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Infrastructure numérique des villes intelligentes. Un changement de paradigme.

Infrastructure numérique des villes intelligentes. Un changement de paradigme.


La technologie blockchain est-elle «l’œuf de Columbus» de l’infrastructure numérique des villes intelligentes?

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La notion de Ville intelligente a attiré de plus en plus l'attention des technologues, des urbanologues, des entreprises et des décideurs politiques au cours de la dernière décennie. Le nouveau paradigme de ville que cette notion implique est considéré (inclus par l'auteur de cet article) comme une réponse viable au taux d'urbanisation sans précédent que la plupart des pays connaissent et connaîtront dans le monde entier.

Fondamentalement, l'idée des villes intelligentes consiste à utiliser des technologies intelligentes - ainsi que des modèles de gouvernance fondés sur les données et sensibles au contexte - pour altérer ou même anticiper les défis qui surgiront inévitablement avec environ 2 milliards de personnes se déplaçant vers les zones urbaines d'ici 2050¹. .

L'élément technologique est considéré comme le catalyseur d'une transition vers des conglomérats urbains capables de fournir des services efficaces, des programmes de mobilité et d'énergie durables, la disponibilité des ressources de soins de santé, la cohésion sociale et un nouveau modèle économique pour relever ces défis.

Comme toutes les grandes promesses, les villes intelligentes suscitent également un large éventail de réactions parmi les commentateurs des nouvelles tendances technologiques et sociales, allant des éloges les plus enthousiastes aux critiques les plus sceptiques.

Ironiquement, l'une des critiques les plus virulentes porte sur la vulnérabilité potentielle des mêmes solutions technologiques intelligentes qui devraient rendre les villes plus résilientes et plus solides face aux contraintes sociales, économiques et environnementales. L'Internet des objets (IoT) est un exemple parfait de cette dichotomie. D'une part, ce réseau d'appareils et d'actifs numériques interconnectés est considéré comme le principal catalyseur d'une ville plus résiliente, réactive et efficace, fournissant l'infrastructure matérielle et numérique nécessaire à une meilleure gouvernance, à une meilleure prestation de services et à une meilleure expérience urbaine. tout à fait. D'autre part, à mesure que les villes deviennent de plus en plus dépendantes du numérique, cette interconnexion capillaire les expose à des cyber-menaces internes et externes via une surface d'attaque potentielle de plus en plus importante.

Bien que je sois enclin à l'optimisme et que je pense que le paradigme de la ville intelligente va changer les choses (je travaille, en fait, dans le secteur des villes intelligentes), on ne peut pas écarter des préoccupations légitimes, en particulier lorsque des événements malheureux comme le Senrio Devil's Ivy Attack² ou le Mirai Botnet Attack³. Que faire alors? Il semble que nous soyons confrontés à un choix impossible: notre ville sera vouée à l'échec en raison d'un taux d'urbanisation insoutenable ou parce qu'elle produira elle-même sa propre chute numérique.

Les préoccupations des détracteurs de la ville intelligente peuvent être en partie résolues en faisant des choix sensés (en favorisant par exemple les dispositifs IoT conçus pour la sécurité) et en adhérant aux meilleures pratiques en matière de TIC (en désactivant les protocoles Universal Plug and Play sur les routeurs ou en évitant l'utilisation de mots de passe par défaut). Mais existe-t-il un moyen plus fondamental de traiter les problèmes de sécurité potentiels d'une ville fortement numérisée? Existe-t-il une approche novatrice qui permette un changement de paradigme vers «les TIC comme d’habitude»?

Certains décrivent cette approche nouvelle et plus radicale de la technologie de la blockchain. Pour comprendre pourquoi, il faut d’abord comprendre que les écosystèmes IoT actuels reposent sur un paradigme serveur / client, dans lequel la communication entre les périphériques est assurée par des serveurs cloud centralisés dotés d’énormes capacités de traitement et de stockage. Bien que ce modèle puisse supporter efficacement les réseaux IoT à petite échelle d’aujourd’hui, il n’est pas techniquement apte à répondre aux besoins croissants des immenses écosystèmes IoT de demain.

Figure 1 - Architecture actuelle d'un réseau IoT. Les différents périphériques d'un réseau IoT communiquent entre eux via un serveur cloud centralisé, qui collecte et redistribue les données depuis et vers le réseau. Le serveur de nuage fournit également aux utilisateurs de données un accès à (certaines des) données collectées et / ou échangées par les appareils.

De plus, et plus important encore du point de vue de la sécurité, les serveurs cloud constituent un point de défaillance centralisé pouvant perturber l’ensemble du réseau. Cela devient de plus en plus pertinent au fur et à mesure que de plus en plus de tâches critiques seront intégrées aux écosystèmes IoT existants.

Une préoccupation importante au sujet de la vie privée ajoute également au malaise que beaucoup ressentent à l'égard de l'infrastructure numérique communément envisagée des villes intelligentes. Il n’est pas difficile d’imaginer que les dispositifs et les services IoT sont utilisés pour collecter des données sensibles par des autorités centrales qui seraient alors responsables de manière discrétionnaire de leur sécurité, de leur stockage et de leur utilisation.

