Các nhà phân tích đã dự đoán những tác động của Internet of Things (IoT) trong vài năm. Tuy nhiên, có hai trở ngại chính đối với sự thành công của nó: năng lực và bảo mật.
Nhưng bây giờ, sự ra đời của một công nghệ mới có thể thay đổi điều đó. Năm nay, các nhà mạng lớn như AT&T và Verizon sẽ giới thiệu 5G, thế hệ truyền thông di động mới nhất. Nền tảng 5G mang lại tốc độ dữ liệu cao, giảm độ trễ, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí, dung lượng hệ thống cao hơn và kết nối thiết bị lớn, theo các nhà phân tích.
Sự kết hợp giữa 5G và công nghệ blockchain có tiềm năng tạo ra giá trị kinh tế tăng đột biến. Để hiểu mối liên hệ này giữa 5G và blockchain, người ta phải nghĩ về mối quan hệ này là nhiều lần. Sức mạnh của vùng phủ sóng 5G thông qua việc giảm độ trễ, tốc độ và dung lượng cao cho phép các thiết bị IoT được sử dụng rộng rãi. Đồng thời, các thiết bị này có thể tận dụng tính bảo mật, phân quyền, tính bất biến và phân xử đồng thuận của các blockchains như các lớp nền tảng.
Điều đó có nghĩa là Những thành phố thông minh, phương tiện không người lái, nhà thông minh và các cải tiến khác dựa trên cảm biến cuối cùng sẽ có một công nghệ có thể xử lý các nhu cầu của họ.
Là các lớp nền tảng, các blockchains có thể cung cấp sự đồng thuận và bảo mật trong khi phần lớn các giao dịch và hợp đồng IoT xảy ra trên mạng lớp thứ hai, với cơ hội giải quyết các kênh thanh toán và tranh chấp giao dịch trên chuỗi. Tuy nhiên, năng lực mạng của IoT sẽ được kích hoạt nhờ sức mạnh của vùng phủ sóng 5G.
Hơn nữa, 5G sẽ trực tiếp hỗ trợ các chuỗi khối bằng cách tăng cường sự tham gia và phân cấp của các nút, cũng như cho phép thời gian khối ngắn hơn, thúc đẩy khả năng mở rộng trên chuỗi – tất cả đều hỗ trợ thêm cho nền kinh tế IoT.
Đây là cái nhìn đầu tiên về cách 5G triển khai và thời điểm sử dụng thực sự.
Việc triển khai 5G
Các nhà cung cấp mạng đã bắt đầu triển khai 5G trong các thành phố được chọn của Hoa Kỳ, trong khi vùng phủ sóng toàn cầu dự kiến sẽ đến trực tuyến vào năm 2020.
Verizon sẽ bắt đầu cung cấp phạm vi phủ sóng của mình ở Chicago và Minneapolis từ Ngày 11 tháng 4, với các dịch vụ di chuyển đến 30 thành phố trong suốt thời gian còn lại của năm 2019.
Về phía nhà cung cấp, Samsung dự kiến sẽ phát hành mẫu Galaxy S10 tương thích 5G của mình tháng tiếp theo. Các công ty khác, chẳng hạn như Huawei và LG, có công bố mô hình của riêng họ dự kiến sẽ sớm.
Về modem, chúng ta vẫn đang chờ xem một modem hỗ trợ cả 5G và LTE. Qualcomm dự kiến sẽ phát hành một sản phẩm, X55, trong quý 3 hoặc quý 4 năm nay.
Người tiêu dùng Apple sẽ phải giữ lại cho đến khi Năm 2020 Tuy nhiên, trước khi thấy một chiếc iPhone tương thích với 5G, với việc công ty dường như vẫn đang đánh giá các điều kiện thị trường.
Đánh thức Internet of Things
Lợi ích của 5G là tốc độ cao, dung lượng, độ trễ thấp và khả năng kết nối với rất nhiều thiết bị. Độ trễ đề cập đến thời gian giữa thời điểm tín hiệu được gửi và nhận. Theo thuật ngữ blockchain, độ trễ là thời gian giữa một giao dịch được phát và nó được các nút nhận. Tuy nhiên, đối với IoT, cho dù nó được áp dụng cho nhà thông minh hay xe tự hành, việc đạt được độ trễ thấp là rất quan trọng nếu các thiết bị sẽ giao tiếp với nhau mà không gặp phải thời gian trễ lâu..
