Stage de Master : blockchain for IoT

Encadrants

Équipe d’accueil

Mots-clés

Blockchain, Internet des objets, cloud, sécurité

Contexte

L’Internet des Objets, ou IoT (de l’anglais Internet of Things) se réfère à l’interconnexion à l’Internet de nombreux et divers objets physiques, près de 28 milliards d’objets physiques d’ici 2022 [1]. Le fait d’être munis d’une connexion à Internet, permet à ces objets d’acquérir des informations sur leur environnement direct et de communiquer entre eux et avec des systèmes logiciels via Internet. Cette interaction riche mène à la production d’une quantité phénoménale de données IoT, sur lesquelles peuvent se construire de nombreux services potentiels (domotique, bâtiments intelligents, villes et territoires intelligents, industrie du futur, systèmes de transports intelligents, service d’e-santé et de bien-être) [2-3].

Une décentralisation sécurisée de la gestion des données IoT permettrait de développer et d’améliorer considérablement les services du futur Internet des Objets. C’est là où la Blockchain entre en jeu. En effet, la Blockchain est une archive (ledger) distribuée, ne dépendant d’aucune entité centralisée, infalsifiable et ne contenant que des informations authentiques. Chaque machine physique participant à l’exécution de la Blockchain contient une copie intégrale de l’archive qui est complétée par les nouvelles données arrivant au fur et à mesure de leur création. Introduite dans le cadre de la crypto-monnaie Bitcoin [4-5] et la gestion des transactions financières inhérentes à celle-ci, la technologie blockchain n’est pas exclusive à cet usage. Elle peut donc très bien être adaptée pour l’IoT. Ce stage s’inscrit dans un projet de recherche de grande ampleur qui a pour objectif ambitieux l’adaptation de la blockchain au contexte spécifique de l’IoT [6-7].

Un des problèmes majeurs de la blockchain dans son utilisation pour les données IoT est la taille de l’archive stockée sur les nœuds de la blockchain. À titre indicatif, la taille de la blockchain [8-9] de Bitcoin à dépassé les 100Go et augmente d’environ 5 à 7 Go par mois. Si l’on considère maintenant la quantité massive de données IoT générées aujourd’hui, et aux vues des 28 milliards d’objets IoT d’ici 2022, le problème de passage à l’échelle se pose. Il faut trouver des solutions alternatives pour stocker les données IoT dans un environnement IoT de façon décentralisée tout en bénéficiant des avantages de la blockchain (stockage décentralisé, infalsifiable, inaltérable, authentique, etc.).

Mission

La mission de ce stage est de concevoir et développer un mécanisme hybride permettant de dissocier le stockage des données des propriétés sur ces données (producteur, consommateurs, droit d’accès). Une piste envisagée est de stocker les données brutes sous forme chiffrées dans un système de stockage tiers (i.e., le cloud) et les clés de chiffrement ainsi que les propriétés sur les données dans une blockchain. Le système devra permettre de déployer des politiques d’accès aux données prenant en compte la notion de groupe de producteurs et consommateurs de données.

Références

[1] Cisco, “VNI Complete Forecast Highlights,” VNI Complete Forecast Highlights, 2017. [Online]. Available: https://www.cisco.com/c/dam/m/en_us/solutions/service-provider/vni-forecast-highlights/pdf/Global_Device_Growth_Traffic_Profiles.pdf.

[2] “17 Blockchain Disruptive Use Cases,” Everisnext, 2016. [Online]. Available: https://everisnext.com/2016/05/31/blockchain-disruptive-use-cases/.

[3] M. Conoscenti, A. Vetrò and J. C. De Martin, “Blockchain for the Internet of Things: A systematic literature review,” 2016 IEEE/ACS 13th International Conference of Computer Systems and Applications (AICCSA), Agadir, 2016, pp. 1-6. 


[4] S. Nakamoto, “Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system,” 2009. [Online]. Available: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf. 


[5] F. Tschorsch and B. Scheuermann, “Bitcoin and Beyond: A Technical Survey on Decentralized Digital Currencies,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 18, no. 3, pp. 2084–2123, 2016.

[6] D. Miller, “Blockchain and the Internet of Things in the Industrial Sector,” IT Professional, vol. 20, no. 3, pp. 15–18, 2018.

[7] N. Kshetri, “Can Blockchain Strengthen the Internet of Things?,” IT Professional, vol. 19, no. 4, pp. 68–72, 2017.

[8] S. Biswas, K. Sharif, F. Li, B. Nour, and Y. Wang, “A Scalable Blockchain Framework for Secure Transactions in IoT,” IEEE Internet of Things Journal, pp. 1–1, 2018.

[9] F. Buccafurri, G. Lax, S. Nicolazzo, and A. Nocera, “Overcoming Limits of Blockchain for IoT Applications,” Proceedings of the 12th International Conference on Availability, Reliability and Security - ARES 17, 2017.