La technologie de la Blockchain peut offrir une solution viable pour résoudre les problèmes de sécurité et de confidentialité associés à l’architecture centralisée des réseaux IoT actuels. Le terme a été introduit par Satoshi Nakamoto en 2008⁴ et fait référence à un système ingénieux conçu pour enregistrer en toute sécurité les transactions effectuées entre les participants d'un réseau dans une base de données distribuée immuable. En particulier:

  • Tous les nœuds du réseau sous-jacent (c'est à dire. tous les nœuds pouvant effectuer des transactions entre eux) ont une copie de cette base de données. La base de données s'appelle un grand livre distribué, c'est à dire. un enregistrement distribué des transactions.
  • Ce grand livre est structuré comme une chaîne de blocs - d'où le terme blockchain - qui sont cryptographiquement liés les uns aux autres. Les nouvelles transactions sont regroupées dans de nouveaux blocs et progressivement ajoutées à la chaîne existante. En raison du lien cryptographique entre les blocs adjacents dans la chaîne, la falsification de ce registre est pratiquement impossible et nécessiterait un calcul extrêmement intensif, avec les coûts énergétiques et monétaires associés.
  • Les règles qui régissent la façon dont le grand livre (c'est à dire. la chaîne de blocs) est maintenue, allongée et partagée par tous les nœuds du réseau sont spécifiés dans ce qu'on appelle le protocole de consensus. Le protocole de consensus proposé par Nakamoto (qui sous-tend Bitcoin) permet un système de partage et de communication pair-à-pair décentralisé, dans lequel aucun nœud maître ou serveur central n’est indépendamment responsable de l’approbation des transactions et de leur ajout au grand livre.

Sécurité

Les caractéristiques énumérées ci-dessus font de Blockchain un candidat intéressant pour le nouveau paradigme très attendu de l'IoT. Pour commencer, son approche décentralisée éliminerait les points de défaillance uniques et créerait un écosystème plus résistant pour les appareils IoT. De plus, le grand livre inviolable ne peut pas être manipulé par des acteurs malveillants, car il n’existe pas à un seul endroit et il n’existe pas un seul fil de communication pouvant être intercepté. En outre, les coûts informatiques, énergétiques et monétaires associés au fait de tenter une attaque avec les plus infimes chances de succès, doivent encore être pris en compte dans le contexte actuel. statistiquement impossible - serait prohibitif⁵.

Figure 2 - L’adoption de la technologie blockchain dans l’Internet des Objets et l’infrastructure numérique des villes intelligentes peut conduire à des normes plus strictes en matière de sécurité et de confidentialité grâce à l’utilisation d’un registre distribué d’interactions entre machines basé sur la cryptographie.

Intimité

Dans une plate-forme IoT basée sur une chaîne de blocs, les utilisateurs ne sont pas tenus de faire confiance à des tiers, comme ils le feraient dans un réseau centralisé. tous les nœuds sont toujours au courant des données échangées et de leur utilisation, car le grand livre enregistrant toutes les interactions machine à machine est partagé par tous les participants.

De plus, bien que la nature transparente du grand livre permette de suivre les transactions / interactions à travers le réseau, le contenu de ces transactions ne doit pas nécessairement être ouvertement accessible. La cryptographie asymétrique peut être utilisée pour s'assurer que seul le destinataire légitime du transfert de données a accès au contenu de la transaction. Ce concept même a été appliqué avec succès dans le réseau Bitcoin, où seul le destinataire souhaité peut accéder au contenu d'une transaction validée - dans ce cas, un certain nombre de pièces. La même chose peut être faite pour tout autre type de transaction, où les données / informations échangées sont d'une nature différente de la valeur monétaire explicite d'une crypto-monnaie.

De plus, les lois et réglementations sur la manière d'échanger et d'utiliser les données peuvent être programmées dans la blockchain elle-même et automatiquement appliquées via son protocole de consensus. Cela faciliterait la résolution, voire même la prévention, de possibles différends juridiques et réglementaires. Le grand livre pourrait même être considéré comme une preuve légale dans de tels litiges, car il est infalsifiable informatiquement.

L'interopérabilité

Le manque d'interopérabilité des plates-formes IoT actuelles et des infrastructures numériques pourrait également être traité avec succès par l'approche de la blockchain. Bien que cela ne concerne pas nécessairement les détracteurs des villes intelligentes (comme la sécurité et la confidentialité), il s’agit sans aucun doute d’un énorme goulet d’étranglement dans l’espace IdO, qui freine l’innovation dans le secteur et fragmente le paysage numérique des villes en silos monolithiques. La forte compétitivité du marché n'encourage pas les solutions multiplates-formes et, sans une nouvelle approche en matière de partage de données et d'interopérabilité, le plein potentiel de l'IdO nous fera attendre plus longtemps que nécessaire.

Bien que l'interopérabilité ne soit pas une caractéristique inhérente de la blockchain (différentes solutions peuvent être mises en œuvre qui ne sont pas compatibles entre elles), l'avènement de la technologie de la blockchain et son application dans l'IoT peuvent représenter le facteur catalyseur pour promouvoir de nouvelles normes et inciter le secteur à respecter ensemble de spécifications pour le partage de données. IoTeX est en train de faire un effort concret dans ce sens. Il propose une architecture blockchain pour l'informatique hétérogène.

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