Libérer le potentiel de la blockchain dans l'automatisation industrielle : opportunités et obstacles

L'article précédent expliquait comment fonctionne la blockchain, pourquoi elle est sécurisée, et introduisait l'utilisation de la blockchain pour la logistique, telle que la chaîne d'approvisionnement et le suivi d'actifs. Dans cet article, nous continuerons à fournir des exemples et des applications potentielles de la blockchain dans l'automatisation industrielle.

Blockchain et IoT

L'Internet des objets (IdO) a des millions d'applications dans le monde mais a simultanément exposé de nombreux risques de sécurité. On entend souvent dans les nouvelles que des acteurs malveillants ont piraté des produits IoT tels que des caméras sans fil, Amazon Alexa et des thermostats intelligents et volé des données.

La blockchain peut aider à combler le déficit de sécurité pour les applications IoT. De nombreuses applications IoT utilisent MQTT pour la communication. MQTT peut être sécurisé en introduisant une authentification OTP (mot de passe à usage unique) basée sur la blockchain dans son schéma.

Dans la figure 1, un utilisateur enregistre un dispositif distant auprès du courtier en envoyant une demande d'authentification au courtier en utilisant un dispositif local. Le courtier génère une transaction et initie la fonction d'un contrat intelligent. Il génère ensuite un OTP et le renvoie à l'utilisateur. Ensuite, l'utilisateur publie l'OTP sur la blockchain pour démontrer l'originalité de sa demande d'authentification.

Puisque l'OTP a une expiration, l'utilisateur doit appeler le contrat intelligent depuis le dispositif local pour vérifier que l'OTP n'a pas expiré. Une fois l'OTP validé, le dispositif distant le récupère de la blockchain et l'envoie au courtier. Finalement, le courtier récupère l'OTP de la blockchain et approuve l'enregistrement du dispositif.

Toutes les communications ci-dessus sont effectuées via la passerelle Ethereum, et l'application IoT fonctionne pour générer et vérifier l'OTP et communiquer avec la passerelle Ethereum.

Cybersécurité des systèmes de contrôle industriel (SCI) avec la blockchain

Une autre méthode pour sécuriser le contrôle d'accès aux dispositifs IoT et leurs données consiste à utiliser la blockchain pour stocker la liste des dispositifs et les transactions. La blockchain peut être conçue sur une plateforme Ethereum en utilisant Truffle Suite. Truffle Suite est un outil utilisé pour créer des contrats intelligents en utilisant la Machine Virtuelle Ethereum (EVM). Il crée une base de données immuable de suivi d'enregistrements pour des fins d'authentification et pour sécuriser les transactions. Les données dans la base de données immuable ne peuvent pas être supprimées ou mises à jour.

La blockchain Ethereum créée est un réseau privé derrière un pare-feu, et le serveur communique avec la blockchain Ethereum en utilisant les méthodes HTTPGet et HTTPPost. Le contrat intelligent est conçu pour authentifier chaque transaction à chaque fois. La blockchain Ethereum est utilisée pour le réseau blockchain privé, et Solidity basé sur Java définit les contrats.

Blockchain et contrôle de processus

Une architecture d'intégration verticale basée sur la blockchain pour un système d'automatisation de processus (PAS) peut contrôler et surveiller un processus industriel. Une intégration verticale collecte des données au niveau le plus bas du terrain et des dispositifs et permet à l'information de voyager jusqu'au niveau le plus haut. Et vice versa, du niveau le plus haut vers les dispositifs de terrain tels que la modification des consignes pour les boucles de contrôle.

Une architecture de réseau blockchain décentralisée peut être implémentée dans l'intégration verticale des niveaux de hiérarchie PAS, qui fonctionne en parallèle avec le système en temps réel. Cela introduit la blockchain dans les ordres de tâches tels que la compilation, l'exécution et la surveillance, effectués par l'opérateur au niveau de l'interface homme-machine (IHM).

Comme le montre la figure 2, le réseau blockchain est utilisé comme middleware pour connecter la gestion d'entreprise, la gestion d'usine et les niveaux de supervision, où chaque niveau agit comme un client blockchain et interagit les uns avec les autres de manière décentralisée.