Sự giảm thiểu này có thể mở ra một khái niệm khác, Internet của Kỹ năng (IoS). Đây là quá trình các chuyên gia tiến hành công việc của họ từ xa thông qua tai nghe thực tế ảo. Ví dụ, một nha sĩ có thể thực hiện các thủ thuật từ xa. Nếu độ trễ không thể giảm thiểu, thì bác sĩ chuyên khoa sẽ không đáp ứng đủ, gây nguy hiểm cho bệnh nhân và phá hoại toàn bộ chức năng.
Chính những ứng dụng mới này đang thúc đẩy các dự báo về tác động kinh tế của 5G. A học từ Qualcomm cho thấy 5G có thể dẫn đến 12,3 nghìn tỷ đô la trong GDP toàn cầu bổ sung vào năm 2035.
Quan trọng là 5G – với tốc độ lên đến 10 gigabit mỗi giây – là một cải tiến cho các dịch vụ băng thông rộng gia đình hiện tại, cũng như các mạng di động. Để hiểu điều này, tốc độ internet trung bình trên toàn cầu, không di động chỉ dừng ở mức 7,2 megabit mỗi giây. Như vậy, 5G cũng có thể trở thành mạng internet thực tế trên toàn thế giới.
Ảnh hưởng của 5G đối với IoT và các khái niệm liên quan sẽ được tăng cường hơn nữa nhờ tính toán biên đa truy cập. Đây là một dạng mạng mà dịch vụ được phổ biến từ các nút tập trung đến các nút ngoại vi, dẫn đến tăng tốc độ thậm chí lớn hơn đồng thời giảm độ trễ.
IoT sẽ dựa vào năng lực và khả năng này để có vô số thiết bị kết nối với nhau. Người ta ước tính rằng có thể có tới 100 tỷ kết nối IoT vào năm 2025, theo nghiên cứu từ Huawei, với tốc độ tăng trưởng có thể sẽ chuyển thành cấp số nhân sau đó.
Tăng cường tự động hóa
Khi nói về tự động hóa, người ta thường nghĩ đến việc robot thay thế các công việc được trả lương do con người thực hiện. Tuy nhiên, trên thực tế, phạm vi tự động hóa cuối cùng có thể rộng hơn nhiều so với phạm vi này, bao gồm cả việc thay thế các công việc nhà và các nhiệm vụ trần tục không được trả lương.
Điều này đã có thể thấy trong sự ra đời của các ngôi nhà thông minh, với các thiết bị gia dụng giao tiếp với nhau, giữ mức tồn kho và quản lý hàng tồn kho. Xe ô tô và xe tải tự lái đã qua quá trình thử nghiệm, với luật pháp là trở ngại chính.
Trong vòng một thập kỷ tới, các ngành công nghiệp truyền thống – chẳng hạn như nông nghiệp, khai thác mỏ và khoan – tất cả dự đoán tự động hóa thông qua IoT tốc độ cao, được hỗ trợ bởi hàng tỷ cảm biến và thiết bị giao tiếp qua 5G.
Tắc nghẽn cổ chai
Các ứng dụng này phụ thuộc vào phạm vi phủ sóng 5G rộng rãi để cung cấp dung lượng, tốc độ và độ trễ cần thiết để các hệ thống này hoạt động như dự định ở quy mô toàn cầu.
Nhưng hai rào cản tiềm năng khác đối với 5G có thể tự xuất hiện.
Đầu tiên, thiết bị độc hại có thể gây ra hỗn loạn trong các mạng, được hỗ trợ bởi tính liên kết giữa chúng.
Thứ hai, việc triển khai 5G sẽ bao gồm sự bùng nổ về giao dịch và thanh toán giữa các thiết bị này. Khối lượng như vậy có thể sẽ làm giảm năng lực hiện tại của cơ sở hạ tầng tài chính tập trung và phi tập trung.
Trọng tài blockchain
Đổi mới chuỗi khối có thể giải quyết vấn đề đầu tiên. Các blockchain công khai, phi tập trung thành thạo trong việc đảm bảo tính bất biến, khả năng chống giả mạo và thiết lập sự đồng thuận giữa các thực thể ủy thác.
