As implicações da fusão do 5G e da blockchain

O 5G promete impulsionar os esforços de desenvolvimento em IoT e blockchain

Os analistas antecipam as implicações da Internet das Coisas (IoT) há vários anos. No entanto, houve dois principais impedimentos para o seu sucesso: capacidade e segurança.

Mas agora, a introdução de uma nova tecnologia pode mudar isso. Neste ano, grandes operadoras como a AT&T e a Verizon vão lançar a rede 5G, a última geração de comunicações móveis celulares. A plataforma 5G traz uma alta taxa de dados, latência reduzida, economia de energia, redução de custos, maior capacidade do sistema e conectividade massiva a dispositivos, segundo analistas.

A combinação das tecnologias 5G e blockchain tem o potencial de desencadear uma onda de valor econômico. Para entender essa conexão entre 5G e blockchain, é preciso pensar no relacionamento como multifacetado. O poder da cobertura 5G através de sua latência reduzida, altas velocidades e capacidade permite que os dispositivos de IoT sejam amplamente usados. Simultaneamente, esses dispositivos podem alavancar a segurança, a descentralização, a imutabilidade e a arbitragem de consenso de blockchains como camadas fundamentais.

Isso significa cidades inteligentes, veículos sem codutor, casas inteligentes e outros aprimoramentos baseados em sensores terão, finalmente, uma tecnologia que pode atender a suas necessidades.

Como camadas fundamentais, as blockchains podem fornecer consenso e segurança, enquanto a maioria das transações e contratos de IoT ocorrem em redes de segunda camada, com a oportunidade de estabelecer canais de pagamento e disputas de transação na cadeia. A capacidade de rede da IoT, no entanto, será habilitada pelo poder da cobertura 5G.

Além disso, o 5G ajudará diretamente as blockchains, aumentando a participação e a descentralização dos nós, além de permitir tempos de mineração de bloco mais curtos, impulsionando a escalabilidade on-chain – tudo isso, por sua vez, suporta ainda mais a economia da IoT.

Aqui está uma primeira olhada sobre como o 5G está sendo lançado e quando o uso real pode ser visto.

O lançamento do 5G

Os provedores de rede começaram a lançar o 5G em cidades selecionadas dos Estados Unidos, enquanto a cobertura global deve estar operante em 2020.

A Verizon começará a oferecer sua cobertura em Chicago e Minneapolis a partir de 11 de abril, com serviços passando para 30 cidades ao longo do restante de 2019.

Do lado dos fornecedores, a Samsung deve lançar seu modelo Galaxy S10 compatível com 5G no mês que vem. Outras empresas, como Huawei e LG, anunciaram seus modelos próprios que são esperados para breve.

Em termos de modems, ainda estamos aguardando para ver um que suporte tanto o 5G quanto o LTE. A Qualcomm deve lançar um produto desse tipo, o X55, no terceiro ou quarto trimestres deste ano.

Os consumidores da Apple terão que esperar até 2020 para ver um iPhone compatível com 5G, embora a empresa ainda esteja avaliando as condições do mercado.

O despertar da Internet das Coisas

Os benefícios do 5G são suas altas velocidades, capacidade, baixa latência e capacidade de conexão com um grande número de dispositivos. Latência refere-se ao tempo entre o envio e o recebimento de um sinal. Em termos de blockchain, latência é o tempo entre uma transação sendo transmitida e sendo recebida por nós. No entanto, para a IoT, seja ela aplicada a casas inteligentes ou a veículos autônomos, a obtenção de baixa latência é essencial para que os dispositivos se comuniquem entre si sem passar por longos períodos de latência.

Esta redução poderia habilitar outro conceito, a Internet das Competências (IoS). Este é o processo pelo qual especialistas conduzem seu trabalho remotamente através de fones de realidade virtual. Por exemplo, um dentista seria capaz de realizar procedimentos remotamente. Se a latência não puder ser minimizada, o especialista não será responsivo o suficiente, colocando em risco o paciente e prejudicando toda a função.

São essas novas aplicações que estão impulsionando as projeções para o impacto econômico do 5G. Um estudo da Qualcomm mostrou que o 5G poderia adicionar $ 12,3 trilhões de dólares ao PIB global até 2035.

