IoT und Blockchain Wie Blockchain die Konnektivität des IoT erweitert

Von Martin Giess *

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Die Blockchain-Technologie hat das Potenzial, das Internet der Dinge zu verbessern, indem sie für eine Dezentralisierung und mehr Transparenz der vernetzten Geräte sorgt.

Mit dem schnellen Wachstum von IoT-Anwendungen könnte die Blockchain zu einem festen Bestandteil vieler Industriezweige werden.
Mit dem schnellen Wachstum von IoT-Anwendungen könnte die Blockchain zu einem festen Bestandteil vieler Industriezweige werden.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Blockchain ist eine junge Technologie, bei der Daten aus verschiedenen Quellen verarbeitet werden und eine überprüfbare Übersicht über die Interaktion und Veränderung dieser Daten ermöglicht wird. Für IoT-Unternehmen ist es wichtig, sowohl die individuellen Geräte als auch die Daten zu schützen, die auf ihnen gespeichert sind. Unternehmen müssen außerdem in der Lage sein, digitale Aufzeichnungen zu überwachen, um die Authentizität ihrer Daten jederzeit nachvollziehen zu können. Mit Hilfe von Blockchain und Distributed Ledger Technology kann das Vertrauensverhältnis in das Unternehmen gestärkt und die IoT-Sicherheit verbessert werden.

Wege, die Blockchain sinnvoll im IoT anzuwenden

Es gibt viele Wege, auf denen Blockchain IoT-Anwendungen verbessern kann. Sie kann grundsätzlich als eine Art umfangreiches Archiv für Daten und Geräte dienen. Daraus geht hervor, wann Änderungen vorgenommen wurden, wer die Daten oder das Gerät zuletzt verwendet hat, wie zuverlässig das Gerät in der Vergangenheit war und was zu diesen Änderungen geführt hat. Diese dezentrale Informationskette ermöglicht es, Prozesse unter vorkonfigurierten Bedingungen automatisch ablaufen zu lassen. Ist die Bedingung erfüllt, werden die erforderlichen Schritte eingeleitet.

Diverse IoT-Blockchain-Implementierungen können dazu beitragen, Vertrauen zu schaffen, spezifische Kosten zu senken und die Geschwindigkeit zu erhöhen. All das sind nur einige der zahlreichen Chancen, die die Blockchain für IoT-Anwendungen bietet.

Blockchain als Hilfe zur Verifizierung von Daten

Im IoT befindliche Sensoren und Geräte spielen zunehmend eine wichtige Rolle. Folglich wird es für Unternehmen, Regierungen und Einzelpersonen immer wichtiger, die Herkunft der Daten zu kontrollieren - vor allem, wenn sie von Dritten stammen, die sie möglicherweise verändern wollen. Es besteht die Gefahr, dass die Daten von Unternehmen manipuliert werden, um Betrug zu vertuschen. Ebenso kann der Staat sie manipulieren, um die Politik zu beeinträchtigen oder die öffentliche Meinung zu beeinflussen.

Für einige Branchen kann die Blockchain-Technologie helfen, die Qualität zu sichern, Manipulationen von Daten oder Waren aufzudecken und die Prüfung von Logistikdaten zu erleichtern. Wenn beispielsweise eine Sendung mit Tiefkühlfleisch während des Transports die Temperaturgrenze überschreitet und im Regal verdirbt, ist sie wertlos. Wenn das Kühlkettenüberwachungssystem die Blockchain nutzt, um IoT-Daten zu speichern, zu verfolgen und zu verbreiten, können alle Teilnehmer der Kühlkette nachprüfen, welcher Sensor die Daten geliefert hat, wo genau der Fehler aufgetreten ist und welche Partei verantwortlich ist. Mittels der Blockchain-Technologie könnte sogar ein Alarm ausgelöst werden, der beide Parteien benachrichtigt, wenn die Temperatur einer Sendung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Blockchain als Überwachung der Historie eines Gerätes im IoT

Bei mehreren Tausend IoT-Geräten ist es leicht, Fehler und Abweichungen als isolierte Vorfälle abzutun. Wenn ein Gerät aber wiederholt nicht funktioniert, sollten die Unternehmen fähig sein, die Quelle des Fehlers zuverlässig zu bestimmen.

Mit der Blockchain-Technologie ist es möglich, dass jedem Gerät ein eindeutiger Schlüssel zugeordnet und verschlüsselte Anfrage- und Antwortnachrichten gesendet werden. Diese Schlüssel können dazu verwendet werden, Profile der einzelnen Geräte zu erstellen und deren Historie zu verfolgen. So können Unternehmen feststellen, welche Geräte ersetzt werden müssen und ob es sich bei einem Ausfall um einen Einzelfall oder ein typisches Fehlverhalten eines Geräts handelt.

Blockchain als Hilfe bei der Automatisierung von Prozessen

Einer der größten Vorteile des IoT ist die Automatisierung. Sobald ein Sensor ein Problem feststellt, das gelöst werden muss, kann ein Warten auf eine manuelle Fehlerbehebung verheerende Folgen haben. Dies könnte beispielsweise ein offenes Ventil sein, das Tausende Liter Wasser verschwendet, ein Fehlanschluss, der die Nutzung eines Geräts unterbindet oder ein medizinischer Notfall. Die Konsequenzen sind nicht immer gravierend, aber schon geringe Verzögerungen können einen erheblichen Einfluss auf die Kosten haben, den Ruf schädigen und die Nutzungsdauer von Anlagen verkürzen.

