из разных секторов увидеть преимущества для своих отраслей. Хусейн и др. в [19] рассмотрены текущие решения по обеспечению безопасности, существующие для сетей IoT. Авторы также изучили требования безопасности и наиболее мощные векторы атак на устройства IoT в сетях. Они обсудили существующие решения для машинного обучения и глубокого обучения для решения проблем безопасности в сетях IoT.

В этой литературе, с другой стороны, рассматривается технология блокчейна и ее интеграция в сети IoT, а также ключевые технические решения, необходимые для обеспечения успеха любого проекта BIoT. В этом документе также рассматриваются подходы к глубокому обучению и федеративному обучению для решения проблем конфиденциальности в сетях BIoT. В таблице 7 кратко изложены основные направления нашего вклада.

0 ✗ Арт. Блокчейн Безопасность IoT Конфиденциальность IoT Конфиденциальность BIoT на основе глубокого обучения Restuccia et al.[151] ✗ ✓ ✗ ✗ Reyna et al. [51] ✓ ✓ ✗ ✗ Xin et al. [152] ✗ ✓ ✓ ✗ ✗ Khan и Salah [18] ✓ ✓ ✗ ✗ Al-Rubaie и Chang [153] ✗ ✗ ✓ ✗ Aich et al.[7] ✓ ✗ ✗ ✗ Hussain et al. [19] ✗ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Алам и Бенайда [154] ✓ ✗ ✗ ✗ 70746 Ferrag et al. [43] ✓ ✓ ✓ ✗ Это обзор ✓ ✓ ✓ ✓

8.Заключение

Мы пришли к выводу, что IoT в том виде, в каком мы его знаем, остался, и реализации BIoT вскоре станут широко распространенными, но мы хотим, чтобы стало известно, что не существует универсального ответа для приложений BIoT с точки зрения выбор архитектуры и структура сети. Технология все еще развивается, и мы можем смело сказать, что в будущем это даст больше возможностей для разработки некоторых приложений, которые изменят отрасли и бизнес. Но в дальнейшем мы предвидим, что более широкое использование этой технологии потребует сотрудничества и сотрудничества заинтересованных сторон, правительств и других технологических институтов и союзов, чтобы иметь возможность обеспечить правильное управление, организационную структуру, а также нормативные и правовые аспекты. возможность по-настоящему использовать возможности приложений BIoT и избегать неправильного использования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Издательство Inderscience Publishers – связывает научные круги, бизнес и промышленность посредством исследований

Современный мир зависит от небольшого количества драгоценных и редких металлов, которые необходимы для компонентов наших электронных устройств. Эти элементы имеют решающее значение для функционирования всего, от мобильных телефонов и планшетных компьютеров до схем, лежащих в основе медицинских сканеров и военных установок.Конструкция современных технологий означает, что их нельзя заменить другим металлом, каждый компонент зависит от очень специфических электронных свойств каждого компонента, из которого он построен.

К сожалению, доступ к источникам этих элементов ограничен не только геологией и политикой, но и редчайшими металлами, на которые мы больше всего полагаемся, присутствуют на Земле лишь в ограниченных количествах. Таким образом, каждое выброшенное или брошенное электронное устройство представляет собой потраченный впустую металл.Если бы существовал простой и экологически безопасный способ извлечения этих металлов, чтобы их можно было повторно использовать в следующей партии устройств, то можно было бы решить по крайней мере некоторые проблемы доступности и отходов.

Здесь мы должны обратиться к доэлектронной эпохе и к открытию научного явления, которое может прийти нам на помощь в современную эпоху – сверхкритичность. Сверхкритичность — это физическая характеристика веществ, которые нагреваются при сжатии и вызывают у вещества свойства, сильно отличающиеся от свойств вещества при нормальных условиях.Например, если мы нагреем жидкую воду выше ее температуры кипения, жидкость превратится в газ, пар, который испарится в атмосферу.

Однако если жидкую воду запечатать в сосуде высокого давления и нагреть выше точки кипения, водяной пар не сможет выйти. Действительно, жидкость не может даже перейти из жидкости в газ, если давление достаточно велико. Он становится сверхкритической жидкостью (SCF). Таким образом, SCF представляют собой жидкости выше точки кипения, которые остаются жидкими, это жидкости с большей тепловой энергией, чем у газа, но не настоящая жидкость и не газ.Ученые девятнадцатого века, которые впервые работали с SCF, признали, что эти жидкости обладают свойствами, которые позволяют им растворять другие вещества, которые обычно не растворяются в жидкости, будь то вода или органический растворитель.

