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Blockchain
• Distributed-Ledger (Verteilte Transaktions-Buchführung)
• Unterschied Bankensystem: zentrale Abwicklungsstelle
• Nutzer können Transaktionen direkt miteinander abwickeln
• Basis: Verteilte Datenbank mehrerer Knoten (Nodes)
• Es braucht einen Konsensmechanismus!
Dezentrale Datenbank (Peer-to-Peer)
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Block
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Was und Wie wird etwas
in die Datenbank aufgenommen?
Hash (Block n)
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Was und Wie wird etwas
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A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Temperatur: 05.09.2018, 22°C
Was und Wie wird etwas
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Was und Wie wird etwas
in die Datenbank aufgenommen?
Hashfunktion
Wert: 635241a
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Hashfunktion
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Blockchain
Konsensmechanismus
• 1: Root-Hash aus allen Daten
inkl. Nonce des Blocks ermitteln
• 2. Ausführen (2x) der
Hashfunktion:
h = SHA256 (SHA256(block header))
• 3. Ist Wert korrekt?
• Wenn (h >= Schwellenwert):
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Schritt 2
• Sonst (h < Schwellenwert): Gültiger
Hash Block n+1 gefunden, Block
veröffentlichenBitcoin:
• Kryptohashfunktion SH256 (Eindeutigkeit!)
• Je kleiner h, desto schwieriger ist der Wert zu finden (Rechenleistung)
Hash (Block n)
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...
Wert: 635241a
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Hashfunktion
Wert: 000635241a
Proof-of-Work
Wert 000635241a
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Temperatur: 05.09.2018, 22°C
Mining
• Hoher Aufwand: sichert vor
Angriffen
• Braucht Zeit: ca. alle 10 min
ein Block
• Verbraucht Energie
• Kostet Transaktionsgebühr
Funktioniert Blockchain für IoT?
Keine zentrale Instanz !
Manipulierbarkeit- Sicherheit !
Konsens aller Teilnehmer !
Skalierbarkeit-Geschwindigkeit: ⚠
Konsens-Hardwarevoraussetzung: ⚠
Transak@onskosten: ⚠
Classic Bottleneck
IOTA
• Ziel: Nachteile der Blockchain
überwinden
• Fokus: IoT
• Kleine Transaktionen
• Viele Transaktionen
• Datensicherheit (Temper-Proof)
• Meine Daten
Der IOTA Tangle
Der Tangle
• Tangle = Gewirr
• DAG = Directed Acyclic
Graph
• Knoten: Tips
• Kanten: Bestätigungs-
referenzierung
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https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
Der IOTA Tangle
Unconfirmed Tip
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1q
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Fully Confirmed New tip Ablauf einer Transaktion
1) Transaktion mit privatem
Schlüssel signieren
2) Zwei Tips zufällig
auswählen (MCMC) und
mit seiner eigenen
referenzieren
3) Ein Proof-of-Work leisten
(analog Hashash)
https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
Der IOTA Tangle
Konsensmechanismus
• Jede Transaktion bestätigt
indirekt einen ganzen Pfad
vorheriger Transaktionen
• Irgendwann wird eine
Transaktion von sehr vielen
Tips bestätigt
• Validierung über Statistik:
m/n „Sicherheitsniveau“
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Unconfirmed TipFully Confirmed New tip
https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
Vorteile IOTA Tangle
Skalierbarkeit: Confirmation-Rate skaliert mit !
Keine Transaktionskosten: Es gibt keine Miner !