É importante ressaltar que o 5G – com velocidades de até 10 gigabits por segundo – é uma melhoria para os atuais serviços de banda larga doméstica, bem como para as redes celulares. Para colocar isso em perspectiva, a velocidade média global da Internet não móvel é de apenas 7,2 megabits por segundo. Como tal, o 5G pode muito bem tornar-se a rede de Internet de facto em todo o mundo.

Os efeitos do 5G na IoT e conceitos relacionados serão ampliados pela computação de borda de vários acessos. Essa é uma forma de rede em que o serviço é disseminado dos nós centralizados para os periféricos, resultando em um aumento ainda maior das velocidades e, ao mesmo tempo, reduzindo a latência.

A IoT contará com essa capacidade e habilidade para que um grande número de dispositivos se conectem uns aos outros. Estima-se que possa haver até 100 bilhões de conexões IoT até 2025, de acordo com pesquisa da Huawei, com o crescimento provavelmente se tornando exponencial depois disso.

Aumentando a automação

Quando se fala em automação, é típico pensar em robôs substituindo os trabalhos remunerados atualmente feitos por humanos. No entanto, na realidade, o escopo da automação pode eventualmente ser muito mais amplo do que isso, incluindo a substituição de tarefas e ações mundanas não remuneradas.

Isso já pode ser visto no advento das casas inteligentes, com aparelhos domésticos se comunicando uns com os outros, mantendo níveis de estoque e gerenciando estoques. Carros e caminhões autônomos já estão passando por testes, com a legislação sendo o principal impeditivo.

Na próxima década, as indústrias tradicionais — como agricultura, mineração e perfuração — antecipam a automação por meio da alta velocidade da IoT, alimentada por bilhões de sensores e dispositivos que se comunicam por 5G.

Gargalos

Essas aplicações dependem de uma extensa cobertura 5G para fornecer a capacidade, as velocidades e a latência necessárias para que esses sistemas tenham o desempenho pretendido em escala global.

Mas outros dois obstáculos em potencial em direção ao 5G poderiam se apresentar.

Primeiro, dispositivos maliciosos podem gerar o caos dentro das redes, fortalecidos por sua interconectividade.

Segundo, o lançamento do 5G abrangerá uma explosão nas transações e pagamentos entre esses dispositivos. Tais volumes provavelmente diminuirão a capacidade atual de infraestrutura financeira centralizada e descentralizada.

A árbitra blockchain

Inovações blockchain poderiam resolver o primeiro problema. As blockchains públicas e descentralizadas são proficientes para garantir a imutabilidade, a resistência à adulteração e ao estabelecimento de consenso entre entidades de desconfiança.

Assim, eles podem ser usados ​​como uma camada básica para resolver disputas entre dispositivos de IoT que não podem liquidar transações ou condições de contrato inteligentes. Como esses dispositivos podem transacionar com dinheiro e operar veículos, é fundamental estabelecer uma camada de protocolo subjacente com segurança robusta. As blockchains podem se sobressair nisso.

As blockchains descentralizadas oferecem benefícios adicionais em relação ao modelo atual de cliente-servidor usado na IoT. Sua arquitetura descentralizada significa que a identidade pode ser protegida e garantida. Atualmente, os dispositivos de IoT se identificam via servidores de nuvem, com seus dados de identificação mantidos nesses bancos de dados. Dessa forma, os dados podem ser comprometidos, roubados ou imitados, apresentando uma grande ameaça à segurança de qualquer aplicativo que seja executado sobre essa rede.

Usando uma blockchain descentralizada, podemos proteger essas identidades através do uso de criptomoeda assimétrica e algoritmos de hash seguros. Os dispositivos seriam registrados de acordo com seus próprios endereços blockchain correspondentes, garantindo sua identidade. Essa camada blockchain pode fornecer um nível de segurança e identificação sem atrito, incomparável com a infraestrutura centralizada existente.

Escalando…

Infelizmente, o segundo problema de escala não pode ser resolvido diretamente por blockchains. A grande extensão da IoT significa que as arquiteturas de blockchain descentralizadas não são capazes de lidar com o throughput necessário. Isso é pelo menos verdadeiro na camada um – ou seja, as blockchains em si mesmas.

É possível e preferível protelar a maioria das transações para a camada dois protocolos como a Lightning Network que operam em cima de blockchains, através do uso de canais de pagamento ou sidechains.

No entanto, dado que cada dispositivo precisará ter seu próprio endereço e transações on-chain, será necessário ter uma capacidade on-chain que alcance dezenas de milhares de transações por segundo. Em suma, a escalabilidade deve melhorar significativamente nas duas camadas.

