Симбиоз 5G и блокчейна открывает новый этап внедрения Интернета вещей
Следует ожидать бурный всплеск развития Интернета вещей (IoT) в течение ближайших нескольких лет.
Успешной реализации этого ранее мешали два основных препятствия: не достигнутый технологический потенциал и недостаточная безопасность.
Однако теперь, внедрение новой технологии 5G может изменить положение дел. В 2019 году крупнейшие операторы, такие как AT&T и Verizon, представят 5G, мобильную связь последнего поколения. По мнению аналитиков, платформа 5G обеспечивает высокую скорость передачи данных, меньшую задержку, экономию энергии, снижение затрат, более высокую пропускную способность системы и широкие возможности подключения устройств.
Сочетание технологии 5G и блокчейна спровоцирует новый всплеск экономической ценности в интернете. Чтобы понять приближающийся технологический прорыв, который произойдёт благодаря взаимодействию 5G и блокчейна, нужно подумать о множественных взаимосвязях, а не об одной. Сила покрытия 5G, благодаря уменьшенной задержке, высокой скорости и ёмкости, позволяет широко использовать устройства IoT. Одновременно эти устройства смогут стать на базис безопасности, децентрализации, неизменности и согласованного арбитража блокчейнов, которые выступят в качестве основополагающих уровней.
Это означает, что умные города, транспортные средства без водителей, умные дома и другие сенсорные усовершенствования, наконец, получат технологию, которая способна удовлетворить их потребности, и открывает пути их практического внедрения.
Будучи базовыми системами, блокчейны могут обеспечивать консенсус и безопасность, в то время как большинство транзакций и контрактов IoT происходят в сетях второго уровня, с возможностью урегулирования каналов платежей и споров по транзакциям в цепочке. Однако пропускная способность сети IoT будет зависеть от мощности покрытия 5G.
Кроме того, 5G (встречно) будет напрямую помогать блокчейнам, увеличивая участие и децентрализацию узлов, а также предоставляя более короткое время добычи блоков, продвигая масштабируемость в цепочке - всё это, в свою очередь, ещё больше поддержит экономику IoT.
Первый взгляд на то, как 5G разворачивается, и когда можно увидеть реальное применение.
Внедрение 5G.
Сетевые провайдеры уже начали развёртывание 5G в некоторых городах США, в то время как ожидается, что глобальное покрытие появится у сети в 2020 году.
Verizon начнёт предоставлять покрытие в Чикаго и Миннеаполисе с 11 апреля 2019 г., и услуги будут распространены ещё на 30 городов во второй половине 2019 года.
Samsung анонсировал выпуск своей 5G-совместимой модели Galaxy S10 в апреле 2019 г. Другие компании, такие как Huawei и LG, разрабатывают собственные модели, и обещают начать их реализацию в ближайшее время.
Что касается модемов, ожидается появления такого, который будет поддерживать одновременно и 5G и LTE. Qualcomm выпустит такой продукт, X55, в третьем или четвертом квартале 2019 года.
Потребителям Apple придется подождать до 2020 года, прежде чем они увидят 5G-совместимый iPhone, хотя компания, по-видимому, всё ещё оценивает рыночные условия.
Взрыв Интернета вещей.
Преимуществами 5G являются его высокая скорость, ёмкость, низкая задержка и возможность подключения к огромному количеству устройств. (Задержка в интернете - это время между отправкой и получением сигнала). В терминах же блокчейна задержка - это время между трансляцией транзакции и получением её узлами. Однако для IoT, независимо от того, применяется ли он к умным домам или автономным транспортным средствам, достижение низкой задержки крайне важно, чтобы устройства обменивались данными друг с другом, не испытывая длительных задержек и торможения.
Такое сокращение может открыть путь реализации другой концепции - Интернета навыков (IoS). Это процесс, с помощью которого специалисты проводят свою работу удаленно через наушники виртуальной реальности. Например, стоматолог сможет выполнять лечение зубов удалённо, управляя роботизированным оборудованием.
Однако, если задержка не минимизируется, тогда робот будет недостаточно отзывчив на управление, подвергая опасности пациента и подрывая весь функционал.
Именно эти новые приложения определяют прогнозы экономического воздействия 5G. Исследование, проведенное Qualcomm, показало, что к 2035 году 5G может привести к дополнительному мировому ВВП в размере 12,3 триллионов долларов.
Важно отметить, что 5G - с его скоростью до 10 гигабит в секунду - является улучшением как современных домашних широкополосных провайдеров, так и сотовых сетей. Для сравнения: средняя глобальная мощность немобильного интернета имеет скорость всего 7,2 мегабит в секунду. Таким образом, 5G вполне может стать де-факто интернет-сетью всего мира.
