ההתרחבות הבלתי פוסקת של האינטרנט של הדברים (IoT) יצרה דרישה חסרת תקדים לעיבוד נתונים בזמן אמת, שקיפות נמוכה ואבטחה חזקה.אדריכלות מסורתית ממוקדת ענן, בעוד חזקה, לעתים קרובות נאבקת עם מגבלות רוחב פס, בעיות לב, נקודות ריכוזיות של כישלון.בתגובה, מחשוב ערפל התפשט כרחבה מבוזרת של הענן, דחיפה חישוב ואחסון קרוב יותר למקור הנתונים, אך ההפצה מאוד הופכת את ההתחממות המאובטחת של אבטחה מתקדמת.

מה זה Fog Computing? A Deeper Look

מחשוב פוג, המתואר לעתים קרובות כ"ענן קרוב יותר לקרקע", הוא תשתית מחשוב מבוזרת, השונה בין מקור הנתונים לבין הענן.מטבעה על ידי סיסקו בשנת 2012, המונח מתייחס לשכבה הערפל - קבוצה צפופה, מבוזרת גיאוגרפית של נודים המבצעים חישוב, אחסון ושירותים ברשת.

היתרונות העיקריים של מחשוב ערפל מופחתים עצלות, שימור רוחב פס, ושיפור קבלת החלטות בזמן אמת.לדוגמה, בצי רכב אוטונומי, ערפל צמתים בצומת דרכים יכול לעבד נתונים חיישן ולתאם תנועות רכב ללא התכופות עגולה לענן רחוק. בדומה, ב-IoT תעשייתי (I), ערפל יכול לבצע ניתוח תחזוקה חיזוי על רצפת המפעל, שליחת סינכרון או התראות לענן זה מאות פעמים לאחור, כגון מעקבים קריטיים, כגון עיבוד של זמן טיפול חירום, או מילימטרים, כגון חתכים קריטי של עיבודים, או מילימטרים, כגון מילימטרים של חומרים קריטיים, כגון מילימטרים של מילימטרים, כגון מילימטרים של מילימטרים של חומרים קריטיים, כגון מילימטרים, מילימטרים, מילימטרים, מטושטשים, מטושטשים, ערפל, מטושטשים, ערפל, מטושטשים, מטושטשים, כגון מטושטשים, ערפל, המאפשרים, מטושטשים, או מטושטשים, מטושטשים, ערפל, ערפל, כגון ערפל, כגון, ערפל, ערפל, ערפל, ערפל, ערפל, ערפל, מטושטשים, מטושטשים, כגון ערפל,

מחשוב פוג גם משפר את האמינות.אם חיבור הענן מופרך, נודים ערפל יכולים להמשיך לפעול באופן אוטונומי, להבטיח המשכיות עסקית.עם זאת, הטבע המופץ הזה יוצר משטח התקפה גדול יותר: כל ערפל הופך לנקודת כניסה פוטנציאלית להתקפות סייבר.לקבוע נתונים במנוחה, במעבר, ובעיבוד של מכשירים הטרוגניים של אמצעי הגנה מסורתיים יותר מאשר אמצעי הגנה היקפיים.

Blockchain מימון לביטחון

Blockchain היא טכנולוגיה מבוזרת מובילה שמקליטת עסקאות בשרשרת של בלוקים מקושרים קריפטוגרפיים.תכונות הליבה שלה -decentralization, חוסר יכולת, שקיפות וקונצנזוס - להפוך אותו לבסיס אידיאלי עבור אמון בסביבה לא מאובטחת. בעוד לעתים קרובות קשורה עם cryptocurrencies, יישומי האבטחה של blockchain להרחיב הרבה מעבר כספים. בהקשר של מחשוב ערפל, blockchain יכול לשמש כנתיב מטושטש, הגון, תיאום מאובטח, לא ברור עבור מנגנון אבטחה מאובטח.