Вода, органические растворители, даже двуокись углерода могут образовывать SCF, если температура и давление, которым они подвергаются, превышают сверхкритическую точку. Однако важным моментом в отношении SCF является то, что если давление сбросить, вещество быстро превратится в газ и испарится из теперь открытого сосуда высокого давления.Эта характеристика привела к многочисленным применениям СКФ, где их можно использовать для растворения, казалось бы, не поддающихся обработке веществ, которые затем можно отделить от всего, с чем они могут быть связаны, давление СКФ сбрасывается, жидкость испаряется, а отделенное вещество остается. позади.

В статье International Journal of Environment and Waste Management группа из Ирана показала, как можно использовать SCF для растворения металлов в электронных компонентах и, таким образом, отделения этих металлов от пластика и других материалов схем.Различные присутствующие металлы могут быть растворены в различных СКФ и, таким образом, эффективно экстрагированы способом, который можно считать безопасным для окружающей среды, без использования токсичных и коррозионно-активных растворителей и кислот. Кроме того, вентилируемый СКФ может быть легко уловлен дополнительным оборудованием, так что саму жидкость, теперь полностью свободную от каких-либо растворенных компонентов, можно использовать повторно. Это относится к воде, органическим растворителям или двуокиси углерода, используемым в качестве SCF при извлечении металлов из электронных отходов.

Сейед Мохаммад Фаяз, Мохаммад Али Абдоли, Маджид Багдади и Абдолреза Карбасси из Тегеранского университета отмечают, что основной целью SCF в этом контексте может быть просто удаление вредных металлов из потока отходов, содержащих электронные устройства и компоненты.Однако дополнительным преимуществом является очевидная возможность извлечения этих металлов для повторного использования в промышленности.

Там, где электроника раньше никак не обрабатывалась, а просто выбрасывалась или захоранивалась на свалке, теперь эти участки могут представлять собой богатый пласт, который можно «добывать» и перерабатывать с помощью СКФ. Есть огромное количество редких и драгоценных металлов, запертых на свалках, которые однажды можно будет использовать и позволить производителям электроники, от которых так сильно зависят, получить доступ к нужным им металлам без необходимости преодолевать геополитические барьеры.

Фаяз С.М., Абдоли М.А., Багдади М. и Карбасси А. (2022) «Извлечение драгоценных металлов из электронных отходов с использованием технологии сверхкритической жидкости», Int. J. Окружающая среда и управление отходами, Vol. 29, № 1, стр. 95–109.
DOI: 10.1504/IJEWM.2022.120623

Перспективы использования блокчейна в кибербезопасности: приложения и будущие разработки: книга по компьютерным наукам и информационным технологиям, глава

Аннотация

В последние годы блокчейн стал популярной структурой данных для использования в программных решениях.Однако его стремительный взлет не обошелся без критики. Блокчейн был предметом интенсивных дискуссий в области кибербезопасности из-за его структурных характеристик, в основном постоянства и децентрализации. Тем не менее, технология блокчейна в этой области также подверглась тщательному изучению и вызвала вопросы, например, является ли применение блокчейна в этой области просто локальной тенденцией или приманкой для инвесторов, без надежды на постоянные решения, меняющие правила игры. ? и является ли блокчейн архитектурой, которая приведет к длительным сбоям в кибербезопасности? Цель этой главы — дать нейтральный обзор того, почему блокчейн стал популярным средством кибербезопасности, его текущие приложения в этой области, а также оценку того, что ждет эту технологию в будущем с учетом ее ограничений и преимуществ.Основные

характеристики блокчейна

Использование блокчейна в кибербезопасности и других смежных областях, таких как финансы, обычно опирается на основные архитектурные черты блокчейна, а не на более косвенную экстраполяцию его функций. Возможные варианты использования блокчейна в этой области, продвигаемые как исследованиями, так и частными фирмами, включают управление цифровой идентификацией, включая цифровые подписи, которые являются прямым производным от присущей функциональности структуры данных.Обычно существует пять основных архитектурных характеристик блокчейна: децентрализованный, неизменяемый, анонимный, криптографически зашифрованный, и основанный на доверии. Каждый из этих элементов имеет свои экстраполяции в области кибербезопасности (Yeasmin, 2019; Yassein, 2019). Ниже приводится краткое объяснение:

Ключевые термины в этой главе

Доступность: принцип кибербезопасности, согласно которому авторизованные пользователи должны иметь возможность не только получать доступ к системам по мере необходимости, но также выполнять необходимые задачи и операции с данными.

Неизменяемость: Способность данных существовать в источнике, сохраняя при этом четкость и неоспоримую целостность, чтобы подключенные системы могли передавать такие данные без ошибок.

Контроль доступа: фундаментальная концепция кибербезопасности, реализуемая за счет регулирования того, кто и/или что может просматривать, поддерживать и использовать отдельные ресурсы в системе.