Влияние 5G на IoT и связанные с ним концепции будет дополнительно усилено с помощью периферийных вычислений с множественным доступом. Это форма сети, при которой сервис распространяется от централизованных узлов к периферийным, что приводит к ещё большему увеличению скорости, при одновременном снижении задержки.
IoT будет полагаться на эту ёмкость и способность огромного количества устройств соединяться друг с другом. По оценкам Huawei, к 2025 году может быть до 100 миллиардов IoT-соединений, причем после этого рост, вероятно, станет экспоненциальным.
Наращивание автоматизации.
Говоря об автоматизации, типично думать, что роботы заменяют оплачиваемую работу, выполняемую в настоящее время людьми. Однако в действительности область автоматизации может оказаться гораздо шире, включая замену рутинных операций и неоплачиваемых повседневных задач.
Это уже можно видеть в реализации умных домов, в которых бытовые приборы обмениваются данными друг с другом, поддерживают уровень запасов, и управляют запасами. Автономные легковые и грузовые автомобили уже проходят испытания, а основным препятствием является законодательство.
В течение следующего десятилетия традиционные отрасли, такие как сельское хозяйство, добыча полезных ископаемых и бурение, ожидают автоматизации с помощью высокоскоростного IoT, который будет использовать миллиарды датчиков и устройств, работающих на 5G.
Bottlenecks
Эти приложения зависят от обширного покрытия 5G, и сперва нужно обеспечить ёмкость, скорость и задержку, необходимые для работы этих систем в глобальном масштабе.
Но ещё два других потенциальных препятствия могут стать на пути к 5G.
Во-первых, вредоносные устройства могут вызывать хаос в сетях, что обусловлено их взаимосвязью.
Во-вторых, развертывание 5G будет охватывать взрыв транзакций и платежей между этими устройствами. Такие объёмы, вероятно, будут затмевать нынешние возможности централизованной и децентрализованной финансовых инфраструктур вместе взятых.
Увеличение влияния блокчейна.
Блокчейн-инновации могут решить вышеупомянутую проблему. Публичные, децентрализованные блокчейны способны обеспечить неизменность, защиту от несанкционированного доступа и установление консенсуса между недоверчивыми субъектами.
Таким образом, они могут использоваться в качестве базового уровня для разрешения споров между устройствами IoT, которые не могут урегулировать транзакции или условия смарт-контракта. Поскольку эти устройства способны осуществлять операции с деньгами и управлять транспортными средствами, первостепенное значение имеет создание базового уровня протокола с надёжной защитой. Блокчейны должны успешно справиться с этой задачей.
Децентрализованные цепочки блоков предлагают дополнительные преимущества по сравнению с текущей моделью клиент-сервер, используемой в IoT. Их децентрализованная архитектура обеспечивает защиту личности. В настоящее время устройства IoT идентифицируют себя через облачные серверы, а их идентификационные данные хранятся в этих базах данных. Таким образом, данные могут быть скомпрометированы, украдены или имитированы, что представляет серьезную угрозу безопасности для любого приложения, работающего в такой сети.
Используя децентрализованный блокчейн, можно защитить эти идентификаторы с помощью асимметричной криптографии и алгоритмов безопасного хеширования. Устройства будут регистрироваться в соответствии с их собственными соответствующими адресами в блокчейне, гарантируя их идентичность. Блокчейн сможет обеспечить уровень безопасности и идентификации, не имеющие аналогов в существующей централизованной инфраструктуре.
Расширение.
К сожалению, вторая проблема масштабируемости не может быть напрямую решена с помощью блокчейнов. Даже простая степень развития IoT такова, что децентрализованная архитектура цепочки блоков не справится с обработкой необходимой пропускной способности. По крайней мере, это верно для первого уровня, то есть для самих блокчейнов.
Возможно, предпочтительно отложить большинство транзакций IoT до появления нужной степени развития двухуровневых протоколов, таких как Lighting Network, которые работают поверх блокчейнов, используя каналы оплаты или боковые цепи.
Однако, учитывая, что каждое устройство должно иметь свой собственный адрес и транзакции в цепочке, нужна пропускная способность в цепи, которая достигает десятков тысяч транзакций в секунду. Короче говоря, масштабируемость должна значительно улучшиться на обоих уровнях.
Такие блокчейны, как Bitcoin Cash ABC, с увеличением размера блоков, и Ethereum, благодаря шардингу, наращивают пропускную способность сети. Одновременно мы наблюдаем устойчивый прогресс сети Lightning по мере её развёртывания, а также боковых цепей, таких как Liquid от Blockstream и Плазма от Ethereum.
