IoT — це не просто модне слово — це основа сучасних інновацій, що сприяє підвищенню ефективності в охороні здоров’я, виробництві, розумних містах тощо. Проте, оскільки мережі IoT зростають у масштабах, традиційні централізовані моделі, які їх підтримують, відчувають напругу під тиском. 

Централізовані архітектури, де дані направляються на центральний сервер і обробляються ним, не ідеальні для вирішення складних умов сучасних екосистем Інтернету речей. Не кажучи вже про те, що ця архітектура створює значні проблеми, включаючи вразливі місця в безпеці, обмеження масштабованості та проблеми з конфіденційністю.

Оскільки ми стоїмо на порозі ери квантових обчислень, вразливі місця, притаманні поточним системам, стануть ще більш помітними.

Щоб вирішити ці проблеми, перехід до децентралізованих мереж IoT набирає обертів, особливо завдяки інфраструктурі Quantum-Proof Hybrid Distributed Ledger Technology (DLT).

Роль гібридного DLT у сучасному підключенні має вирішальне значення, оскільки він трансформує системи IoT шляхом підвищення безпеки, масштабованості та децентралізації. Завдяки децентралізації керування даними гібридний DLT забезпечує більш стійкі та ефективні мережі, забезпечуючи безперебійний зв’язок між взаємопов’язаними пристроями.

У цій статті ми покажемо, як перший у світі гібридний DLT із квантовою стійкістю, Quranium, прокладає шлях до покращеного зв’язку між людьми та машинами в різних секторах, з потенціалом адаптації до квантових загроз і продовжує пропонувати децентралізацію, потужну безпеку. і масштабованість.

Що таке IoT і чому він актуальний у сучасну епоху?

Актуальність IoT сьогодні незаперечна; це технологія, яка живить розумні електромережі, відстежує логістику в режимі реального часу та навіть дистанційно контролює здоров’я пацієнтів.

Але що це саме?

Інтернет речей (IoT) являє собою мережу фізичних об’єктів — пристроїв, транспортних засобів, будівель — із вбудованими датчиками, програмним забезпеченням і підключенням, які дозволяють збирати та обмінюватися даними. Мережі IoT складаються з мільярдів взаємопов’язаних пристроїв, від датчиків у розумних будинках до промислових роботів, усі вони обмінюються даними та дозволяють приймати рішення в реальному часі. 

Наприклад, переносні пристрої відстежують життєво важливі показники пацієнтів і надають дані в реальному часі постачальникам медичних послуг, покращуючи результати лікування пацієнтів і скорочуючи відвідування лікарень. У розумних містах IoT оптимізує енергоспоживання, керує трафіком і підвищує громадську безпеку, сприяючи створенню більш стійкого та придатного для життя середовища.

Чому існує потреба переосмислити поточну централізовану інфраструктуру?

Згідно з дослідницькою статтею «Підвищення ефективності охорони здоров’я за допомогою злиття IoT-Edge Fusion», традиційні системи хмарних обчислень намагаються задовольнити потреби охорони здоров’я. 

Централізована інфраструктура в IoT передбачає збір даних із пристроїв, які передаються на центральний сервер або хмару для обробки. Хоча знайомі, є три основні проблеми:

  1. Вразливі місця безпеки

Централізовані системи є єдиною точкою збою, що робить їх основними цілями для кібератак. Атака ботнету Mirai у 2016 році, яка використовувала пристрої IoT для запуску однієї з найбільших атак DDoS, є яскравим нагадуванням про вразливості централізованих мереж IoT.

Роль гібридного DLT у сучасному підключенні полягає в тому, щоб пом’якшити ці ризики шляхом розподілу даних через децентралізовану мережу, що ускладнює зловмисникам скомпрометувати систему.

  1. Проблеми масштабованості

Оскільки кількість пристроїв IoT експоненціально зростає, централізованим системам важко ефективно масштабуватися. Величезний обсяг даних, створений мільярдами підключених пристроїв, може перевантажити центральні сервери, що призведе до затримок, вузьких місць і неефективності. Це особливо проблематично в додатках, які вимагають обробки даних у реальному часі, таких як автономні транспортні засоби або промислова автоматизація. 

Наприклад, дані охорони здоров’я швидко зростають, і традиційні хмарні системи часто не можуть впоратися зі зростаючим навантаженням, особливо коли йдеться про захист конфіденційної інформації.

Роль гібридного DLT у сучасному підключенні вирішує це, створюючи більш масштабовану архітектуру, яка може обробляти зростаючі обсяги даних, створювані мережами IoT.