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Konsens-Hardwarevoraussetzung: "
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Bezahlt Vorerzeugnisse
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https://www.all-electronics.de/industrie-4-0-ermoeglicht-pay-per-
use-geschaeftsmodell-fuer-druckmaschinen/
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Verkauf an Wetterstationen
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Traktionskontrolle ASR, ESP
Info für andere Verkehrsteilnehmer
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• Intelligente Lösungen für den Hochwasserschutz
• Maßnahmensimulation (Logistik und Aufbau)
• Maschinen zur Verlegung erdstoffgefüllter Geotextilschläuche
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PoP-Bezahlmodell
Customer wallet 2wallet 1
customer machine machine owner
customer machine owner machine owner
customer machine
Wallet of:
Access to seed:
Initiating transaction:
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per meter
Maschinen - Sensordaten
IOTA Masked-
Autheticated Messaging
(MAM)
• Ermöglicht es
verschlüsselte Daten in
den Tangle zu schreiben
• Nutzer freischalten
• Public
• Private
• Restricted
GPS
Rotary
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Supply-Chain-Daten
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Life-Cyle, Wartung,…
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Kunde
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Beispiele im Internet
Beispiel 1: topocare, Betreibermodell
https://ecosystem.iota.org/projects/smart-flood-protection
Dokumentation bald auch auf medium.com
Beispiel 2: WZL, Produktionsdaten
https://medium.com/industrial-iota-lab-aachen-wzl-of-rwth-aachen
Vielen Dank
topocare GmbH
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33332 Gütersloh
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  • 1. Businessmodelle für IoT-Produkte How to get paid in the future? Pay-on-Production und Monitoring-Data Use Cases auf Basis des IOTA-Tangle
  • 4. Blockchain • Distributed-Ledger (Verteilte Transaktions-Buchführung) • Unterschied Bankensystem: zentrale Abwicklungsstelle • Nutzer können Transaktionen direkt miteinander abwickeln • Basis: Verteilte Datenbank mehrerer Knoten (Nodes) • Es braucht einen Konsensmechanismus!
  • 5. Dezentrale Datenbank (Peer-to-Peer) Transaktionsbuch = Block Transaktion 1 Transaktion 2 . . . Transaktion m Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Client möchte Transaktion bzw. Daten schreiben A nach B 2.000 €
  • 6. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Block ID: n A nach B 2.000€ Was und Wie wird etwas in die Datenbank aufgenommen?
  • 7. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 Block ID: n A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Was und Wie wird etwas in die Datenbank aufgenommen?
  • 8. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Block ID: n . A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Temperatur: 05.09.2018, 22°C Was und Wie wird etwas in die Datenbank aufgenommen?
  • 9. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Block ID: n . A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Temperatur: 05.09.2018, 22°C Was und Wie wird etwas in die Datenbank aufgenommen? Hashfunktion Wert: 635241a
  • 10. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Block ID: n . A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Temperatur: 05.09.2018, 22°C Wert: 635241a Was und Wie wird etwas in die Datenbank aufgenommen? Hashfunktion Wert: 635241a
  • 11. Blockchain Konsensmechanismus • 1: Root-Hash aus allen Daten inkl. Nonce des Blocks ermitteln • 2. Ausführen (2x) der Hashfunktion: h = SHA256 (SHA256(block header)) • 3. Ist Wert korrekt? • Wenn (h >= Schwellenwert): Blockheader ändern, zurück zu Schritt 2 • Sonst (h < Schwellenwert): Gültiger Hash Block n+1 gefunden, Block veröffentlichenBitcoin: • Kryptohashfunktion SH256 (Eindeutigkeit!) • Je kleiner h, desto schwieriger ist der Wert zu finden (Rechenleistung) Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Hash (Block n+1) Hash (Block n+2) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Hash (Block n+2) Hash (Block n+3) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Block ID: n Block ID: n+1 Block ID: n+2 ... Wert: 635241a Wert: 635241a
