Aplikasi dan Tantangan Potensial untuk Blockchain dalam Otomasi Industri
Artikel sebelumnya menjelaskan cara kerja blockchain, mengapa itu aman, dan memperkenalkan penggunaan blockchain untuk logistik, seperti rantai pasokan dan pelacakan aset. Dalam artikel ini, kami akan terus memberikan contoh dan aplikasi potensial untuk blockchain dalam otomasi industri.
Blockchain dan IoT
Internet of Things (IoT) memiliki jutaan aplikasi di seluruh dunia tetapi secara bersamaan telah mengekspos banyak risiko keamanan. Kami sering mendengar dari berita bahwa aktor jahat meretas produk IoT seperti kamera nirkabel, Amazon Alexa, dan termostat pintar serta mencuri data.
Blockchain dapat membantu menutup celah pada kekurangan keamanan untuk aplikasi IoT. Banyak aplikasi IoT menggunakan MQTT untuk komunikasi. MQTT dapat diamankan dengan memperkenalkan otentikasi OTP (one-time-password) berbasis blockchain ke dalam skemanya.
Pada gambar 1, pengguna mendaftarkan perangkat jarak jauh dengan broker dengan mengirimkan permintaan otentikasi ke broker menggunakan perangkat lokal. Pialang menghasilkan transaksi dan memulai fungsi kontrak pintar. Ini kemudian menghasilkan OTP dan mengirimkannya kembali ke pengguna. Setelah itu, pengguna memublikasikan OTP di blockchain untuk menunjukkan keaslian permintaan autentikasi mereka.
Gambar 1. IoT diimplementasikan dengan blockchain. Gambar digunakan atas izin Perpustakaan Kedokteran Nasional AS
Karena OTP memiliki kedaluwarsa, pengguna harus memanggil kontrak pintar dari perangkat lokal untuk memverifikasi bahwa OTP belum kedaluwarsa. Setelah OTP divalidasi, perangkat jarak jauh mengambilnya dari blockchain dan mengirimkannya ke broker. Terakhir, broker mengambil OTP dari blockchain dan menyetujui pendaftaran perangkat.
Semua komunikasi di atas dilakukan melalui gateway Ethereum, dan aplikasi IoT bekerja untuk menghasilkan dan memverifikasi OTP dan berkomunikasi dengan gateway Ethereum.
Sistem Kontrol Industri (ICS) Cybersecurity dengan Blockchain
Metode lain untuk mengamankan kontrol akses ke perangkat IoT dan datanya adalah menggunakan blockchain untuk menyimpan daftar perangkat dan transaksi. Blockchain dapat dirancang pada platform Ethereum menggunakan Truffle Suite. Truffle Suite adalah alat yang digunakan untuk membuat kontrak pintar menggunakan Ethereum Virtual Machine (EVM). Ini menciptakan pelacakan catatan dan database yang tidak dapat diubah untuk tujuan otentikasi dan untuk menjaga keamanan transaksi. Data dalam basis data yang tidak dapat diubah tidak dapat dihapus atau diperbarui.
Blockchain Ethereum yang dibuat adalah jaringan pribadi di belakang firewall, dan server berkomunikasi dengan blockchain Ethereum menggunakan metode HTTPGet dan HTTPPost. Kontrak pintar dirancang untuk mengotentikasi setiap transaksi setiap saat. Blockchain Ethereum digunakan untuk jaringan blockchain pribadi, dan Solidity berbasis Java mendefinisikan kontrak.
Blockchain dan Kontrol Proses
Arsitektur integrasi vertikal berbasis blockchain untuk sistem otomatisasi proses (PAS) dapat mengontrol dan memantau proses industri. Integrasi vertikal mengumpulkan data di bidang terendah dan tingkat perangkat dan memungkinkan informasi untuk melakukan perjalanan ke tingkat tertinggi. Dan sebaliknya, dari tingkat tertinggi ke perangkat lapangan seperti mengubah setpoint untuk loop kontrol.
Arsitektur jaringan berbasis blockchain yang terdesentralisasi dapat diimplementasikan dalam integrasi vertikal tingkat hierarki PAS, yang bekerja secara paralel dengan sistem waktu nyata. Ini memperkenalkan blockchain ke dalam perintah tugas seperti kompilasi, eksekusi, dan pemantauan, yang dilakukan oleh operator di tingkat antarmuka manusia-mesin (HMI).
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, jaringan blockchain digunakan sebagai middleware untuk menghubungkan tingkat manajemen perusahaan, manajemen pabrik, dan pengawasan, di mana setiap tingkat bertindak sebagai klien blockchain dan berinteraksi satu sama lain secara terdesentralisasi.
