Blockchain, Edge Computing e IoT

El Internet de las Cosas (IoT) está experimentando una adopción generalizada en sectores industriales que van desde la gestión de la cadena de suministro hasta las ciudades inteligentes, los edificios y la monitorización de la salud.

Se estima para que el año 2028 habrá por lo menos 20 dispositivos IoT y de Edge Computing por cada ser humano, y no hablamos solo de Smartphones; nos referimos a sensores inteligentes, timbres, alarmas, cámaras, vehículos y hasta robots industriales, instalaciones domóticas, edificios, grúas o taladros de minería.

Serán ríos de petabytes de datos por segundo fluyendo a una nube distante contra limitaciones de ancho de banda, los problemas de latencia y las interrupciones impredecibles de la red.

Sin embargo, la mayoría de las arquitecturas de software para el despliegue del IoT dependen de infraestructuras de computación en la nube centralizadas para proporcionar almacenamiento y potencia de cálculo, ya que los proveedores de la nube tienen grandes incentivos económicos para organizar su infraestructura en clusters. A pesar de estos incentivos, recientemente se ha producido un cambio de la arquitectura centralizada a la descentralizada que aprovecha el potencial de los dispositivos edge, reduce la latencia de la red y disminuye el coste de la infraestructura para soportar las aplicaciones de IoT.

Este cambio ha dado lugar a nuevas arquitecturas de Edge Computing, pero muchas siguen dependiendo de soluciones centralizadas para la gestión de las aplicaciones. Un enfoque verdaderamente descentralizado apoyado en Blockchain ofrecería interesantes propiedades necesarias para los casos de uso de IoT.

Blockchain y Edge Computing tienen una interesante relación de interdependencia. Edge Computing o arquitectura de computación distribuida puede proporcionar una infraestructura para que los nodos de blockchain almacenen y verifiquen las transacciones. Por otro lado, blockchain podría permitir un mercado de nube distribuido verdaderamente abierto.

Cómo funciona Blockchain

En general, Blockchain se ha convertido en sinónimo del término tecnología de libro mayor distribuido (DLT), a pesar de que técnicamente es un subconjunto de este último. Si bien, una definición para Blockchain podría acercarse a un libro mayor distribuido con bloques confirmados y validados organizados en una cadena secuencial de sólo apéndices que utiliza enlaces criptográficos.

Lo más importante que hay que saber es que se trata de una tecnología que permite que varias partes compartan una base de datos común, sólo con apéndices. Esto es útil para permitir las transacciones entre organizaciones, departamentos o individuos sin depender de un intermediario, creando un historial transparente y con sello de tiempo de cada transacción. Los contratos inteligentes suelen ser clave en los sistemas Blockchain, ya que permiten automatizar prácticamente cualquier tipo de transacción entre cualquier tipo de usuario final.

Lo segundo que hay que saber es que todavía hay retos fundamentales que impiden que Blockchain sea realmente escalable. El consumo de energía y el tiempo de procesamiento de las transacciones a través de este libro de contabilidad distribuido aumentan significativamente a medida que una cadena de bloques se expande, especialmente en los sistemas de cadena de bloques que son abiertos, por lo que el número de participantes no está controlado.

Cómo Blockchain y Edge Computing generan un beneficio mutuo

El crecimiento exponencial de los dispositivos IoT está dando lugar a aplicaciones más nuevas y complejas que requieren resultados en tiempo real. La arquitectura tradicional de la nube implica que los dispositivos IoT envíen los datos a servidores a veces distantes en un depósito central, lo que introduce latencia y a veces no satisface los requisitos de calidad de servicio de estas aplicaciones.

Edge Computing ayuda a resolver este problema acercando la computación, el almacenamiento y el análisis a los usuarios y a los dispositivos que generan los datos. Como resultado, los datos recorren distancias más cortas, lo que puede dar lugar a una menor latencia y a tiempos de respuesta más rápidos.

Sin embargo, la gran huella global de los servidores Edge plantea problemas de seguridad como el control de acceso, la privacidad, la autenticación y la detección de intrusos, entre otros, que deben abordarse. Blockchain, con su libro de transacciones distribuido, descentralizado, inmutable y compartido, tiene el potencial de resolver los problemas de seguridad y privacidad asociados a Edge Computing.

Los dispositivos IoT también son vulnerables a los ciberataques. Millones de dispositivos conectados generan cantidades masivas de datos, que luego se transmiten por Internet. Los algoritmos de consenso de Blockchain validan cada transacción, garantizan que los datos transmitidos por los dispositivos IoT están verificados y son válidos, y no han sido manipulados durante el tránsito.

Sin embargo, el proceso de extracción y consenso requiere muchos recursos, y los dispositivos del IoT, al ser de recursos limitados, están mal equipados para manejar esta sobrecarga computacional. Transferir el procesamiento a la nube no es una opción: la latencia es una razón obvia. Edge Computing es una solución para descargar las tareas de cálculo intensivo de los nodos del IoT.

En cuanto a la cadena de bloques, parte del problema en torno al tiempo que se tarda en procesar las transacciones de Blockchain se debe a la cantidad de potencia de procesamiento necesaria, lo que significa que los servidores y procesadores de propósito general pueden no ser adecuados. Las unidades de procesamiento gráfico (GPU) pueden proporcionar la gran potencia de procesamiento necesaria aunque Edge Computing tiene poca influencia en esto, aparte del hecho de que la infraestructura de edge Computing puede tener más probabilidades de tener GPU y procesadores de alta computación, dado que muchas de las aplicaciones para Edge Computing son tipos de alto ancho de banda y baja latencia que exigen estas capacidades de todos modos.

Sin embargo, otro factor que contribuye a los retrasos en las redes de Blockchain se debe a la forma en que se construyen hoy las arquitecturas de red. Para que los nodos de blockchain se comuniquen entre sí, los datos tienen que viajar a través de toda la red y volver, que es como fluye el tráfico en la computación en nube.

Una red de Edge Computing crearía mecanismos para nuevos flujos de datos, de servidor a servidor, y eliminaría la necesidad de que los datos tuvieran que atravesar toda la red.

Conclusión

Junto con Blockchain, Edge Computing parece formar parte de una combinación perfecta para construir una plataforma segura, escalable y distribuida para IoT.

Mientras que  blockchain ayuda a resolver los problemas de seguridad inherentes a Edge Computing y a IoT, Edge Computing proporciona la red de baja latencia, distribuida y escalable de la que dependen las aplicaciones de IoT.

En resumen, la tecnología Blockchain combinada con Edge Computing, permite a los dispositivos IoT y al sector en general crear soluciones más escalables y que estén preparadas para un gran aumento de procesamiento de datos. La integración de Blockchain y Edge Computing ofrecerá una computación más rápida, escalable y segura que la que se ofrece actualmente en los sistemas centralizados.

Lucas Rol

Blockchain Technical Director

Asseco Spain Group