תכונות האבטחה המרכזיות של blockchain כוללות:

  • (FLT:0) ,Immutability: 1FLT ( 1:1) לאחר עסקה אושר ולהוסיף לשרשרת, שינוי זה דורש remining בלוקים הבאים - בלתי אפשרי ברשת מתוחזקת כראוי.זה מבטיח כי יומני, שינויים בתצורה, ומקרי החיישן לא ניתן לשנות רטרואקטיבית.
  • (FLT:0) הכחשה: 1FLT (לא נקודה אחת של אלגוריתמים או אמון. אלגוריתמים של קונסנסוס (Proof Work, Proof of Stake, Practically Fault Tolerance) מאפשרים לצומת להסכים על מצב ה-Moderger ללא סמכות מרכזית.
  • (ב) כל בלוק מכיל חיתול של הבלוק הקודם, המקשר אותם בשרשרת בלתי ניתנת לבירה.
  • חוזים חכמים: קוד הפעלה עצמי של בלוקצ'יין יכול להפוך מדיניות אבטחה אוטומטית, כגון החזרת גישה של צומת כאשר הוא מפר כלל, ללא התערבות אנושית.

עם זאת, פלטפורמות בלוקצ'יין מסורתיות כמו ביטקוין ו Ethereum הן אינטנסיביות חישובית, עם נטיות גבוהות וצריכת אנרגיה.זה הופך אותם ללא מתאימים לפריסה ישירה על ערפל מאומן משאבים, ולכן, שילוב blockchain עם מחשוב ערפל דורש פרוטוקולים קלים, כגון Acyclic Graph (DAG) מבנים, פרטי או קונסורציונל blockchain עם קונצנזוס מהיר, או אפילו הרשאות כי כמה הקרבה עבור ביצועים מאובטחים עבור אבטחה מוגבלת.

הסינרגיה של פוג ו-Blockchain: אדריכלות והטבות

מחשוב ערפל חודר עם blockchain יוצר ארכיטקטורה שכבתית שבו ערפל פועל כמו גם מעבדי נתונים ו- blockchain משתתפים. במודל זה, נתוני חיישן הוא ראשון ingested ו preprocessed ב שכבת הערפל. אירועים קריטיים או תוצאות מצטברות הם אז מעוותים ורשום על שבבוני blockchain, בעוד נתונים מרובים ניתן לאחסן באופן מקומי או בענן, עם טביעות אצבעות הקריפטוגרפיים שלהם מעוגן על שרשרת זה.

לדוגמה, ברשת חכמה, מטר חכם שולח נתונים למסך ערפל מקומי.השער מצטבר קריאה ומדפי אנרגיה בדפוסי שימוש באנרגיה.זה אחר כך שולח חיתול הצפנה של הנתונים המצטברים לבלוקצ'יין, מזמנים אותו ומוכיח כי הנתונים קיימים באותו רגע.כל tampering עם הנתונים הגולמיים ישבור את השרשרת, יספק מסלול ביקורת חזק עבור הצעת חוק או רשת ניהול, אשר עשוי לקבל החלטות באופן מקומי.

האדריכלות כוללת בדרך כלל שלושה טיים:

  1. (FLT:0) מכשירים וחיישנים:FLT:1Builde data and אינטראקציה עם ערפל באמצעות פרוטוקולים קלים (MQTT, CoAP).
  2. (FLT:0)Fog Nodesrea: 1 (FLT) לבצע עיבוד מקומי, אחסון, ו- caching.הם מנהלים לקוח blockchain (האור נודה או צומת מלא, בהתאם למשאבים) כדי להשתתף בקונצנזוס או לפחות כדי לאמת עסקאות.
  3. (FLT:0Cloud Layer:BuildFLT:1) מספק תיאום עולמי, אחסון לטווח ארוך, גישה ל- blockchain המלא הוביל לניתוח עמוק.

חוזים חכמים שנקבעו בבלוקצ'יין יכולים להתאים את תגובת האבטחה של הבלוקצ'יין למשל, אם ערפל מזהה תעבורת רשת יוצאת דופן המציינת התקפה אפשרית של DDoS, זה יכול לגרום לחוזה חכם שמבודד באופן זמני את תת-הרשת המושפעת, תוך שהוא מקטין את זמן התגובה מכמה דקות עד שניות.