End-Point Security: метод защиты системных сетей, основанный на безопасности подключенных устройств, участвующих в сети.

Конфиденциальность: принцип кибербезопасности, согласно которому доступ к определенным данным должны иметь только те, кто должен иметь доступ к ним.

Облачные вычисления: метод распределенных вычислений, при котором сеть удаленных серверов используется для удаленного обеспечения, управления, хранения и обработки, а не с использованием локальных систем.

Интернет вещей (IoT): взаимосвязанная сеть устройств, распространяющаяся между подключенными к Интернету компьютерами и процессорами, встроенными в повседневные системы, которые получают и передают данные.

Транзакция: Событие между как минимум двумя системами или участниками, при котором последовательность информации отправляется и принимается участвующими объектами.

Одноранговая сеть (P2P): метод организации сети, при котором сеть распределяется между взаимосвязанными узлами, для которых ресурсы являются общими, без централизованного источника, таким образом координируя свои действия за пределами традиционной модели клиент-сервер.

Криптовалюта: децентрализованная система цифровых валютных активов, основанная на блокчейне, в которой цифровые монеты хранятся в распределенных реестрах, а единицы генерируются с помощью надежно защищенных криптографических средств.

Целостность: принцип кибербезопасности, согласно которому данные должны быть застрахованы, чтобы быть точными и не подвергаться несанкционированному вмешательству.

Как блокчейн может революционизировать цифровой опыт клиентов

Технология блокчейн, получившая известность благодаря успеху криптовалюты Биткойн, может изменить способ взаимодействия компаний со своими клиентами. Блокчейн — это платформа для децентрализованных вычислений, которая позволяет любому обмениваться ценностями с другой стороной, не полагаясь на центральный орган для безопасной транзакции. ¹  Это означает, что отдельные лица или организации могут осуществлять свою деятельность без посредников.

Сегодня руководители высшего звена почти в каждом секторе экономики стремятся использовать возможности блокчейна для создания новой ценности для клиентов. Например, через блокчейн-группу Food Trust Walmart сотрудничает с крупными игроками в сфере производства продуктов питания, потребительских товаров и розничной торговли, включая Dole Foods, Kroger, Tyson Foods и Unilever, для создания системы, призванной стать «эквивалентом FedEx». отслеживание продуктов питания», — говорит Фрэнк Яннас, вице-президент Walmart по безопасности пищевых продуктов. ²  Зачем это делать? Потому что теперь отслеживание зараженных продуктов питания в цепочке поставок может занять слишком много времени — например, от 18 часов до шести дней, чтобы отследить партию ломтиков манго из мексиканского сада в магазин Walmart в Арканзасе — с использованием бумаги и существующих ИТ-систем, которые полагаться на сканеры штрих-кода.

В демо-версии система блокчейн сделала это за 2,2 секунды.

Вместо того, чтобы ждать несколько дней, чтобы справиться со вспышкой болезни пищевого происхождения или какой-либо другой проблемой контроля качества, которая затрагивает клиентов, Walmart может реагировать почти мгновенно, избегая репутационного ущерба и, что более важно, охраняя здоровье населения.

Как показывает этот пример, блокчейн может помочь компаниям стать лучше в том, что они уже делают, за счет снижения затрат (таким образом обеспечивая экономию, которая может быть передана клиенту в виде продуктов и услуг с более высокой стоимостью) и за счет уменьшения источников трения. это может ухудшить отношения с клиентом. Мы думаем об этом как о возможности блокчейна «Кривой 1», которая делает рынок покупателей, продавцов и сторон между ними более эффективным.

Но влияние блокчейна, вероятно, будет намного больше.В наиболее продвинутом виде эта технология может помочь компаниям изменить жизненный опыт своих клиентов. Они могут сделать это, сотрудничая в децентрализованных сетях, включающих другие компании, отдельных лиц, правительства и неправительственные организации (НПО), для создания более персонализированного «жизненного опыта» — от вечеринок по случаю дня рождения, «зеленых» каникул, новых домов и новых рабочих мест до к интегрированному здравоохранению и путешествиям от начала до конца с использованием самолетов, поездов и автомобилей. Мы думаем об этом как о возможности «Кривой 2», которая создает экосистемы «жизненного опыта».Компании на этой кривой будут использовать блокчейн для взаимодействия со своими клиентами по-новому.