  1. Конфіденційність

Централізовані архітектури вимагають від користувачів передачі контролю над своїми даними стороннім постачальникам послуг, що створює серйозні проблеми з конфіденційністю. У таких секторах, як охорона здоров’я, де конфіденційність даних має першочергове значення, відсутність контролю може бути особливо проблематичною. Пацієнти можуть не наважуватися ділитися своїми даними, якщо вони не впевнені, як вони будуть використані або чи будуть вони належним чином захищені.

Ці виклики підкреслюють нагальну потребу в переході до децентралізованої інфраструктури, яка не тільки масштабується разом зі зростаючою мережею, але й покращує безпеку та конфіденційність.

Роль гібридного DLT у сучасному підключенні: децентралізація як майбутнє IoT


Децентралізація пропонує трансформаційне рішення проблем, пов’язаних із централізованими інфраструктурами Інтернету речей. Розповсюджуючи дані по мережі вузлів, а не покладаючись на центральний орган, роль гібридного DLT у сучасному підключенні покращує безпеку, масштабованість і конфіденційність.

Традиційно дані IoT передаються через центральний сервер, що ускладнює пряму взаємодію пристроїв. Однак у блокчейні дані зберігаються в розподіленій книзі, що забезпечує пряму взаємодію між пристроями, не покладаючись на центральний сервер. Ця зміна проілюстрована на зображенні вище, де традиційний потік даних IoT протиставляється потоку даних IoT, розширеному за допомогою блокчейну.

Покращена безпека

У децентралізованій мережі дані поширюються між кількома вузлами, усуваючи єдину точку збою, яка робить централізовані системи вразливими. Цей розподіл значно ускладнює зловмисникам зламати систему. 

Наприклад, платформи безпеки IoT на основі блокчейну, такі як Filament, використовують децентралізовану технологію для захисту міжмашинного зв’язку (M2M), забезпечуючи взаємодію між собою лише авторизованих пристроїв.

Покращена масштабованість

Децентралізовані системи можуть працювати з більшою кількістю пристроїв і більшими обсягами даних без зниження продуктивності, оскільки робоче навантаження розподіляється між кількома вузлами. Роль гібридного DLT у сучасному підключенні має вирішальне значення для додатків IoT у розумних містах, де обробка даних у реальному часі необхідна для керування трафіком, комунальними послугами та іншими критично важливими службами.

Посилена конфіденційність

Децентралізація дає користувачам більший контроль над своїми даними. У децентралізованій мережі IoT дані можна шифрувати та зберігати на кількох вузлах, забезпечуючи доступ лише авторизованим сторонам. 

Цей підхід узгоджується з принципами конфіденційності за проектом і допомагає створити довіру серед користувачів. Наприклад, платформа IoT IOTA використовує децентралізований реєстр, щоб забезпечити безпечний обмін даними між пристроями, гарантуючи, що дані залишаються конфіденційними та захищеними від втручання.

<embed>https://x.com/quranium_org/status/1818599821017493518

Чому ми повинні турбуватися про квантову безпеку

Квантові обчислення, колись далека теоретична концепція, зараз на порозі того, щоб стати реальністю. На відміну від класичних комп’ютерів, які обробляють інформацію за допомогою бітів, квантові комп’ютери використовують кубіти, що дозволяє їм виконувати складні обчислення з безпрецедентною швидкістю. 

Хоча це має величезний потенціал для різних галузей промисловості, це також становить значну загрозу для традиційних криптографічних систем. Такі методи шифрування, як RSA та ECC, які зараз захищають все, від онлайн-банкінгу до мереж IoT, можуть стати застарілими через обчислювальну потужність квантових комп’ютерів.

Для мереж IoT наслідки жахливі. Ці мережі значною мірою покладаються на існуючі криптографічні методи для захисту величезних обсягів даних, які вони генерують. Якщо квантові комп’ютери зможуть зламати ці методи шифрування, пристрої IoT і дані, які вони обробляють, можуть бути піддані несанкціонованому доступу, маніпуляціям і крадіжці. 

Ця вразливість особливо занепокоєна для таких важливих секторів, як охорона здоров’я, фінанси та національна безпека, де цілісність і конфіденційність даних є найважливішими.

«Інтеграція гібридного DLT з мережами Інтернету речей забезпечує безпрецедентний рівень безпеки та ефективності. У Quranium ми гарантуємо, що даними на пристроях Інтернету речей керують прозоро та захищено від несанкціонованого доступу, зменшуючи ризик порушення безпеки та покращуючи функціональність підключених пристроїв ."

— Ядувендра Ядав, співзасновник і технічний директор Quranium

Роль гібридного DLT у сучасному підключенні тут є вирішальною, оскільки інтеграція гібридного DLT із мережами IoT забезпечує безпрецедентний рівень безпеки та ефективності. Цей підхід гарантує, що дані на пристроях IoT управляються прозорим і захищеним від несанкціонованого втручання способом, зменшуючи ризик порушення безпеки та покращуючи функціональність підключених пристроїв.

