Detlev Noll
Master Thesis, Hochschule Wismar, Juli 2018
Autor: Detlev Noll
Titel: Untersuchungen zum Einsatz von Blockchain Technologien für das Internet der Dinge
Abstrakt: Die stetig wachsende Digitalisierung ermöglicht immer neue Anwendungen und Geschäftsmodelle auf Basis vernetzter Prozesse, Produkte, Geräte, Maschinen und den Informationen, die sie sammeln, auswerten, nutzen und teilen. Diese Entwicklung schlägt sich insbesondere in den Konzepten vom Internet der Dinge (englisch: Internet of Things, IoT) und der Zusammenführung von physischen Systemen und virtuellen Objekten zu Cyber-Physischen Systemen (CPS) als Grundlage der Industrie 4.0 nieder. Neben den sich hierdurch ergebenden Chancen und Möglichkeiten steigen auch die Risiken, indem sich durch das Zusammenwachsen der physischen und der virtuellen Welten neue Angriffsmöglichkeiten ergeben. Im Hinblick auf die Informationssicherheit stellen sich darüber hinaus Fragen, wie in zunehmend dezentral agierenden Systemen die Vertraulichkeit, die Nichtabstreitbarkeit oder die Integrität von Informationen gewährleistet werden können.
Ein möglicher Ansatzpunkt in diesem Kontext sind Blockchain-Technologien [Eck17]. Zunächst populär wurde dieses Konzept durch die Einführung der Bitcoins [Nak08], bei denen die Blockchain (BC) als dezentrale Datenbank genutzt wird und als Verzeichnis aller Bitcoin-Transaktionen1 dient. Der Begriff Blockchain leitet sich hierbei maßgeblich aus der Art der technischen Realisierung ab. Mehrere Transaktionen werden zu einem Block zusammengefasst und kryptographisch abgesichert. In einen Block wird zusätzlich jeweilsWissen über den vorhergehenden Block eingebunden. Alle Blöcke und somit alle Transaktionen sind damit unveränderbar miteinander verkettet. Aus Anwendungssicht wird häufig auch der Begriff Distributed Ledger Technologie (DLT) verwendet. Hierin drückt sich aus, dass es bei Einsatz dieser Technologie nicht zwangsläufig einer zentralen Instanz bedarf, der vertraut werden muss, um die Korrektheit der Informationen zu bestätigen. Insbesondere dieser Umstand lässt die Blockchain Technologie grundsätzlich als attraktiv für die Nutzung im dezentralen Umfeld von IoT und der Industrie 4.0 erscheinen.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einerseits das Potential zu diskutieren, dass sich aus der Kombination der Technologiekonzepte IoT und Blockchain für Anwendungen ergibt, andererseits aber auch damit verbundene mögliche Risiken und Einschränkungen zu identifizieren. Kapitel 2 betrachtet hierzu zunächst die grundlegenden IoT Konzepte und die damit einhergehenden besonderen Probleme im Hinblick auf die Informationssicherheit. Kapitel 3 stellt dann die Grundlagen der Blockchain Technologien dar und motiviert deren Nutzung im Umfeld von IoT. Kapitel 4 diskutiert verschiedene Anwendungsmöglichkeiten von Blockchain Technologien für das IoT. Zwei dieser Anwendungsfälle werden in Kapitel 5 in Form einer Simulation nachgestellt, um einerseits die grundsätzliche Machbarkeit zu prüfen, andererseits aber auch Punkte zu identifizieren, die zum aktuellen Zeitpunkt einer praktischen Anwendung in einem produktiven Umfeld möglicherweise noch entgegenstehen. Kapitel 6 diskutiert und bewertet die Ergebnisse, die Arbeit schließt mit einer kurzen Zusammenfassung in Kapitel 7.