Чтобы конкурировать и преуспеть в развивающемся ландшафте блокчейна, компаниям необходимо двигаться по обеим кривым (см. рис. 1 ниже). В целом, как описывает Ян Моррисон, бывший президент Института будущего, инновации на кривой 1 представляют собой улучшения существующего положения для оптимизации процессов и повышения конкурентоспособности организации. Кривая 2 представляет собой инновации вокруг новых моделей. ³  В какой-то момент появится модель Кривой 2, которая станет основной, и сама начнет путь оптимизации как следующая Кривая 1 в непрерывном движении вперед и назад между инновациями и зрелостью.Инвестирование в блокчейн по обеим кривым помогает подготовить организации к переходу, когда инновации Кривой 2 превзойдут Кривую 1 и станут новой нормой.

Блокчейн сегодня (кривая 1): устранение трений и разочарований в клиентском опыте

Технология блокчейн предоставляет ценную возможность повышения эффективности существующих экосистем, поскольку устраняет необходимость в дорогостоящем и неэффективном слое посредников. Для достижения этой цели в технологии используются три ключевые концепции:

■ Цифровая книга связывает аутентифицированные записи транзакций, известные как блоки, прозрачным, надежным и поддающимся проверке, зашифрованным и децентрализованным способом.Это означает, что все участники блокчейна одновременно видят одни и те же изменения в общей записи событий. Никакой сторонней организации не нужно обновлять реестр или проверять его. Изменения защищены шифрованием, и каждый блок, обновляющий цепочку блоков, проходит проверку подлинности перед добавлением в общую запись. Это встраивает безопасность в цепочку.

■   Смарт-контракты  позволяют людям совершать транзакции на основе прозрачных, известных и неизменных правил.В результате нет необходимости в посредниках между компанией и ее клиентами. Экономия от устранения сторон, не добавляющих ценности, может быть передана потребителям за счет более низких цен или более качественных продуктов и услуг.

■  Цифровое удостоверение  для клиентов (известное как суверенное цифровое удостоверение) позволяет клиентам использовать единое цифровое удостоверение для всех своих учетных записей, устраняя необходимость в обременительных логинах и паролях. Это также снижает риск нарушений безопасности. устраняя необходимость в центральных серверах, на которых хранится информация, позволяющая установить личность.

Среди секторов, которые уже извлекают или планируют извлечь выгоду из блокчейна для повышения качества обслуживания клиентов, являются путешествия и туризм, здравоохранение и автомобильная промышленность.

Блокчейн для путешествий: более эффективная защита путешественников, более быстрое бронирование

В индустрии туризма компании экспериментируют с блокчейном, чтобы улучшить качество обслуживания туристов — от повышения эффективности безопасности до более быстрого бронирования.

Shocard, например, — это стартап, который разработал услугу для авиакомпаний, которая ускоряет процесс регистрации в аэропортах и ​​сокращает время, которое клиенты проводят в длинных очередях.Пассажиры загружают все свои проездные документы, которые регистрируются в блокчейне. Затем им выдается единый туристический токен, который авиакомпании могут использовать для быстрой и безопасной проверки их личности. ⁴

Еще один стартап, Winding Tree, предлагает децентрализованную сеть распределения туристических услуг. Швейцарская компания работает с шестью авиакомпаниями и сетью отелей над созданием общей платформы бронирования с информацией в режиме реального времени о турпакетах. Инициатива предназначена для того, чтобы обойти крупных дистрибьюторов туристических услуг (которые могут взимать комиссию с поставщиков туристических пакетов до 25%), тем самым снижая затраты клиентов. ⁵

Блокчейн в здравоохранении: новая платформа для электронных медицинских карт

В сфере здравоохранения технология блокчейн обладает огромным потенциалом для повышения эффективности, безопасности и конфиденциальности обмена медицинскими картами. Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что 14% организаций здравоохранения планируют создать систему на основе блокчейна к концу года, а 70% планируют инвестировать средства во внедрение к 2020 году. находится в одном месте или файле.Обычно электронные медицинские карты хранятся отдельно в больницах, медицинских лабораториях, клиницистах и ​​других медицинских учреждениях и специалистах. В результате пациенты и их врачи редко имеют быстрый и легкий доступ к полной истории болезни, которая может иметь решающее значение для их лечения.

Чем может помочь блокчейн? Каждая медицинская карта может быть помечена уникальным цифровым идентификатором пациента, зашифрована, отправлена ​​в облачное хранилище и зарегистрирована в блокчейне. Чтобы получить доступ к этим записям, пациенты будут использовать закрытый ключ и предоставлять доступ врачам и другим лицам, которым необходимо обратиться к своей полной медицинской карте.MedRec, базирующаяся в MIT Media Lab, разрабатывает такую ​​блокчейн-систему. ⁷

Страховщики и поставщики медицинских услуг также экспериментируют с этой технологией. Базирующаяся в Нэшвилле сеть Change Healthcare, объединяющая 800 000 врачей, 117 000 стоматологов и 60 000 аптек, запустила блокчейн для обработки страховых случаев. ⁸  И группа, в которую входят Humana Inc., Optum и Quest Diagnostics, работает над блокчейн-каталогом поставщиков медицинских услуг, чтобы сделать списки более точными и доступными. ⁹

