ブロックチェーン上の分散型 IoT

洗剤が少なくなると自動的にサプライヤーに連絡し、セルフサービス注文を行い、セルフメンテナンスを実行し、外部リソースから新しい洗濯プログラムをダウンロードし、電気料金の変動サイクルに応じて最も経済的な洗濯スケジュールを調整し、センサーと対話して最も最適化された洗濯環境を決定できる洗濯機を想像してみてください。リアルタイムでインターネットに接続され、最も適切な部品やサービスをインテリジェントに選択できる車を想像してみてください。人間の介入なしに、いつ、どの部分を修理する必要があるかを機械が認識する製造工場。

上記のシナリオは、モノのインターネット (IoT) の助けにより現実のものとなります。実際、かつてはコンピューターに適応していなかった業界も、インターネットに接続された数十億の IoT デバイスによって変革を遂げてきました。このような波の中で、まだ変革が進んでいない業界も、最終的にはこのペースに追いつかざるを得なくなるでしょう。

特に IoT のパワーを機械学習などの他のテクノロジーと組み合わせると、将来の可能性は無限になります。しかし、何十億ものスマートデバイスが互いに、あるいはその所有者とやり取りしようとすると、大きな問題が発生します。 IoT 通信をサポートする既存のモデルがこのような課題に対処できない場合、テクノロジー企業や一部の研究者は、有名なビットコインの基礎となっているブロックチェーン技術を通じてこれらの課題を解決したいと考えています。

中央集権型モデルの問題点

現在の IoT エコシステムは、集中型システムと、サーバー/クライアント モデルとも呼ばれる中間通信モデルに依存しています。膨大な計算能力とストレージスペースを備えたクラウド サーバーが、タグ付けされ検証されたデバイスに接続されます。デバイスは、たとえ数フィートしか離れていない場合でも、インターネットによってのみ接続されます。

このモデルは、汎用コンピューティング デバイスの接続で数十年にわたって機能しており、現在見られるような小規模 IoT ネットワークでも引き続き利用されるでしょう。しかし、将来的に IoT エコシステムが大規模化すると、このモデルは機能しなくなります。

既存の IoT ソリューションは、中央クラウド サービス、大規模なサーバー クラスター、ネットワーク機器を必要とするため、インフラストラクチャとメンテナンスのコストが非常に高く、コストが高くなります。 IoT デバイスが数十億の速度で増加するにつれて、デバイス間で処理する必要がある通信の量は膨大になり、コストが大幅に増加します。

この経済的および技術的な課題が問題にならない場合でも、クラウド サーバーには依然としてボトルネックがあり、単一障害点によってネットワーク全体がダウンすることになります。将来、人間の生命と健康がモノのインターネットに依存するようになれば、この問題は非常に深刻なものとなるでしょう。

さらに、さまざまなデバイスの多様な所有権と、それらがサポートする多様なクラウド サービス アーキテクチャにより、マシン間 (M2M) 通信が困難になります。他のすべてのデバイスを接続できる単一のデバイスは存在せず、さまざまなクラウド サービス プロバイダーがそれらの間の相互運用性と互換性を保証するわけではありません。

分散型 IoT ネットワーク

モノのインターネットの分散ソリューションは、上記の問題の多くを解決できます。標準化されたポイントツーポイント通信モデルを使用して数千のデバイス間のトランザクションを処理すると、大規模なデータセンターの導入と維持にかかるコストなどのコストが効果的に削減され、数千の IoT デバイス間でコンピューティングとストレージの要件を分散できます。これにより、1 つのノードの障害によってネットワーク全体が崩壊することが防止されます。

しかし、ポイントツーポイント通信を確立するには独自の問題があり、その中でも最も重要なのはセキュリティです。 IoT セキュリティは機密データを保護するだけではないことは誰もが知っています。ソリューションは、大規模な IoT ネットワークにおけるプライバシーとセキュリティを保護する必要があり、また、詐欺や盗難を防ぐために、トランザクションに対する何らかの検証と合意を提供する必要があります。

ブロックチェーンソリューション

ブロックチェーンは、ピアツーピア通信プラットフォームの問題に対する優れたソリューションを提供します。このテクノロジーは、トランザクション台帳を中央サーバーに保存するのではなく、ネットワーク ノード間で相互に共有される分散型デジタル台帳を作成してトランザクションを記録します。参加者はブロックチェーンを通じて取引を記録します。このテクノロジーは、暗号化テクノロジーを使用して参加ノードを認証および識別し、トランザクション レコードを元帳に安全に追加できるようにします。トランザクションはネットワーク内のノードによって検証および確認されるため、中央検証の必要がなくなります。

この元帳は改ざん防止機能を備えており、ローカルのスタンドアロン デバイス上にのみ存在するわけではないため、悪意のある人物によって変更されることはありません。また、トランザクションは傍受可能な単一のスレッドではないため、中間者による攻撃を受けることも不可能です。ブロックチェーンは、信頼性のないピアツーピア通信を実現し、金融サービスにおけるその価値は、サードパーティの支払い処理業者を介さずにピアツーピアの支払いを保護するビットコインなどの暗号通貨を通じて実証されています。