Do đó, chúng có thể được sử dụng như một lớp nền tảng để giải quyết tranh chấp giữa các thiết bị IoT không thể giải quyết các giao dịch hoặc các điều kiện hợp đồng thông minh. Vì các thiết bị này có thể giao dịch bằng tiền và vận hành các phương tiện, nên việc thiết lập một lớp giao thức cơ bản với bảo mật mạnh mẽ là điều tối quan trọng. Blockchains có thể vượt trội về điều này.
Các blockchains phi tập trung mang lại nhiều lợi ích hơn so với mô hình máy khách-máy chủ hiện tại được sử dụng trong IoT. Kiến trúc phi tập trung của chúng có nghĩa là danh tính có thể được bảo vệ và đảm bảo. Hiện tại, các thiết bị IoT tự nhận dạng thông qua các máy chủ đám mây, với dữ liệu nhận dạng của chúng được lưu giữ trong các cơ sở dữ liệu này. Do đó, dữ liệu có thể bị xâm phạm, bị đánh cắp hoặc bị bắt chước, gây ra mối đe dọa bảo mật lớn đối với bất kỳ ứng dụng nào chạy trên cùng một mạng như vậy.
Bằng cách sử dụng một chuỗi khối phi tập trung, chúng tôi có thể bảo vệ những danh tính này thông qua việc sử dụng mật mã không đối xứng và các thuật toán băm an toàn. Các thiết bị sẽ được đăng ký theo địa chỉ blockchain tương ứng của riêng chúng, đảm bảo danh tính của chúng. Lớp blockchain này có thể cung cấp mức độ bảo mật và nhận dạng không ma sát chưa từng có trong cơ sở hạ tầng tập trung hiện có.
Mở rộng quy mô
Thật không may, vấn đề thứ hai về quy mô không thể được giải quyết trực tiếp bởi các blockchain. Mức độ tuyệt đối của IoT có nghĩa là các kiến trúc blockchain phi tập trung không có khả năng xử lý thông lượng cần thiết. Điều này ít nhất đúng ở lớp một – tức là chính các blockchains.
Nó vừa có thể vừa thích hợp để trì hoãn phần lớn các giao dịch xếp lớp hai giao thức như Mạng chiếu sáng hoạt động trên các blockchains, thông qua việc sử dụng các kênh thanh toán hoặc sidechains.
Tuy nhiên, do mọi thiết bị sẽ cần có địa chỉ riêng và các giao dịch trên chuỗi, nên sẽ cần phải có dung lượng trên chuỗi đạt hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây. Tóm lại, khả năng mở rộng phải cải thiện đáng kể trên cả hai lớp.
Các blockchain như Bitcoin Cash ABC, với kích thước khối tăng lên và Ethereum, thông qua sharding, đang xây dựng năng lực trên chuỗi lớn hơn nhiều. Đồng thời, chúng tôi đang thấy sự tiến triển ổn định của Lightning Network khi nó ra mắt, cùng với các chuỗi phụ như Chất lỏng từ Blockstream, trong khi Ethereum Huyết tương mạng tiếp tục phát triển. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng blockchain lớp hai và 5G tình cờ diễn ra đồng thời, cung cấp khả năng mở rộng và phạm vi phủ sóng cần thiết cho nền kinh tế định hướng IoT.
Một lộ trình khác cho các kiến trúc sư hệ thống sẽ là thêm các cấu trúc khác, chẳng hạn như đồ thị giữa lớp blockchain cơ sở và các thiết bị IoT. Các thiết kế như đồ thị vòng có hướng (DAG) có thể được sử dụng để đạt được thông lượng cao hơn nhiều. Tuy nhiên, điều này thường dẫn đến bảo mật và phân quyền bị suy giảm.
Điều hướng bộ ba về khả năng mở rộng, bảo mật và phân quyền là điều kiện tiên quyết đối với bất kỳ mạng IoT nào dựa trên blockchain và những thiếu sót trong bất kỳ lĩnh vực nào trong ba lĩnh vực này có thể gây ra thảm họa cho người dùng và sẽ làm suy yếu mục đích sử dụng giao thức như vậy ngay từ đầu. Cho đến khi các nhà phát triển có thể tạo ra các thiết kế thay thế đạt được thông lượng cao mà không phải hy sinh tính bảo mật hoặc phân quyền, các mạng IoT sẽ phải sử dụng cấu trúc blockchain hạn chế hơn nhưng an toàn hơn.