Будущее блокчейна (кривая 2): когда компании сотрудничают с клиентами в рамках сквозного опыта

Хотя технология блокчейна может использоваться, чтобы помочь компаниям улучшить свой текущий бизнес, ее наибольший потенциал заключается в том, чтобы помогать компаниям внедрять инновации и делать свой бизнес другим. В своих комментариях к The Blockchain Revolution соучредитель Apple Стив Возняк говорит: «Мы переживаем один из тех периодов в технологической, экономической и социальной истории, когда пределом является небо.«10 В мире блокчейна потребители могут стать активными производителями товаров и услуг, которыми они пользуются, — так называемыми «просьюмерами». Таким образом, они могут сотрудничать с компаниями и другими организациями в децентрализованных сетях, которые совершают сделки и создают ценность.

Вместо этого предлагая клиентам только одну или две части общего желаемого «жизненного опыта», компании могут сотрудничать с ними на общих платформах, поддерживаемых технологией блокчейна.Например, бизнес по организации празднования дня рождения является огромным, повторяющимся источником дохода по всему миру.Сегодня клиенты должны собрать воедино различные продукты и услуги, необходимые для создания незабываемого праздника: место проведения, приглашения, еду и напитки, развлечения, праздничные украшения, транспорт до места проведения и обратно и так далее. Но в мире с поддержкой блокчейна можно представить, что различные поставщики продуктов и услуг для вечеринки по случаю дня рождения могут собраться вместе и вместе с клиентом разработать комплексную универсальную услугу, которая избавит вас от повседневного стресса. , оставив удовольствие.

Новые партнеры: коренные народы и туристы, которые их посещают

Уже можно найти новаторские эксперименты с блокчейном в индустрии путешествий и туризма. IDGO — это совместное партнерство, работающее над тем, чтобы 370 миллионов коренных народов мира могли пожинать плоды посетителей своих сообществ и земель (в отличие от нынешней ситуации, когда они редко пользуются доходами от туризма). Запланированные услуги IDGO с поддержкой блокчейна включают: ¹¹

■   Цифровая идентификация  для коренных жителей и туристов, которые посещают их и их земли.Туристы будут платить сбор за получение специального паспорта, а вырученные средства будут направляться местному сообществу для реинвестирования в охрану окружающей среды, образование и культурную деятельность коренных народов.

■   Токен сообщества и связанный с ним «умный кошелек».  Одним из ключевых компонентов технологии блокчейна, наряду с бухгалтерской книгой, смарт-контрактом и цифровой идентификацией, является специальный токен или монета, известная как «целевая валюта». Это обеспечивает средства обмена между участниками экосистемы жизненного опыта.С помощью IDGO коренные жители могут выдавать токены сообщества туристов, которые можно использовать для оплаты товаров и услуг.

Например, на острове Орхидей на Тайване до 1960-х годов народ дао был практически неизвестен внешнему миру. С тех пор они видели всплеск туристов. Около 140 000 туристов ежегодно посещают остров, принося доход туристическим компаниям, но ежемесячно производя 120 тонн мусора для местных жителей. Столкнувшись с угрозами своей культуре и окружающей среде, люди дао надеются, что новое партнерство с поддержкой блокчейна поможет им разместить туристов (и доход, который они приносят), восстанавливая свой остров до его прежнего первозданного состояния.И, в случае успеха, IDGO планирует расширить партнерство в Австралии, Новой Зеландии, Канаде и США: рынок путешествий и гостеприимства стоимостью 4 миллиарда долларов, в котором участвуют 500 000 коренных жителей и 10 миллионов туристов. ¹²

На наш взгляд, подобные эксперименты — это только начало. Многие другие отрасли могут изменить свои методы работы и повысить качество обслуживания клиентов с помощью технологии блокчейн.

Велнес-экосистема для здравоохранения

Блокчейн может помочь отрасли здравоохранения изменить свою миссию с лечения болезней на улучшение здоровья, основу для других жизненных событий.В Соединенных Штатах 75% расходов на здравоохранение идут на лечение хронических заболеваний: сердечно-сосудистых заболеваний, рака и диабета. Учитывая, что все экономические стимулы отрасли вознаграждают процедурные средства (хирургия и лекарства), это неудивительно.

Но есть и другой способ — оздоровительная экосистема с поддержкой блокчейна, которая может улучшить работу системы здравоохранения за счет облегчения сотрудничества и эффективного предоставления всех медицинских услуг. Различные заинтересованные стороны, сотрудничающие через сеть с поддержкой блокчейна, могут дать людям стимулы вести более здоровый образ жизни.