Потреба в квантово-захищеній децентралізованій інфраструктурі в IoT

Неможливо переоцінити актуальність розробки квантово-захищених децентралізованих інфраструктур для IoT. Національний інститут стандартів і технологій США (NIST) нещодавно підкреслив цю потребу, стандартизувавши три схеми шифрування постквантової криптографії (PQC), четверта — на підході.

Ці стандарти є важливою віхою на шляху до квантової стійкості, надаючи інструменти, необхідні для захисту мереж IoT від майбутніх квантових загроз.

Ініціатива NIST є гучним закликом до галузей, які покладаються на IoT, перейти на квантово-безпечну криптографію. Концепція «збирати зараз, дешифрувати пізніше» ілюструє безпосередність загрози — дані, зашифровані сьогодні, можуть бути вразливими для квантового дешифрування в майбутньому. 

Таким чином, інтеграція квантово-стійких криптографічних алгоритмів в інфраструктуру IoT є не просто запобіжним заходом, це необхідна еволюція в кібербезпеці.

Прочитайте про вразливості квантових обчислень для безпеки блокчейну, зокрема через квантові алгоритми, які можуть скомпрометувати криптографію з відкритим та симетричним ключами. 

Чому цей перехід не підлягає обговоренню

Запровадження квантово-захищеної децентралізованої інфраструктури залежить не від того, чи, а коли. Оскільки IoT продовжує розширюватися, а квантові обчислення стають більш доступними, ризики, пов’язані із застарілими криптографічними методами, лише посиляться. Організації, яким не вдається адаптуватися, ймовірно, зіткнуться з підвищеними ризиками безпеки, регуляторним контролем і потенційною втратою довіри з боку споживачів і зацікавлених сторін.

У таких критичних секторах, як охорона здоров’я, фінанси та інфраструктура, де безпека мереж Інтернету речей має першочергове значення, перехід до квантово-захищених інфраструктур не підлягає обговоренню. 

Ціна бездіяльності надто висока, включаючи ризик катастрофічних порушень, фінансових втрат і незворотної шкоди репутації. Йдеться не лише про те, щоб випереджати технологічний прогрес; йдеться про забезпечення довгострокової цілісності та надійності систем Інтернету речей у постквантовому світі.

Підхід Quranium до квантово-стійкого сучасного підключення

Quranium є лідером у створенні квантово-захищеної децентралізованої інфраструктури, розробленої спеціально для сучасного простору Інтернету речей. Завдяки інтеграції гібридного DLT із найсучаснішими квантово-стійкими криптографічними алгоритмами Quranium забезпечує перспективне рішення, яке захищає мережі IoT як від поточних, так і від нових загроз.

Гібридна дворівнева архітектура з виділеною інфраструктурою IoT

Інфраструктура Quranium побудована на потужній дворівневій архітектурі, де кожен рівень служить певній меті:

Основний рівень: PoW Blockchain

Основний рівень Quranium побудований на блокчейні Proof of Work (PoW), який відомий своєю потужною безпекою та стійкістю до атак. Цей рівень служить незмінною основою платформи, захищаючи облікову книгу від змін і забезпечуючи цілісність мережі.


Шар кори: PoR BlockDAG

Інкапсуляцією ядра є рівень PoR (Proof of Respect) BlockDAG, оптимізований для обробки виконання смарт-контрактів та інших великомасштабних транзакцій. Цей рівень покращує масштабованість і швидкість транзакцій, забезпечуючи ефективну обробку. Механізм консенсусу PoR на цьому рівні сприяє більш демократичній і справедливій мережі, винагороджуючи валідаторів і учасників на основі їхніх внесків.

Виділена інфраструктура IoT

Окремо від загального Crust Layer, Quranium включає спеціалізовану інфраструктуру, оптимізовану спеціально для додатків IoT. Ця пізніша частина інфраструктури, присвячена IoT, обробляє величезні обсяги даних, створених пристроями IoT, зосереджуючись на мікротранзакціях і обміні даними в реальному часі. 

Ізолюючи транзакції Інтернету речей у цій виділеній інфраструктурі, Quranium гарантує, що ці транзакції обробляються з мінімальною затримкою, без перевантажень, які можуть виникнути внаслідок інших мережевих дій.

SPHINCS+: Постквантовий алгоритм

Quranium містить квантово-стійкі алгоритми, такі як SPHINCS+ і додавання доповнення WOTS+, для захисту від потенційних квантових атак. 