As blockchains, como a do Bitcoin Cash ABC, com o aumento do tamanho dos blocos e a Ethereum, por meio do sharding, estão aumentando a capacidade da cadeia. Simultaneamente, estamos vendo o progresso constante da Lightning Network à medida que ela se desenvolve, juntamente com sidechains como Liquid da Blockstream, enquanto a rede Plasma da Ethereum continua avançando. O desenvolvimento de 5G e a infraestrutura de blockchain de duas camadas estão ocorrendo fortuitamente simultaneamente, fornecendo a escalabilidade e cobertura necessárias para uma economia orientada para a IoT.

Uma outra rota para arquitetos de sistemas seria adicionar outras estruturas, como gráficos entre a camada blockchain base e dispositivos IoT. Projetos como gráficos acíclicos direcionados (DAGs) podem ser usados ​​para obter uma produtividade muito maior. Entretanto, isso normalmente resulta em segurança e descentralização prejudicadas.

Navegar no trilema escalabilidade, segurança e descentralização é um pré-requisito para qualquer rede de IoT baseada em blockchain e as deficiências em qualquer uma dessas três áreas podem ser cataclísmicas para os usuários e minariam o propósito de usar tal protocolo em primeiro lugar. Até que os desenvolvedores possam produzir designs alternativos que alcancem alto rendimento sem sacrificar a segurança ou a descentralização, as redes de IoT terão que usar a estrutura de blockchain mais limitada, porém segura.

Dados invioláveis

Os dispositivos IoT com capacidade 5G estão preparados para impulsionar um aumento maciço na transferência de dados. Os projetos da Cisco gerarão 847 zettabytes até 2021. Embora as blockchains em seu núcleo sejam sistemas distribuídos de armazenamento de dados, é inviável armazenar quantidades significativas de dados na cadeia. Se esses dados da IoT não forem armazenados na cadeia, isso ainda a deixará vulnerável a ataques.

No entanto, é bem possível armazenar hashes de dados na cadeia, com links apontando para locais de armazenamento de dados externos para todo o conjunto de dados. De fato, esse armazenamento externo poderia ser executado em outros protocolos descentralizados, como o InterPlanetary File System (IPFS) ou o OrbitDB. Embora isso não garanta o mesmo nível de resistência a adulterações, oferece um nível de segurança mais forte do que as alternativas centralizadas. É importante ressaltar que, ao armazenar hashes na cadeia, qualquer adulteração dos dados resultará em uma alteração no hash, chamando a atenção para esse ataque, juntamente com um registro de tempo por meio do registro de data e hora.

Capacitando contratos inteligentes

As blockchains também podem se beneficiar diretamente do 5G em termos de funcionalidade e desempenho.

Um exemplo é a contratação inteligente. Os contratos inteligentes de blockchain geralmente dependem de oráculos. Esses oráculos transmitem dados externos para o contrato. Claro, esta informação só pode ser transmitida com acesso à internet. Para aplicações como cadeias de suprimento, o 5G pode facilitar esses oráculos em áreas remotas onde de outra forma não seriam possíveis.

Melhorias de rede

As blockchains também podem derivar melhorias de rede a partir do 5G.

Os aumentos maciços de alcance e largura de banda, em paralelo com as reduções na latência ajudadas pela computação de borda, poderiam levar a um surto de nós adicionais unindo blockchains públicas. Estendendo a cobertura a áreas remotas, bem como fornecendo maior conectividade a dispositivos não estáticos, como celulares e tablets, pode haver um aumento significativo na participação da rede e, com isso, maior segurança e descentralização.

Além disso, devido às reduções de latência, os desenvolvedores teriam mais espaço para experimentar reduções nos tempos de bloco, aumentando assim o rendimento na cadeia. Por sua vez, isso ofereceria um suporte muito melhor para dispositivos de IoT usando blockchains para resolução, consenso e segurança.

Um relacionamento multifacetado

Para realmente apreciar os valores de 5G, IoT e blockchain, você deve considerá-los como sinérgicos em vez de oferecer proposições de valor totalmente separadas. Com a arquitetura certa, essa pilha de tecnologia – juntamente com soluções de segunda camada, computação de borda, realidade virtual, realidade aumentada e IoS – está pronta para criar uma quantidade de valor sem precedentes, alterando simultaneamente as condições de trabalho, emprego e recreação.