היתרונות העיקריים של האינטגרציה

  • (FLT:0) מסלולים של Auditable:031) כל פעולה המבוצעת על ידי ערפל - שינויים בתצורת ערפל, עדכוני תוכנה, גישה לנתונים - ניתן להקליט על הבלוקצ'יין.זה מספק יומני ®IMper-הוכחה לציות, ניתוח פלילי, וכדאיות חשבון.
  • (FLT:0) ניהול זהות מבוזר: FLT:1 Blockchain מבוסס המזהים מבוזרים (DIDs) מאפשר מכשירים לאמת ולארגן אחד את השני ללא סמכות תעודה מרכזית.זה מבטל נקודות בודדות של כשל וסימול ניהול מפתח על פני אלפי מכשירים.
  • (FLT:0) Secure Firmware Updates:FLT:1 פוג Nodes יכול להוריד עדכוני קושחה מאומתים באמצעות חיתולים blockchain, הבטחת העדכון היא אותנטית ולא השתנה.הבלוקצ'יין יכול גם להקליט את מצב העדכון ברחבי הרשת, למנוע התקפות רולבק.
  • (FLT:0Data Proance:FLT:1) blockchain יכול לעקוב אחר מחזור החיים של נתונים מחיישנים לניתוח.עבור שדות רגישים כמו בריאות, זה מבטיח כי נתונים המטופל משמש רק כאישור וכי כל גישה הוא מחובר לצמיתות.
  • [ה]הכוח להתקפות: [ה] גם אם יש ערפל כלשהו נפגע, הבלוקצ'יין נשאר שלם.הצבות הכנים יכולות להמשיך להגיע לקונצנזוס, והלאבות הנפגעים יכולים להיות מזוהים ולהשלים באמצעות חוזים חכמים.
  • (FLT:0) לחנך את Latency ו Bandwidthrea:FLT 1 פוג מחשוב כבר להפחית את הסבלנות; אינטגרציה blockchain אינה להקריב אותו כי רק הוכחות קריפטוגרפיים (קטן בגודל) נשלחות לשרשרת, בעוד נתונים רבים נותרים מקומי.

מקרים אמיתיים לשימוש

(FLT:0) ניהול שרשרת של ספוג: 1 בלוגיסטיקה שרשרת קר, חיישנים לפקח על טמפרטורה ולחות. Fog Gateways במחסנים לנתח קוראות וליצור התראה אם התנאים מתפוגגים.כל התראה נרשמת על blockchain, מתן תיעוד קבוע, tamper-הוכחה עבור ביקורת רגולטורית.העיבוד המקומי מבטיח התראות נוצרים בזמן אמת, בעוד ערבויות blockchain עבור רזולוציה של נתונים.

(FLT:0 ,Smart Cities:BuildFLT:1) מערכות ניהול תעבורה להשתמש בצומת ערפל בצומת דרכים כדי לעבד את הנקה מצלמה ולהתאים אותות. Blockchain יכול להקליט נתוני זרימת התנועה שינויים אות, המאפשר ניתוח שקוף לתכנון העיר ולמנוע מניפולציה על ידי שחקנים זדוניים תשלום עסקאות תשלום החנייה ניתן גם התיישב באמצעות blockchain בין כלי רכב וערפל, עם חוזים חכמים לחיוב.

(FLT:0)Healthcare IoT:FLT:1 צגים מטופלים בעליל אוספים סימנים חיוניים ושולחים אותם לערפל סמוך (למשל, שער בית חולים) ערפל ממעבד את הנתונים ורשומות רק אירועים קריטיים והוא ישים על בלוקצ'יין מורשה.זה מבטיח פרטיות נתונים של מטופלים (הנתונים הגולמיים נשארים על-premutises) תוך מתן לוח זמנים לא חוקי עבור רישום רפואי ורפואה.