SPHINCS+ — це схвалений NIST криптографічний алгоритм на основі гешування, який пропонує надійні гарантії безпеки під різними моделями атак, у тому числі з використанням квантових комп’ютерів. Його природа без збереження стану спрощує керування ключами в технологіях блокчейн, що робить його критично важливим компонентом квантово-захищеної інфраструктури Quranium.

Це не тільки готує платформу Quranium до майбутніх досягнень квантових обчислень, але й підвищує її привабливість як безпечної платформи для галузей, які надають пріоритет цілісності та безпеці даних.


«З наближенням квантової ери Quranium активно інтегрує квантово-стійкі алгоритми, такі як SPHINCS+, для захисту від потенційних загроз безпеці. Це гарантує, що наш блокчейн залишається захищеним від майбутніх технологічних досягнень і продовжує надавати надійну платформу для цифрових транзакцій».

—Капіл Діман, співзасновник і генеральний директор Quranium

Роль Quranium у цьому подвійному аспекті — покращенні з’єднання та захисті від квантових загроз — підкреслює ширший потенціал гібридних DLT для адаптації та передбачення технологічних досягнень і викликів. 

Переваги архітектури Quranium для програм IoT

Ось дослідження того, як гібридна архітектура DLT Quranium приносить переваги додаткам Інтернету речей за допомогою секторів реального світу:

  1. Управління ланцюгом поставок

Quranium можна використовувати для створення прозорого та ефективного ланцюжка поставок, де всі транзакції та рух продукції реєструються в безпечній, незмінній книзі. Пристрої IoT, інтегровані з Quranium DLT, можуть відстежувати товари від виробництва до доставки в режимі реального часу, зменшуючи шахрайство та забезпечуючи автентичність продуктів.

Прочитайте про випадки використання блокчейну в управлінні ланцюгом поставок, які вирішують такі ключові проблеми, як прозорість, безпека та ефективність. 

  1. Розумні будинки та міста

Інтеграція IoT з DLT значно вплинула на розумні будинки та міста, створивши більш децентралізовану, безпечну та взаємопов’язану цифрову екосистему. 

У розумних будинках пристрої IoT можуть автономно керувати використанням енергії, безпекою та завданнями з обслуговування, при цьому всі транзакції даних безпечно реєструються в блокчейні Quranium.

Подібним чином у розумних містах пристрої IoT можуть допомогти ефективно керувати транспортним потоком, громадською безпекою та комунальними послугами, з підвищеною безпекою даних та ефективністю роботи.

  1. Охорона здоров'я

Носимі пристрої IoT, які відстежують показники здоров’я пацієнтів, можуть безпечно передавати дані в медичні записи на основі блокчейну, які керуються архітектурою Quranium. Це гарантує конфіденційність і безпеку даних пацієнтів, доступ до яких має лише авторизований персонал, а також забезпечує персоналізовані медичні послуги в реальному часі.

Майбутнє співіснування людства та машин

Інтеграція гібридних DLT в системи Інтернету речей пропонує переконливе рішення давніх проблем безпеки, масштабованості та централізації.

Ці виклики глибоко переплітаються з трилемою блокчейну, яка прагне збалансувати децентралізацію, безпеку та масштабованість без шкоди для жодного окремого аспекту. Прочитайте, як Quranium вирішує цю трилему за допомогою унікальної гібридної архітектури. 

У зв’язку з цим потреба в безпечних і масштабованих інфраструктурах, таких як гібридний DLT від Quranium, стає дедалі неможливішою. 

Завдяки підтримці нещодавно стандартизованих постквантових криптографічних алгоритмів NIST, Quranium добре оснащений для забезпечення базової безпеки, необхідної для світу, де люди та машини співіснують у високо взаємопов’язаному та керованому даними середовищі.

У цьому баченні пристрої IoT не тільки захищені від сучасних кіберзагроз, але й стійкі до викликів, пов’язаних з квантовими обчисленнями. 

Загальна архітектура Quranium стратегічно спрямована на масштабованість — загальне обмеження в традиційних системах блокчейну — дозволяючи паралельно обробляти більше транзакцій. 

Масштабованість має важливе значення для сучасного підключення, особливо в середовищах з великою кількістю Інтернету речей, які потребують обробки даних у реальному часі. Це гарантує, що DLT може обробляти великі обсяги даних без вузьких місць, забезпечуючи плавний зв’язок між різноманітними та територіально розподіленими пристроями. 

Інтеграція Quranium із периферійними обчисленнями наближає обробку даних до їх джерела. Це значно зменшує затримку та покращує продуктивність для додатків у реальному часі, таких як автономне водіння, розумні електромережі та дистанційна охорона здоров’я.