Работодатели могли бы выдавать своим сотрудникам жетоны поощрения за занятия спортом. Рестораны могли бы предоставлять клиентам льготы за выбор здоровых блюд в меню. И страховщики могли бы компенсировать участвующим ресторанам (поскольку они получают выгоду от людей, ведущих здоровый образ жизни). Более того, отдельные пациенты, как просьюмеры, могли предлагать идеи для улучшения опыта, основываясь на своем вкладе и уровне своего участия в различных предложениях. Со временем такие поведенческие средства могут привести к оздоровлению населения и снижению затрат на здравоохранение.

Экосистема «Путешествие» для автомобильной промышленности

Блокчейн может трансформировать опыт поездок на работу, что будет иметь серьезные последствия для автомобильной промышленности. Во всем мире города планируют защитить окружающую среду и улучшить жизнь своих граждан, запретив автомобили. Гамбург, Германия, например, планирует разрешить въезд в определенные зоны только пешеходам и велосипедистам. ¹³  Чтобы противостоять этой экзистенциальной угрозе, производители автомобилей могут поощрять компании по совместному использованию автомобилей присоединяться к сетям с поддержкой блокчейна, которые продвигают интермодальные перевозки.

Можно представить туристическую экосистему, состоящую из компаний по совместному использованию автомобилей, фирм по совместному использованию велосипедов, офисных провайдеров, ресторанов, государственных учреждений, торговых центров и жилых комплексов. Вместе поставщики транспортных услуг могли бы создать единую биллинговую систему, чтобы клиенты могли пользоваться велосипедом, автомобилем или поездом и оплачивать их все в одном удобном месте. В то же время работодатели, государственные учреждения и жилищные сообщества могут использовать жетоны вознаграждения для пропаганды хороших транспортных привычек, уменьшения заторов и загрязнения окружающей среды и привлечения более активных клиентов.

План действий: что компаниям нужно сделать сейчас

При принятии решения о подходе к блокчейну может показаться заманчивым сосредоточиться в первую очередь на оптимизации эффективности существующего бизнеса. Но мы рекомендуем компаниям проводить параллельные программы, ориентированные как на эффективность, так и на возможности получения жизненного опыта.

Если компании откладывают эксперименты с экосистемами жизненного опыта, они рискуют быть разрушенными сетями конкурентов, подключенных к блокчейну, которые совместно работают над созданием предложений, которые учитывают жизнь человека в целом, а не фокусируются на узком клиентском опыте.Такой жизненный опыт принесет новый уровень удобства и облегчит клиентам более значимые способы взаимодействия с предложениями компании. Это возможность заниматься сейчас, а не потом.

После того, как руководители высшего звена решили запустить параллельную программу (эффективность и жизненный опыт), они должны создать две команды, укомплектованные полностью занятыми бизнес- и техническими специалистами. Команда, ориентированная на эффективность, должна искать инновационные способы, с помощью которых блокчейн может помочь текущему бизнесу стать более ориентированным на клиента; например, путем устранения некоторых повседневных трений, которые их расстраивают.Он должен стремиться к партнерству с поставщиками и другими деловыми партнерами.

Другая команда должна сосредоточиться на экосистемах жизненного опыта, ища изобретательные способы использования блокчейна для создания новых предприятий, которые взаимодействуют с клиентами (и конкурентами) новыми способами. В эту команду должны входить специалисты, разбирающиеся в таких дисциплинах, как поведенческая психология, теория игр и самоуправляемые организации. Им необходимо уметь мыслить не только традиционными отраслевыми отношениями, но и учитывать клиентов как создателей ценности для бизнеса.

Хотя команды должны быть разделены и сосредоточены на разных возможностях, тем не менее они должны следовать одному и тому же инновационному процессу из пяти шагов:

1.     Стратегическая идея.
Наймите команду по эффективности для анализа текущих экосистем компании, в то время как команда по опыту проанализирует все потенциально важные экосистемы. Затем команды должны сопоставить все инновационные возможности с поддержкой блокчейна для различных экосистем.

2.   Развитие портфолио.
Создайте портфель возможностей, связанных с блокчейном: группа по эффективности определяет инновации, которые будут поддерживать существующие продукты и услуги, а группа по опыту определяет прорывные инновации, которые могут создавать новые продукты и услуги для удовлетворения растущего спроса клиентов на дифференцированный опыт.

3.     Разработка бизнес-кейса.
Команды составляют экономическое обоснование каждой возможности.

4.     Создание прототипа и тестирование.
Команды предоставляют наглядное доказательство ценности этих возможностей, создавая и тестируя прототипы продуктов и услуг с использованием гибкого и бережливого подхода к разработке.