Dữ liệu chống giả mạo
Các thiết bị IoT được trao quyền 5G được thiết lập để thúc đẩy sự gia tăng lớn trong việc truyền dữ liệu. Cisco dự án rằng họ sẽ tạo ra 847 zettabyte vào năm 2021. Mặc dù blockchain ở cốt lõi của họ là hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán, nhưng việc lưu trữ lượng dữ liệu đáng kể trên chuỗi là không khả thi. Tuy nhiên, nếu dữ liệu IoT này không được lưu trữ trên chuỗi, điều này vẫn khiến nó dễ bị tấn công.
Tuy nhiên, hoàn toàn có thể lưu trữ dữ liệu băm trên chuỗi, với các liên kết trỏ đến các trang web lưu trữ dữ liệu bên ngoài cho toàn bộ tập dữ liệu. Thật vậy, bộ nhớ ngoài như vậy có thể được chạy trên các giao thức phi tập trung khác, chẳng hạn như Hệ thống tệp InterPlanetary (IPFS) hoặc Quỹ đạo. Mặc dù điều này không đảm bảo cùng một mức độ chống giả mạo, nhưng nó cung cấp mức độ bảo mật mạnh hơn so với các lựa chọn thay thế tập trung. Quan trọng là, bằng cách lưu trữ các hàm băm trên chuỗi, bất kỳ sự giả mạo dữ liệu nào cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi trong hàm băm, do đó thu hút sự chú ý đến một cuộc tấn công như vậy, cùng với một bản ghi thời gian thông qua dấu thời gian.
Trao quyền cho các hợp đồng thông minh
Các blockchain cũng có thể trực tiếp hưởng lợi từ 5G về mặt chức năng và hiệu suất.
Một ví dụ như vậy là hợp đồng thông minh. Các hợp đồng thông minh trong chuỗi khối thường phụ thuộc vào oracles. Các oracles này chuyển tiếp dữ liệu bên ngoài tới hợp đồng. Tất nhiên, thông tin này chỉ có thể được truyền đi khi truy cập internet. Đối với các ứng dụng như chuỗi cung ứng, 5G có thể tạo điều kiện thuận lợi cho những điều kỳ diệu này ở những vùng sâu vùng xa, nơi mà nếu không, chúng sẽ không thể thực hiện được.
Cải tiến mạng
Blockchains cũng có thể cải tiến mạng từ 5G.
Sự gia tăng lớn về phạm vi và băng thông, song song với việc giảm độ trễ được hỗ trợ bởi tính toán biên, có thể dẫn đến sự gia tăng các nút bổ sung tham gia các chuỗi khối công cộng. Bằng cách mở rộng phạm vi phủ sóng đến các khu vực vùng sâu vùng xa cũng như tăng cường kết nối với các thiết bị không cố định như điện thoại di động và máy tính bảng, có thể có sự gia tăng đáng kể trong việc tham gia mạng và cùng với đó là cải thiện bảo mật và phân cấp.
Ngoài ra, do giảm độ trễ, các nhà phát triển sẽ có nhiều phạm vi hơn để thử nghiệm việc giảm thời gian khối, do đó tăng thông lượng trên chuỗi. Đổi lại, điều này sẽ cung cấp hỗ trợ tốt hơn nhiều cho các thiết bị IoT sử dụng blockchain để dàn xếp, đồng thuận và bảo mật.
Mối quan hệ nhiều lần
Để thực sự đánh giá cao các giá trị của 5G, IoT và blockchain, bạn phải coi chúng là sự tổng hợp thay vì đưa ra các đề xuất giá trị hoàn toàn riêng biệt. Với kiến trúc phù hợp, ngăn xếp công nghệ này – cùng với các giải pháp lớp thứ hai, điện toán biên, thực tế ảo, thực tế tăng cường và IoS – được thiết lập để tạo ra một lượng giá trị chưa từng có đồng thời thay đổi hoàn toàn điều kiện làm việc, việc làm và giải trí.