  • 12. Hash (Block n) Hash (Block n+1) Nonce Transaktion 1 Transaktion 2 . Transaktion m . Block ID: n . A nach B 2.000€ Drehgeber: 3.501 Umdrehungen Hashfunktion Wert: 000635241a Proof-of-Work Wert 000635241a Nonce: 2345554 Temperatur: 05.09.2018, 22°C Mining • Hoher Aufwand: sichert vor Angriffen • Braucht Zeit: ca. alle 10 min ein Block • Verbraucht Energie • Kostet Transaktionsgebühr
  • 13. Funktioniert Blockchain für IoT? Keine zentrale Instanz ! Manipulierbarkeit- Sicherheit ! Konsens aller Teilnehmer ! Skalierbarkeit-Geschwindigkeit: ⚠ Konsens-Hardwarevoraussetzung: ⚠ Transak@onskosten: ⚠ Classic Bottleneck
  • 14. IOTA • Ziel: Nachteile der Blockchain überwinden • Fokus: IoT • Kleine Transaktionen • Viele Transaktionen • Datensicherheit (Temper-Proof) • Meine Daten
  • 15. Der IOTA Tangle Der Tangle • Tangle = Gewirr • DAG = Directed Acyclic Graph • Knoten: Tips • Kanten: Bestätigungs- referenzierung Unconfirmed TipFully Confirmed d c e g b f h j i l p k r n s t u y v x z w a m q o https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
  • 16. Der IOTA Tangle Unconfirmed Tip d c e g b f h j i l p k r n s t u y v x z w a m 1q o Fully Confirmed New tip Ablauf einer Transaktion 1) Transaktion mit privatem Schlüssel signieren 2) Zwei Tips zufällig auswählen (MCMC) und mit seiner eigenen referenzieren 3) Ein Proof-of-Work leisten (analog Hashash) https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
  • 17. Der IOTA Tangle Konsensmechanismus • Jede Transaktion bestätigt indirekt einen ganzen Pfad vorheriger Transaktionen • Irgendwann wird eine Transaktion von sehr vielen Tips bestätigt • Validierung über Statistik: m/n „Sicherheitsniveau“ d c e g b f h j i l p k r n s t u y v x z w a m 1 2 q o Unconfirmed TipFully Confirmed New tip https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation
  • 18. Vorteile IOTA Tangle Skalierbarkeit: Confirmation-Rate skaliert mit ! Keine Transaktionskosten: Es gibt keine Miner ! Micro-Transaktionen: für kleinerste Daten- und Transaktionsmengen ! Konsens-Hardwarevoraussetzung: "
  • 21. Maschine bezahlt Maschine Bezahlt Vorerzeugnisse bei Übergabe je Teil Fertigungszelle OEMLieferanten Fahrzeug kau7 Vorerzeugnisse Autonomer Lieferdienst
  • 23. IoT– Meine Daten (fiktives Beispiel) Regensensordaten Verkauf an Wetterstationen Federweg Straßenzustand (Wartung) Traktionskontrolle ASR, ESP Info für andere Verkehrsteilnehmer Navigationsdaten Verkehrsinfo (Stau, …)
  • 25. topocare • Intelligente Lösungen für den Hochwasserschutz • Maßnahmensimulation (Logistik und Aufbau) • Maschinen zur Verlegung erdstoffgefüllter Geotextilschläuche
  • 27. PoP-Bezahlmodell Customer wallet 2wallet 1 customer machine machine owner customer machine owner machine owner customer machine Wallet of: Access to seed: Initiating transaction: 1 2 per meter
  • 28. Maschinen - Sensordaten IOTA Masked- Autheticated Messaging (MAM) • Ermöglicht es verschlüsselte Daten in den Tangle zu schreiben • Nutzer freischalten • Public • Private • Restricted GPS Rotary Tracks
  • 29. Welche IoT-Daten sind interessant? Supply-Chain-Daten Nutze ich die richtigen Eingangsmaterialien? Produktdaten Life-Cyle, Wartung,… Produktionsdaten Für Kunden sichtbare Produktionsparameter (Druck, Temperatur,…) Kunde Produzent
  • 31. Beispiel 1: topocare, Betreibermodell https://ecosystem.iota.org/projects/smart-flood-protection Dokumentation bald auch auf medium.com
  • 32. Beispiel 2: WZL, Produktionsdaten https://medium.com/industrial-iota-lab-aachen-wzl-of-rwth-aachen
  • 33. Vielen Dank topocare GmbH Gartenstraße 4 33332 Gütersloh 05241 50497 0 info@topocare.de www.topocare.de