テクノロジー企業は現在、ブロックチェーンの実用性をインターネットに適応させようとしています。

このコンセプトは、モノのインターネットのスケーラビリティ問題を直接解決し、従来の高価なリソースを必要とせずに数十億のデバイスが同じネットワークを共有できるようにします。ブロックチェーンは、すべての人に平等な権利を与える標準を提供することで、異なるサプライヤー間の権限の対立を解決することもできます。

これにより、現在のモデルでは不可能な M2M (マシン間) 通信が可能になり、まったく新しいユースケースが実現します。

IoTにおけるブロックチェーンのハイブリッド利用

IoTとブロックチェーンの組み合わせは勢いを増しており、スタートアップ企業とテクノロジー大手の両社はこれに非常に強気です。 IBM と Samsung は、毎日何千億ものトランザクションを生成する次世代の IoT エコシステムをサポートするためにブロックチェーン技術を使用する概念実証 ADEPT を発表しました。

IBM は、モノのインターネットにおけるブロックチェーンの使用を研究した最も早い企業の 1 つです。 IBM のポール・ブロディ氏は次のように説明しています。新しいデバイスは工場で組み立てられた後、ユニバーサルブロックチェーンに登録され、販売された後に地域ブロックチェーンに転送され、そこで他のデバイスと自律的に対話できるようになります。

IoTとブロックチェーンを組み合わせることで、資源を一度消費して廃棄するのではなく、共有して再利用できる循環型経済と資産の流動化が可能になります。ブロックチェーンプラットフォームのリーダーであるイーサリアムが開催したIoTハッカソンでは、エネルギー共有、電気代やガス代などの分野を含む多くの非常に創造的なプロジェクトとともに、ブロックチェーン駆動のIoTコンセプトがテストされました。

Filament は、農業、製造、石油、ガスなどの産業アプリケーションに焦点を当て、モノのインターネットとブロックチェーンに取り組むスタートアップ企業です。Filament は、Taps と呼ばれるタイプのワイヤレス センサーを使用して、クラウド サービスや中央ネットワーク サーバーを必要とせずに、低電力の自律メッシュ ネットワークを形成し、データを収集して資産を監視します。同社はブロックチェーン技術を使用してデバイスの識別と認証を行い、ネットワークやデータサービスを提供することで収益を上げており、もちろん支払い方法はビットコインです。

Chain of Things は、モノのインターネットのスケーリングとセキュリティの問題に対処する上でブロックチェーンが果たす役割を探求することを使命とするコンソーシアムです。彼らは最近ロンドンで開催されたハッカソンで、信頼性が高く検証可能な再生可能資源データを提供し、景気刺激策の決済を迅速化し、その際の詐欺行為を減らすことができるソーラースタック設計など、ブロックチェーンとモノのインターネットのユースケースを実演しました。このシステムは、ソーラーパネルとデータロガー間の接続プロセスを強化し、太陽エネルギーの生産量を追跡し、このデータをノードに安全に送信します。ノードはデータを分散型台帳に記録し、より広範なグローバルノードネットワーク全体で同期します。

警告と課題

ブロックチェーン技術をモノのインターネットに適用することには欠点がないわけではなく、まだ対処すべき問題がいくつかあります。 1つはブロックチェーンの根本的な問題であり、ビットコイン開発者の間で多くの議論の的となっている。この問題は、ネットワークの発展に伴って取引量と規模が拡大するにつれて発生し、ブロックチェーン技術がモノのインターネットに適用される場合にも避けられません。テクノロジー企業はこれが課題であることを認識していますが、サイドチェーン、ツリーチェーン、ミニブロックチェーンなど、さまざまなソリューションがテストされています。

エネルギー消費も問題です。ブロックチェーンのトランザクションの暗号化と検証は、大量の電力を必要とする計算集約的な操作ですが、IoT デバイスにはそれが不足しています。同時に、より大きな保管スペースも必要になります。元帳が大きくなるにつれて、ノードのストレージスペースの需要も増加します。

また、マキナ・リサーチの研究者であるジェレミー・グリーン氏は、ブロックチェーン駆動の自律型IoTにおけるメーカーにとっての最大の課題は、継続的に利益を上げられる長期的なパートナーを含むビジネスモデルを見つけることであり、ビジネスモデルと経済モデルの大きな変革が必要だと述べています。

モノのインターネット業界は急速に発展しています。ブロックチェーンがモノのインターネットが直面する困難を解決する鍵となるかどうかを結論付けるのは時期尚早です。まだ完璧ではありませんが、モノのインターネットと組み合わせると非常に有望であり、分散型自律ネットワークが問題解決の重要な要素となるでしょう。

詳細については、「ブロックチェーンとIoT特集」をご覧ください。