Blockchain dans l'IIoT : Fondations et applications – Partie 1

Alors que 2018 touche à sa fin, la blockchain approche du « creux de désillusion » du cycle de hype de Gartner. Bien que ce terme puisse sembler inquiétant, la technologie continue de dominer les gros titres. Pour beaucoup, la blockchain est un puissant outil en attente de la bonne adéquation industrielle.

La cryptomonnaie reste le cas d'usage le plus visible, pourtant sa consommation d'énergie énorme et sa volatilité maintiennent de nombreux ingénieurs sceptiques sur sa pertinence. En revanche, les secteurs industriels adoptent progressivement la blockchain pour la traçabilité de la chaîne d'approvisionnement, le contrôle des stocks et la gestion de l'énergie transactionnelle. Si vous utilisez RTI Connext DDS dans des systèmes critiques en temps réel, vous constaterez que la cryptomonnaie et les fonctions de chaîne d'approvisionnement ne sont généralement pas les moteurs principaux de vos cas d'usage.

L'équipe de recherche dédiée de RTI a collaboré avec le Département de l'Énergie pour explorer comment la blockchain peut sécuriser les systèmes industriels. Notre travail s'étend à l'Armée, la Marine, l'Air Force, DARPA, DOE et la Défense antimissile, mais cet article se concentre sur les implications pour les environnements industriels en temps réel.

Qu'est-ce que la technologie blockchain ?

La blockchain distribue le contrôle du registre entre plusieurs participants, souvent non fiables, éliminant un point unique de défaillance. Chaque participant conserve une copie locale du registre, et tous les blocs sont cryptographiquement liés, garantissant que toute falsification nécessite de modifier chaque copie simultanément.

Les données sont stockées dans des blocs qui peuvent contenirvirtuellement n'importe quelle information – des contrats et brevets aux relevés de capteurs et états système. Dans les contextes industriels, les entrées les plus courantes sont les données de capteurs, les journaux opérationnels et les instantanés de configuration, tous préservés de manière immuable.

La conception de la chaîne force chaque nouveau bloc à référencer son prédécesseur, créant un historique résistant à la falsification. Toute tentative de modifier les blocs passés nécessiterait de réécrire toute la chaîne sur tous les nœuds – un exploit informatiquement prohibitif.

Quand la blockchain est-elle nécessaire ?

La blockchain brille lorsque plusieurs entités autonomes ont besoin d'un enregistrement partagé, inviolable, sans faire confiance à un arbitre central. Dans les scénarios à partie unique, une base de données en écriture unique peut suffire. Cependant, dans les écosystèmes multi-entreprises – comme les chaînes d'approvisionnement, coentreprises ou installations industrielles partagées – la blockchain peut fournir l'intégrité de données nécessaire.

Blockchain transactionnelle traditionnelle

La plupart des blockchains publiques enregistrent des transactions – des changements d'état capturés de manière immuable. Le registre n'avance qu'une fois qu'une transaction est validée et ajoutée. Ce modèle introduit de la latence, surtout lorsque les transactions rivalisent pour l'inclusion, comme le montre la fenêtre de confirmation typique d'une heure de Bitcoin.

Bien que les blockchains transactionnelles conviennent à certains cas d'usage industriels, leur latence peut être prohibitive pour les applications en temps réel. Nous explorerons des solutions à ce défi dans les prochains articles.

Blockchain pour les systèmes industriels

Notre objectif est d'ingérer des données spécifiques depuis le bus de données Connext sécurisé et de les écrire directement sur des registres distincts, indépendamment possédés. Puisque nous ne faisons qu'observer le système plutôt que de contrôler son état, il n'y a pas de conflit de transaction, et la latence est négligeable.

En concevant une blockchain qui opère en dehors du chemin de contrôle, nous éliminons les goulots d'étranglement traditionnels associés à la validation des transactions. Cette architecture est bien adaptée aux environnements industriels en temps réel, assurant l'intégrité des données sans sacrifier la performance.

L'intégration de cette couche blockchain dans un déploiement DDS existant est simple et peut être réalisée sans temps d'arrêt. Le choix de la conception blockchain et du cas d'usage spécifique dicte la stratégie d'implémentation optimale.

Dans la Partie 2, nous plongerons dans un cas d'usage Pétrole & Gaz, détaillerons une implémentation prototype et expliquerons pourquoi la blockchain n'est qu'un composant de la solution.