Создание 5G и развитие инфраструктуры блокчейна второго уровня по случайности происходят сейчас одновременно, обеспечивая необходимую масштабируемость и охват для IoT-ориентированной экономики.
Другим маршрутом для системных архитекторов будет добавление других структур, таких как графики между базовым уровнем цепочки блоков и устройствами IoT. Такие конструкции, как ориентированные ациклические графы (DAG), могут использоваться для достижения гораздо более высокой пропускной способности. Однако это имеет свои побочные эффекты, приводя порой к подрыву безопасности и децентрализации.
Навигация по трилемме масштабируемости, безопасности и децентрализации является необходимым условием для любой сети IoT на основе блокчейна, и недостатки хотя бы в одной из этих трёх областей могут быть катастрофическими для пользователей, и могут подорвать саму целесообразность использования такого протокола. До тех пор, пока разработчики не смогут создавать проекты, обеспечивающие высокую пропускную способность, без ущерба для безопасности или децентрализации, сети IoT будут вынуждены использовать более ограниченную, но безопасную структуру цепочки блоков.
Устойчивые данные.
Устройства IoT с поддержкой 5G настроены на значительное увеличение скорости передачи данных. По прогнозам Cisco, к 2021 году они будут генерировать 847 зетабайт. Несмотря на то, что в своей основе блокчейны представляют собой распределенные системы хранения данных, хранить в цепочке значительные объемы данных невозможно. Однако, даже если эти данные IoT не хранятся в цепочке, это всё-равно оставляет их открытыми для атак.
Тем не менее, вполне возможно хранить цепочки данных в блокчейне в виде ссылок, ведущих на внешние сайты хранения данных. Действительно, такое внешнее хранилище может быть запущено по другим децентрализованным протоколам, таким как Межпланетная файловая система (IPFS) или OrbitDB. Хотя это не гарантирует тот же уровень защиты от несанкционированного доступа, зато обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем централизованные альтернативы. Важно отметить, что при хранении хэшей в цепочке, любое вмешательство в данные приведет к изменению хэша, что привлечёт внимание к такой атаке, а также к записи времени, сделанной с помощью метки времени.
Расширение возможностей умных контрактов.
Блокчейны также могут напрямую выиграть от 5G - с точки зрения функциональности и производительности.
Одним из таких примеров является заключение умных контрактов. Умные контракты блокчейна часто зависят от оракулов. Эти оракулы передают внешние данные в контракт. Конечно, эта информация может быть передана только при наличии доступа в Интернет. Для приложений, таких как цепочки поставок, 5G может обеспечить подключение оракулов даже в отдаленных районах, где в противном случае их работа была бы невозможна.
Улучшения сети.
Блокчейны могут также улучшить саму сеть 5G.
Огромное увеличение диапазона и пропускной способности параллельно с сокращением задержки (чему способствуют периферийные вычисления), может привести к увеличению количества дополнительных узлов, присоединяющихся к общедоступным цепочкам блоков. Расширение зоны покрытия на удаленные районы, а также расширение возможностей подключения к нестатическим устройствам, таким как мобильные телефоны и планшеты, может значительно увеличить количество участников сети и, как следствие, повысить безопасность и децентрализацию.
Кроме того, из-за сокращения задержек, у разработчиков будет больше возможностей экспериментировать с сокращением времени блоков, что будет увеличивать пропускную способность в цепочке. В свою очередь, это обеспечит гораздо лучшую поддержку устройств IoT, использующих блокчейны для расчёта, достижения консенсуса и безопасности.
Синергичные взаимодействия.
Чтобы по-настоящему понять ценность технологий 5G, IoT и блокчейна, мы должны рассматривать их, как синергичные, а не предлагать совершенно отдельные проектные реализации. Благодаря правильной архитектуре симбиоза, этот технологический стек, наряду с решениями второго уровня (граничными вычислениями, виртуальной реальностью, дополненной реальностью и IoS) - способен создать беспрецедентную ценность, с одновременным радикальным изменением условий труда, занятости и отдыха.
@goldenbogdan 
Первоисточник (англ.): Сointelegraph, The Implications of Fusing 5G and Blockchain.
⇩ ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:
⛅ pCloud - облачное хранилище для информации, с криптографическим шифрованием данных.
👛 Binance - крупнейшая биржа криптовалют в мире, по объёмам торгов (2019).
💶 EXMO - биржа криптовалют, удобная для жителей России и Украины наличием множества торговых пар с рублём и гривной.