Mittels Blockchain können intelligente Verträge implementiert werden, die Transaktionen für einzelne Geräte unter bestimmten Bedingungen vorab autorisieren und dann automatisch genehmigen. Wird zum Beispiel in einer Anlage eine präventive Wartung durchgeführt und ein Sensor stellt fest, dass die Leistung eines einzelnen Teils oder Geräts unter einen bestimmten Schwellenwert gefallen ist, kann der Sensor eine automatische Bestellung für ein entsprechendes Ersatzteil auslösen. In diesem Fall dient die Blockchain als vertrauenswürdige Autorität, über die die Transaktion authentifiziert wird.

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Smart Contracts dienen aber auch zur automatischen Abstimmung von Dienstleistungen. Nehmen wir an, ein großes Unternehmen verfügt über einen Sensor, der Verunreinigungen, wie etwa Kalkablagerungen in einem Wasserkühlturm, erkennt. Derartige Probleme wirken sich auf die Effizienz des gesamten Wasserkühlsystems aus und bedürfen häufig eines fachmännischen Eingriffs. Erreicht die Verschmutzung oder die Mineralablagerung einen bestimmten Schwellenwert, kann das Gerät mithilfe von intelligenten Verträgen automatisch die erforderlichen Maßnahmen zur Beseitigung des Problems veranlassen.

Man nimmt an, dass Smart Contracts mit ihren automatischen Transaktionsmöglichkeiten auch eine wichtige Rolle dabei spielen werden, IoT-Lösungen durch den Verzicht auf Zwischenhändler skalierbar zu machen. Die für Unternehmen oft sehr zeitaufwändige Gegenzeichnung einzelner Transaktionen durch mehrere Parteien würde damit entfallen.

Das IoT als Herausforderung für die Blockchain

Mit dem schnellen Wachstum von IoT-Anwendungen könnte die Blockchain zu einem festen Bestandteil vieler Industriezweige werden. Wir sind jedoch noch lange nicht am Ziel. Bei der praktischen Umsetzung der Blockchain in der Welt des IoT gibt es noch zahlreiche Hürden.

Die Batterien der meisten IoT-Geräte halten ihre gesamte Lebensdauer. Unter optimalen Nutzungsbedingungen kann das zehn Jahre und länger sein. Obwohl das Netz damit schon eine große Menge an Daten verarbeiten kann, benötigen besonders datenintensive Prozesse mehr Energie und reduzieren die Lebensdauer des Geräts. Die Dezentralisierung der Blockchain und die sich daraus ergebende Informationskette macht diesen Prozess zwangsläufig noch datenintensiver. Gates und andere Netzwerkgeräte können diese zusätzliche Belastung zwar bewältigen, die Batterietechnologie muss aber erst weiterentwickelt werden, ehe die Blockchain-Technologie für den breiten Einsatz im IoT gerüstet ist.

Blockchain-Technologie als Datenschutzrisiko

Die automatisierte gemeinsame Nutzung von Daten durch mehrere Parteien und deren Speicherung an verschiedenen Orten ist wertvoll für das IoT. Gleichzeitig muss man sich aber gut überlegen, wem der automatische Zugriff auf welche Daten gestattet wird. Die Überwachung und Transparenz, die durch die Blockchain ermöglicht wird, birgt das Risiko, dass Dritte zu viele Informationen erhalten. Das Ausmaß dieses Risikos hängt davon ab, inwieweit die einzelnen Parteien Zugang haben und wie eindeutig die Parameter für die gemeinsame Nutzung definiert sind. Es ist daher entscheidend, dass Unternehmen bei der Einführung genügend Zeit einplanen und sich über die Parameter der Blockchain so präzise wie möglich abstimmen.

Klare Richtlinien zur gerichtlichen Vorlage von Blockchain-Protokollen

Ein wesentliches Ziel der Blockchain ist es, einen Beweis für die Vertrauenswürdigkeit der IoT-Daten zu liefern. So können sie als Beweismaterial in Gerichtsverfahren herangezogen werden. Wenn allerdings Blockchain zur ultimativen Quelle der Wahrheit gemacht werden soll, auf die sich IoT-Unternehmen verlassen können, dann braucht die Branche klare Richtlinien, wie sie das verteilte Hauptbuch juristisch überprüfen kann – sonst werden Entwickler bei jeder Implementierung mit Anwälten zusammenarbeiten müssen. Es bleibt also abzuwarten, wie sich die Dinge in den kommenden Jahren in der Rechtsprechung entwickeln werden, wenn die Unternehmen, staatliche Behörden und Privatpersonen IoT-Blockchain-Daten als Beweise präsentieren.

Die Verwendung der Blockchain-Technologie im Rahmen des IoTs der Zukunft scheint unausweichlich. Der Bereich wird sich in den kommenden Jahren mit zunehmender Popularität und Verbreitung von 5G, NB-IoT und LTE-M in spannende neue Richtungen entwickeln. Zusätzlich entstehen stetig neue und innovative Anwendungen für vernetzte Geräte. Offen ist bislang, wie die Blockchain-Technologie im IoT konkret zum Einsatz kommt und wie mit Herausforderungen wie Datenschutz, rechtlichen Auswirkungen oder Batterielebensdauer umzugehen ist. Doch bietet die Blockchain-Technologie schon jetzt viele Vorteile für IoT-Geräte und -Prozesse, die Unternehmen nicht ungenutzt lassen sollten.

Dieser Beitrag stammt ursprünglich von unserem Partnerportal Industry-og.Things.de.

* Martin Giess ist CTO und Mitbegründer von Emnify.

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