5.     Подтвердите лучшее.
Компании выявляют и реализуют возможности, которые, как показано, приносят наибольшую пользу компании и ее партнерам по экосистеме.

Важный заключительный момент, который следует учитывать, заключается в следующем: компании должны проявлять большую осторожность, чтобы принять открытый, совместный подход к идеям и реализации блокчейна.Естественно думать, что продукт всех этих экспериментов должен быть защищен как ценная интеллектуальная собственность. Но компании, которые стремятся возвести стены вокруг своих изобретений — как они это делали традиционно — могут столкнуться с трудностями в достижении успеха в эпоху сильно взаимозависимых и взаимосвязанных блокчейнов.

Люди, находящиеся в авангарде инноваций в области блокчейна, возрождающие дух первых дней всемирной паутины, стремятся работать открыто и сообща. Чтобы привлечь эти таланты, компаниям необходимо выступить с открытыми коллективными инициативами по решению проблем.

Компаниям, воздвигающим стены вокруг своих инноваций, будет трудно соответствовать скорости инноваций, возможной при разработке с открытым исходным кодом и ее прозрачной кодовой базой, которую могут тестировать, модифицировать и улучшать люди, внутренне заинтересованные в этом.

Нет времени терять

Блокчейн — это новая технология. Неудивительно, что многие руководители высшего звена все еще изучают все последствия того, что это значит для них и их компаний. Но они не могут позволить себе слишком много времени, чтобы набрать скорость.Инновации в блокчейне происходят так быстро, что компании могут быть разрушены, если они не начнут действовать в ближайшее время. Прямо сейчас есть вероятность, что конкуренты, а также новые участники рынка активно изучают потенциальные инновации на основе блокчейна.

Соответственно, руководители высшего звена должны проводить двухстороннюю программу экспериментов с блокчейном — поиск возможностей как на кривой 1, так и на кривой 2 — чтобы помочь своей компании более эффективно конкурировать (за счет повышения эффективности) и более продуктивно сотрудничать (путем присоединения к инновационным сетям). сосредоточены на создании ценности).

Если все сделано правильно, они могут надеяться на установление прочных отношений с новыми клиентами и позиционирование компании на устойчивое будущее в эпоху перемен.

Авторы выражают признательность Субхаджиту Дасу за вклад в эту статью.

¹ BigChainDB, «Ландшафт инфраструктуры блокчейна: формирование первых принципов», 15 июля 2017 г., доступ по адресу https://blog.bigchaindb.com/blockchain-infrastructure-landscape-a-first-principles-framing-92cc5549bafe. .

² Wall Street Journal, «Блокчейн под руководством Walmart направлен на поиск взгляда на цепочку поставок продуктов питания от фермы к продуктовым магазинам», 25 июня 2018 г., доступ по адресу: https://blogs.wsj.com/cio/2018 /06/25/walmart-led-блокчейн-усилия-ищет-от фермы до продуктового ряда-обзор-продовольственной цепочки.

³ Институт будущего, «Прогнозы + перспективы», доступ по адресу http://www.iftf.org/what-we-do/foresight-tools/forecastsperspectives/

⁴ Веб-сайт Shocard, доступ по адресу : https://shocard.ком.

⁵ Winding Tree, «Практическое применение блокчейна в туристической индустрии», технический документ, доступ по адресу: https://windingtree.com/assets/files/White_Paper_EN.pdf.

⁶ Исследование BIS, «Глобальный рынок блокчейна в сфере здравоохранения достигнет 5,61 миллиарда долларов к 2025 году», пресс-релиз, 19 апреля 2018 г., доступ по адресу https://www.prnewswire.com/news-releases/global-blockchain- отчеты-bisresearch-680230953.html.

⁷ Wall Street Journal, «Как блокчейн может помочь снизить расходы на здравоохранение», 28 мая 2018 г., доступ по адресу: https://www.wsj.com/articles/how-blockchain-could-help-lower-health-costs-1527559440.

⁸ Wall Street Journal, «Как блокчейн может помочь снизить расходы на здравоохранение», 28 мая 2018 г., доступ по адресу: https://www.wsj.com/articles/how-blockchain-could-help-lower-health. -расходы-1527559440.

⁹ Wall Street Journal, «Как блокчейн может помочь снизить расходы на здравоохранение», 28 мая 2018 г., доступ по адресу: https://www.wsj.com/articles/how-blockchain-could-help-lower-health. -расходы-1527559440.

¹⁰ Стив Возняк, ссылка на книгу «Революция блокчейна», написанная Доном Тапскоттом и Алексом Тапскоттом, Penguin Random House, доступ по адресу: https://www.penguin.co.uk/books/288418/blockchain-revolution/.

