Membuka Potensi Blockchain dalam Otomasi Industri: Peluang dan Hambatan

Artikel sebelumnya menjelaskan bagaimana blockchain bekerja, mengapa aman, dan memperkenalkan penggunaan blockchain untuk logistik, seperti rantai pasokan dan pelacakan aset. Dalam artikel ini, kita 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 simultan telah mengekspos banyak risiko keamanan. Kami sering mendengar dari berita bahwa pelaku jahat telah melakukan hacking produk IoT seperti kamera nirkabel, Amazon Alexa, dan termostat pintar dan mencuri data.

Blockchain dapat membantu menutup kesenjangan pada kekurangan keamanan untuk aplikasi IoT. Banyak aplikasi IoT menggunakan MQTT untuk komunikasi. MQTT dapat diamankan dengan memperkenalkan autentikasi OTP (one-time-password) berbasis blockchain ke dalam skemanya.

Pada gambar 1, pengguna mendaftarkan perangkat jarak jauh ke broker dengan mengirim permintaan autentikasi ke broker menggunakan perangkat lokal. Broker menghasilkan transaksi dan memulai fungsi smart contract. Kemudian menghasilkan OTP dan mengirimkannya kembali ke pengguna. Setelah itu, pengguna mempublikasikan OTP di blockchain untuk menunjukkan keaslian permintaan autentikasi mereka.

Gambar 1. IoT diimplementasikan dengan blockchain. Gambar digunakan dengan izin U.S. National Library of Medicine

Karena OTP memiliki masa berlaku, pengguna harus memanggil smart contract dari perangkat lokal untuk memverifikasi bahwa OTP belum kedaluwarsa. Setelah OTP divalidasi, perangkat jarak jauh mengambilnya dari blockchain dan mengirimkannya ke broker. Akhirnya, 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 serta berkomunikasi dengan gateway Ethereum.

Keamanan Siber Sistem Kontrol Industri (ICS) dengan Blockchain

Metode lain untuk mengamankan akses kontrol 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 smart contract menggunakan Ethereum Virtual Machine (EVM). Ini membuat database pelacakan catatan yang tidak dapat diubah untuk tujuan autentikasi dan untuk menjaga transaksi tetap aman. Data dalam database yang tidak dapat diubah tidak dapat dihapus atau diperbarui.

Blockchain Ethereum yang dibuat adalah jaringan pribadi di belakang firewall, dan server berkomunikasi ke blockchain Ethereum menggunakan metode HTTPGet dan HTTPPost. Smart contract dirancang untuk mengautentikasi setiap transaksi setiap kali. Blockchain Ethereum digunakan untuk jaringan blockchain pribadi, dan Java-based Solidity mendefinisikan kontrak.

Blockchain dan Kontrol Proses

Arsitektur integrasi vertikal berbasis blockchain untuk sistem otomasi proses (PAS) dapat mengontrol dan memantau proses industri. Integrasi vertikal mengumpulkan data di tingkat lapangan dan perangkat terendah dan memungkinkan informasi untuk berjalan ke tingkat tertinggi. Dan sebaliknya, dari tingkat tertinggi ke perangkat lapangan seperti mengubah setpoint untuk loop kontrol.

Arsitektur jaringan blockchain terdesentralisasi dapat diimplementasikan dalam integrasi vertikal dari hierarki tingkat PAS, yang bekerja paralel dengan sistem real-time. Ini memperkenalkan blockchain ke dalam tugas-tugas seperti kompilasi, eksekusi, dan pemantauan, yang dilakukan oleh operator pada tingkat antarmuka manusia-mesin (HMI).

Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, jaringan blockchain digunakan sebagai middleware untuk menghubungkan tingkat manajemen korporat, manajemen pabrik, dan supervisi, di mana setiap tingkat bertindak sebagai klien blockchain dan berinteraksi satu sama lain dengan cara terdesentralisasi.

Perangkat tingkat kontrol proses menindaklanjuti komunikasi antara perangkat lapangan dan sensor melalui pengontrol logika terprogram (PLC). Ini juga berkomunikasi dengan tiga tingkat PAS melalui smart contract yang menentukan eksekusi tugas dan pengumpulan data mentah, dan melakukan kontrol akses serta manajemen keamanan. Informasi dapat mendukung pengambilan keputusan bisnis dan manufaktur.