אתגרים ופתרונות

בעוד האינטגרציה מבטיחה שיפורים ביטחוניים משמעותיים, פריסת מערכת ערפל בלוקצ'וסטס בייצור היא בעייתית עם אתגרים.הבנת המכשולים האלה היא חיונית לתכנון פתרונות חזקים.

המונחים: constraints

(ב) לערפל יש לעתים קרובות כוח עיבוד מוגבל, זיכרון וחיי סוללה בהשוואה לשרתי ענן.לרוץ צומת מלא עם קונצנזוס פוד בלוק פו-ו (FLT:0Solution: FigFLT:1 השתמש מנגנוני קונצנזוס קלים כמו הוכחה של הרשות (PoA), חוסמת פאס ביזנטית (PBFT), או רפפט, לחלופין, לאמץ פלטפורמה blockchain המיועדת עבור IoT, כגון: DSDFST (D) או לא יכול רק קונסולת (FST) אשר מאפשר לבצע קונסולת אבטחה פשוטה (D2AG) או קונסולת (FSTFSTFSTFST) אשר מאפשר רק לנטרל את ה-FSTFSTFST (FSTFST) או קונסולה) או קונסולת אבטחה פשוטה (FST (FSTFSTFST) או לנטרל פשטנית).

חוסר יציבות של Consensus

אפילו blockchain קל דורש כמה שניות להגיע לקונצנזוס - בלתי מתקבל על הדעת עבור יישומים קריטיים בזמן כמו שליטה תעשייתית.FLT:0Solution: FLT:1 פעולות קריטיות זמן בנפרד מהקלטה של נתונים. השתמש ערפל עבור החלטות בזמן אמת (רמות מילות) ועסקאות מתועדות על blockchain באופן מסונכרן.

יכולת

סביבות פוג הן heterogeneous, עם מכשירים מ ספקים מרובים לתקשר באמצעות פרוטוקולים מגוונים.FLT:0 Solution:0.Solution: FLT:1 השתמש בתוכנות ביניים כי מופשט תקשורת לתוך ממשק מאוחד. Standards כמו IEEE (Fog Computing ו- Networking) לספק ארכיטקטורת התייחסות. Blockchain חוזים חכמים ניתן לתקן באמצעות מסגרות כמו Chainlink או גשרים כי זה שונה blockchain ו- off נתונים.

סקלאה

ככל שרשתות IoT צומחות, הבלוקצ'יין הופך גדול ועסקה דרך ספוט עשוי להפוך לצוואר בקבוק.0.Solution:0 (Solution: FLT:1 השתמש ב-Sharding, שבו הבלוקצ'יין מחולק לשרשרת מרובות (shards) אשר מעבד עסקאות במקביל. Alternatively, משתמש בגישה דו-שכבתית: שרשרת עיקרית להתנחלויות ולעמודים מרובים עבור ערפלים ספציפיים, עם מוטציות תקופתיות.

פרטיות פרטיות פרטיות

הקלטה של כל הנתונים על בלוקצ'יין ציבורי חושפת מידע רגיש.FLT:0 (Solution:0) : השתמש בבלוקצ'יין המוסמך שבו רק נודסים מורשים יכולים לקרוא או לכתוב.עבור פרטיות, להשתמש בהוכחות אפס ידע או אחסון מחוץ לשרשרת עם שרשראות על שרשרת (כפי שהוזכר קודם לכן) הצפנה תרמית היא גם מתקדמת, ומאפשרת חישוב נתונים מוצפנים, אם כי היא עדיין חישובית כבדה ללא ערפל כבד.

אנרגיה

אפילו קונצנזוס blockchain אור צורכת אנרגיה.In סוללות מופעלות ערפל, זה יכול להיות בעייתי. Solution: FLT:1 אופטימיזציה של קונצנזוס עבור מכשירים בעלי כוח נמוך - למשל, הוכחה Delegate של Stake (DPoS) שבו כמה צומתים אמינים לבצע אימות, צמצום השימוש באנרגיה.