¹¹ Medium, «Почему блокчейн — это Святой Грааль коренных сообществ», 11 апреля 2018 г., доступ по адресу: https://medium.com/idgo/why-the-blockchain-is-the-holy- Грааль коренных народов-aa48893c3e97.

¹² Веб-сайт IDGO, доступ по адресу https://idgo.im.

¹³ Business Insider, «13 городов, в которых начинают запрещать автомобили», 1 июня 2018 г., доступ по адресу: http://www.businessinsider.com/citiesgoing-car-free-ban-2017-8#hamburg-is-облегчает-не-водить-4.

Разработка смарт-контрактов и перспективы блокчейна

Первоначально под смарт-контрактом понимался любой юридический договор в электронной или, скорее, автоматизированной форме. Однако с развитием блокчейна этот термин приобрел иное значение.

Смарт-контракт теперь представляет собой специальный алгоритм. Он работает на блокчейне и служит для выполнения соглашения, если условия соблюдены.

Сейчас смарт-контракты успешно используются во многих сферах. Они имеют особое значение в финтех-индустрии. Например, смарт-контракт позволяет обмениваться активами без привлечения каких-либо посреднических услуг. Таким образом, разработка смарт-контрактов важна во многих областях.

Смарт-контракты предлагают множество преимуществ

Смарт-контракты приносят множество преимуществ. Основные из них следующие:

• Смарт-контракты полностью автономны.Когда вы размещаете их в блокчейне, они начинают выполняться, когда происходит согласованное событие.


• Они в безопасности. Смарт-контракты являются продуктом консенсуса между сторонами. После того, как контракт размещен, никто не может его изменить.


• Они эффективны. После того, как вы разместите такой контракт, вы можете быть уверены, что он будет выполнен после выполнения оговоренных условий. Согласованные транзакции выполняются автоматически. Никаких дополнительных согласований не требуется.


• Они экономичны.Вам не нужно пользоваться услугами посредников и оплачивать их. Смарт-контракт выполняется, как запрограммировано, автоматически после выполнения условий.

Как видите, количество преимуществ впечатляет. Это основные преимущества, самые очевидные. А теперь представьте, что вы можете сделать со смарт-контрактами, если воспользуетесь воображением и здравым смыслом.

Смарт-контракты и их подключение к блокчейну

Как смарт-контракты связаны с блокчейном? Давайте проверим это подробно.Смарт-контракты работают на блокчейне. Есть несколько блокчейнов, в которых могут функционировать эти смарт-контракты. Наиболее широко используется блокчейн Ethereum. Нативные смарт-контракты Ethereum также относительно просты в использовании, даже если вы не являетесь экспертом. Чтобы использовать смарт-контракт, вам необходимо:

• Отправить транзакцию, которую необходимо выполнить, в сеть, состоящую из одноранговых узлов.


• Специальный алгоритм проверяет цифровые подписи всех вовлеченных сторон.


• После этого контракт начинает действовать. Всякий раз, когда согласованные условия выполняются, сторона получает средства. Если условия не соблюдаются, сторона наказывается штрафом.

Смарт-контракты требуют особых условий для работы

Смарт-контракты не работают нигде, ни в какой системе. Если вы хотите использовать смарт-контракты, убедитесь, что система соответствует следующим требованиям:




• Доступны открытые базы данных. Они должны содержать информацию о сторонах сделки.


• Для транзакций применяются децентрализованные платформы.


• Человеческий фактор исключен.


• Специальное шифрование, называемое асимметричным шифрованием, используется для обеспечения безопасности данных.



Чтобы ваш смарт-контракт работал, система должна соответствовать всем указанным требованиям.

Есть ли недостатки?

Да, есть. Как и все в мире, смарт-контракты имеют не только преимущества, но и недостатки.Некоторые из наиболее неприятных из них, такие как:




• Ошибки: как и любое современное решение, смарт-контракт может содержать ошибки. Устранить можно, но проблемы гарантированы.


• Отсутствие надзора: смарт-контракты не контролирует ни государственная организация, ни какой-либо другой регулятор.


• Смарт-контракты пока могут работать только в сети блокчейн. Другие системы до сих пор их не используют.


• Некоторые системы не поддерживают смарт-контракты.



Итак, как видите, недостатки все же существенны. Особенно беспокоит их, когда дело доходит до регулирования. Остальные минусы со временем можно исправить.

Последние мысли

Смарт-контракты и собственно блокчейн уже широко применяются в мире децентрализованных финансов. Хотя еще есть много вещей, которые нужно улучшить, у этих двух разработок большое будущее в современном мире. Тем не менее, полный потенциал обоих явлений не раскрыт.