Gambar 2. Kontrol proses diimplementasikan dengan blockchain. Gambar digunakan dengan izin Cornell University [PDF]

Dalam arsitektur ini, informasi manajemen dan kontrol perangkat PLC disimpan dalam ledger di jaringan blockchain di mana transaksi divalidasi. Setiap transaksi diidentifikasi oleh alamat unik dan menyimpan semua informasi yang relevan untuk ditukar di antara berbagai tingkat dalam PAS.

Tantangan di Depan dengan Blockchain

Meski dengan keberhasilan jaringan berbasis blockchain dalam cryptocurrency, blockchain tidak dapat disalin dan ditempelkan ke aplikasi industri lainnya. Berikut adalah beberapa tantangan yang perlu dipertimbangkan oleh pengembang blockchain untuk berhasil mengintegrasikan blockchain ke dalam aplikasi otomasi dan manufaktur industri.

• Blockchain miner: Dalam cryptocurrency, miner diberi imbalan monetari ketika mereka menyelesaikan persamaan matematika yang kompleks. Dalam aplikasi industri, tugas miner akan harus diganti oleh proses atau unit komputasi untuk melakukan tanggung jawab intensif ini. Ini akan meningkatkan cakupan dan sumber daya yang diperlukan, dan oleh karena itu, biaya untuk membangun jaringan IoT atau kontrol.
• Keamanan: Kami masih kadang-kala mendengar dari berita bahwa hacker menemukan jalan mereka ke dalam mengosongkan akun pengguna cryptocurrency. Ada beberapa kelemahan keamanan dalam jaringan blockchain. Sifat terdesentralisasi blockchain dapat meningkatkan keamanannya tetapi juga menciptakan lebih banyak target untuk hacker dieksploitasi. Peneliti harus menemukan cara yang lebih baik untuk meningkatkan keamanan pada lapisan protokol.
• Kecepatan: Waktu untuk menambang 1 Bitcoin adalah 10 menit karena kompleksitas algoritma dan waktu yang diperlukan untuk menelusuri jaringan penambangan. Mungkin baik di pasar keuangan, tetapi mungkin tidak layak untuk sistem kontrol real-time. Peneliti akan harus meningkatkan bandwidth, kecepatan enkripsi, dan mengurangi pemborosan daya komputasi untuk blockchain lebih dapat diterapkan dalam aplikasi industri.
• Adopsi yang lambat: Blockchain adalah ekosistem yang membutuhkan adopsi luas untuk bekerja secara efektif. Misalnya, pelacakan dan pelacakan dalam jaringan rantai pasokan tidak hanya akan membutuhkan organisasi untuk mengadopsi jaringan blockchain tetapi juga untuk pemasoknya untuk mengadopsi juga. Perusahaan cenderung lambat untuk mengadopsi teknologi baru ketika mereka perlu mencapai konsensus dengan orang lain. Berbagai entitas bisnis harus bekerja sama dan saling percaya untuk membentuk blockchain yang kompatibel di mana keamanan dan transaksi dapat berjalan dengan sempurna di antara mereka sendiri.
• Pengembang terampil: Blockchain adalah teknologi yang sedang berkembang. Keterampilan yang diperlukan untuk mengembangkan dan menguasainya tidak secara luas tersedia di pasar. Ini adalah tantangan bagi organisasi untuk memperoleh pengembang dan insinyur blockchain, dan gaji mereka sangat kompetitif. Hambatan pengadakan talenta ini mungkin memperlambat integrasi blockchain ke dalam sistem lama. Namun, seperti yang kita lihat dengan teknologi lain, ketika ada permintaan, lembaga pendidikan dan komunitas teknis dapat membantu menuntas dan menyediakan cukup tenaga kerja yang terlatih.

Meski sepertinya ada beberapa tantangan dengan blockchain, berita baiknya adalah ada banyak pekerjaan yang sedang berlangsung untuk mengatasi kekurangan ini. Organisasi dan pemimpin teknologi telah mengakui manfaat dan potensi blockchain, dan mereka sedang berinvestasi dalam teknologi ini. Seperti dengan teknologi baru lainnya, akan ada waktu bagi blockchain untuk menghadapi tantangan yang ketat sebelum menjadi adopsi mainstream.

Hanya waktu yang akan dapat memberitahu apakah cryptocurrency adalah boom atau bust. Namun teknologi blockchain yang membantu ciptakan akan mempertahankan nilainya untuk waktu yang lama di arena aplikasi industri.