Perangkat tingkat kontrol proses menengahi komunikasi antara perangkat lapangan dan sensor melalui pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Itu juga berkomunikasi dengan tiga tingkat PAS melalui kontrak cerdas yang menentukan eksekusi tugas dan pengumpulan data mentah, dan melakukan kontrol akses dan manajemen keamanan. Informasi tersebut dapat mendukung pengambilan keputusan bisnis dan manufaktur.
Gambar 2. Kontrol proses diimplementasikan dengan blockchain. Gambar digunakan atas izin Universitas Cornell [PDF]
Dalam arsitektur ini, informasi manajemen dan kontrol perangkat PLC disimpan dalam buku besar di jaringan blockchain tempat transaksi divalidasi. Setiap transaksi diidentifikasi dengan alamat unik dan menyimpan semua informasi yang relevan untuk dipertukarkan di antara tingkat yang berbeda di PAS.
Tantangan ke Depan dengan Blockchain
Bahkan dengan keberhasilan jaringan berbasis blockchain dalam cryptocurrency, blockchain tidak dapat disalin dan ditempelkan ke aplikasi industri lainnya. Di bawah ini adalah beberapa tantangan yang perlu dipertimbangkan oleh pengembang blockchain untuk berhasil mengintegrasikan blockchain ke dalam otomasi industri dan aplikasi manufaktur.
- Penambang rantai blok :Dalam cryptocurrency, penambang diberi imbalan uang ketika mereka memecahkan persamaan matematika yang kompleks. Dalam aplikasi industri, tugas penambang harus diganti dengan proses atau unit komputasi untuk melakukan tanggung jawab intensif ini. Ini akan meningkatkan cakupan dan sumber daya yang dibutuhkan, dan oleh karena itu, biaya untuk membangun IoT atau jaringan kontrol.
- Keamanan :Kami masih mendengar dari berita sesekali bahwa peretas menemukan jalan mereka untuk mengosongkan akun pengguna cryptocurrency. Ada beberapa kelemahan keamanan di jaringan blockchain. Sifat blockchain yang terdesentralisasi dapat meningkatkan keamanannya tetapi juga menciptakan lebih banyak target untuk dieksploitasi oleh peretas. Peneliti harus menemukan cara yang lebih baik untuk meningkatkan keamanan di lapisan protokol.
- Kecepatan :Waktu untuk menambang 1 Bitcoin adalah 10 menit karena kompleksitas algoritme dan waktu yang diperlukan untuk melintasi jaringan penambangan. Mungkin baik-baik saja di pasar keuangan, tetapi mungkin tidak layak untuk sistem kontrol waktu nyata. Para peneliti harus meningkatkan bandwidth, kecepatan enkripsi, dan mengurangi pemborosan daya komputasi agar blockchain lebih dapat diterapkan dalam aplikasi industri.
- Adopsi lambat :Blockchain adalah ekosistem yang membutuhkan adopsi luas untuk bekerja secara efektif. Misalnya, pelacakan dan penelusuran dalam jaringan rantai pasokan tidak hanya mengharuskan organisasi untuk mengadopsi jaringan blockchain tetapi juga untuk diadopsi oleh pemasoknya. Perusahaan cenderung lambat untuk mengadopsi teknologi baru ketika mereka perlu membuat konsensus dengan orang lain. Entitas bisnis yang berbeda harus bekerja sama dan saling percaya untuk membentuk blockchain yang kompatibel di mana keamanan dan transaksi dapat bekerja dengan sempurna di antara mereka sendiri.
- Pengembang terampil :Blockchain adalah teknologi baru. Keterampilan yang dibutuhkan untuk mengembangkan dan menguasainya tidak tersedia secara luas di pasar. Merupakan tantangan bagi organisasi untuk mendapatkan pengembang dan insinyur blockchain, dan gaji mereka sangat kompetitif. Akuisisi penghalang bakat ini dapat memperlambat pengintegrasian blockchain ke dalam sistem lama. Namun, seperti yang telah kita lihat dengan teknologi lain, ketika ada permintaan, lembaga pendidikan dan komunitas teknis dapat membantu mengejar dan menyediakan tenaga kerja terlatih yang cukup.
Meskipun tampaknya ada beberapa tantangan dengan blockchain, kabar baiknya adalah ada banyak pekerjaan yang sedang berjalan untuk memerangi kekurangan ini. Organisasi dan pemimpin teknologi telah mengakui manfaat dan potensi blockchain, dan mereka berinvestasi dalam teknologi ini. Seperti halnya teknologi baru lainnya, akan ada waktu bagi blockchain untuk menghadapi tantangan berat sebelum menjadi adopsi arus utama.
Hanya waktu yang dapat mengetahui apakah cryptocurrency adalah boom atau bust. Tetapi teknologi blockchain yang membantunya menciptakan akan mempertahankan nilainya untuk waktu yang lama di arena aplikasi industri.