ביטחון קונסןסוס מכניזם

בלוקצ'יין המופקדים מסתמכים על קבוצה של תקפים, שניתן לתקוף אותם. Solution: FLT:1] השתמש בקונצנזוס היברידי: מערכת המבוססת על מוניטין שבה נודים מרוויחים אמון באמצעות התנהגות, בשילוב עם סמכות מרכזית לשמירת המלכודת.רוטטמפרס תוקף מעת לעת ולהשתמש בסביבות ביצוע מבוססות חומרה (TEEs) כמו אינטל אקס כדי להגן על קונצנזוס.

תחזיות עתידיות ומגמות מתפתחות

שילוב מחשוב ערפל ובלוקצ'יין עדיין בשלבים המוקדמים שלו, אך מספר מגמות מצביעות על ההבשלה שלו.כיוון מבטיח אחד הוא פיתוח של FLT:0light Weight blockchain לקוחות BlockchainsFLT:1 במיוחד המיועד למיקרו-בקרים ומכשירים משובצים.

(FLT:0 תקנים של יחסיות (FLT:1) מתפתחים גם כן.המכון האירופי לתקני התקשורת (ETSI) עובד על מסגרות עבור מחשוב רב-גישה (MEC), אשר באופן טבעי מקבילים מחשוב ערפל בשילוב עם blockchain, התקנים אלה יכולים להבטיח כי מכשירים מיצרנים שונים לתקשר באופן מאובטח על פני ערפל.

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית (AI) ב-FortveFLT:1) ישפר עוד יותר את סינרגיה ערפל-שרשרת חסימה.מודלים של למידת מכונות הפועלים על ערפל יכולים לזהות סטיות בזמן אמת, וחוזים חכמים יכולים לעדכן באופן אוטומטי את המודלים הללו או לבטל גישה על בסיס המלצות AI, כל שנרשמו על הבלוקצ'יין לצורך פיקוח.

(FLT:0 מנגנוני מנגנוני התמריצים וההתמריצים של ערפל:1 ינהגו בהשתתפות. ערפל נודס עם אסימוניות על שיתוף המשאבים החישוביים שלהם או על מנת לשמור על קונצנזוס blockchain.זה מעודד את פריסת תשתיות ערפל נוספות, במיוחד באזורים שצוינו תחת פיקוח, תוך שמירה על אבטחה באמצעות תמריצים כלכליים.

לבסוף, תקנות ה-GDPR של האיחוד האירופי דורשות כי בקרים נתונים לשמור על נתיבי ביקורת עבור גישה לנתונים אישיים.מערכת ערפל חסומה יכולה לספק זאת על ידי כניסה לכל גישה באופן בלתי מודע, תוך שימוש בהוכחות אפס ידע כדי למנוע חשיפת הנתונים עצמם.

לקריאה נוספת, מומלץ להתייעץ עם ה-FLT:0 (NIST Fog Computing ReferenceאדריכלותFLT) 1:1 וסקר ההרחבה:2IEEE על blockchain עבור IoT ו- edge מחשובFLT 3 בנוסף, המאמר "FLT:4Fog מחשוב ו- Blockchain: Ave סקרFLT:5" מספק סקירה טכנית מצוינת של אינטגרציה.

מסקנה

ההיתוך של מחשוב ערפל ובלוקצ'יין מציע פתרון רב עוצמה לאתגרים הביטחוניים של מערכות IoT מבוזרות.על ידי עיבוד נתונים בקצה והקלטה רק הוכחות קריפטוגרפיים על מוביל בלתי-מכוון, אדריכלות זו משיגה שקיפות נמוכה, דרוגיות ושלמות חזקה ללא הקרבת פרטיות או ביצועים. בעוד שמכשולים נשארים - מגבלות קוד, שקיפות, יכולת הדדית, ויציבות - מחפשים כיום פרוטוקולים מאובטחים לאבטחה, כמו גם אינטגרציה יעילה של מערכות אבטחה יעילות, ואבטחה יעילה יותר ויותר.