Les dispositifs du niveau de contrôle de processus arbitrent la communication entre les dispositifs de terrain et les capteurs via l'automate programmable (API). Il communique également avec les trois niveaux du PAS via des contrats intelligents qui définissent l'exécution des tâches et la collecte de données brutes, et effectuent le contrôle d'accès et la gestion de la sécurité. L'information peut soutenir la prise de décision commerciale et de fabrication.

Dans cette architecture, la gestion et les informations de contrôle des dispositifs API sont stockées dans les registres du réseau blockchain où les transactions sont validées. Chaque transaction est identifiée par une adresse unique et stocke toutes les informations pertinentes à échanger entre les différents niveaux du PAS.

Les défis à venir avec la blockchain

Même avec le succès des réseaux basés sur la blockchain dans la cryptomonnaie, la blockchain ne peut pas être copiée-collée dans d'autres applications industrielles. Voici certains des défis qui doivent être considérés par les développeurs de blockchain pour intégrer avec succès la blockchain dans les applications d'automatisation industrielle et de fabrication.

• Mineur de blockchain : Dans la cryptomonnaie, les mineurs sont récompensés financièrement lorsqu'ils résolvent une équation mathématique complexe. Dans une application industrielle, les tâches du mineur devront être remplacées par des processus ou unités computationnels pour effectuer ces responsabilités intensives. Cela augmentera la portée et les ressources requises, et donc le coût de construction du réseau IoT ou de contrôle.
• Sécurité : On entend encore occasionnellement dans les nouvelles que des pirates trouvent leur chemin pour vider les comptes d'utilisateurs de cryptomonnaie. Il y a des failles de sécurité dans le réseau blockchain. La nature décentralisée de la blockchain peut augmenter sa sécurité mais crée aussi plus de cibles pour les pirates à exploiter. Les chercheurs doivent trouver un meilleur moyen d'augmenter la sécurité dans la couche de protocole.
• Vitesse : Le temps pour miner 1 Bitcoin est de 10 minutes en raison de la complexité de l'algorithme et du temps qu'il doit parcourir dans le réseau de minage. Cela peut aller pour un marché financier, mais peut ne pas être faisable pour un système de contrôle en temps réel. Les chercheurs devront augmenter la bande passante, la vitesse de chiffrement et réduire le gaspillage de puissance de calcul pour que la blockchain soit plus applicable dans les applications industrielles.
• Adoption lente : La blockchain est un écosystème qui nécessite une adoption large pour fonctionner efficacement. Par exemple, le suivi et la traçabilité dans les réseaux de chaîne d'approvisionnement n'exigerait pas seulement qu'une organisation adopte un réseau blockchain, mais aussi que ses fournisseurs adoptent également. Les entreprises ont tendance à être lentes à adopter de nouvelles technologies quand elles doivent trouver un consensus avec d'autres. Différentes entités commerciales doivent travailler ensemble et se faire confiance pour former des blockchains compatibles où la sécurité et les transactions peuvent fonctionner sans faille entre elles.
• Développeurs qualifiés : La blockchain est une technologie émergente. Les compétences requises pour la développer et la maîtriser ne sont pas largement disponibles sur le marché. C'est un défi pour une organisation d'acquérir des développeurs et ingénieurs blockchain, et leurs salaires sont hautement compétitifs. Cette barrière d'acquisition de talents peut ralentir l'intégration de la blockchain dans les systèmes existants. Cependant, comme nous l'avons vu avec d'autres technologies, quand il y a une demande, les institutions éducatives et la communauté technique peuvent aider à rattraper le retard et fournir suffisamment de main-d'œuvre formée.

Même s'il semble y avoir des défis avec la blockchain, la bonne nouvelle est qu'il y a beaucoup de travail en cours pour combattre ces déficiences. Les organisations et leaders technologiques ont reconnu les avantages et le potentiel de la blockchain, et ils investissent dans cette technologie. Comme avec d'autres nouvelles technologies, il y aura du temps pour que la blockchain fasse face à un défi rigoureux avant de devenir une adoption grand public.

Seul le temps pourra dire si la cryptomonnaie est un boom ou un bust. Mais la technologie blockchain qu'elle a aidé à créer conservera sa valeur pour longtemps dans l'arène des applications industrielles.