Vers la mise en oeuvre éconergétique de mécanismes de preuve du travail pour l’Internet des Objets

1. Résumé du projet

Il est attendu que l’Internet des Objets (IdO) sera le principal catalyseur de la vision des villes intelligentes, des méthodes de production intelligentes, des soins intelligents et d’une meilleure traçabilité des ressources. Toutefois, la réalisation de réseaux IdO pose certains défis, car des milliards de petits appareils aux ressources très limitées doivent communiquer régulièrement entre eux. En particulier, les réseaux existants d’objets connectés ont déjà soulevé des préoccupations en matière de sécurité, préoccupations largement couvertes par des organes d’information respectés. Il est donc devenu clair que de strictes garanties de sécurité sont nécessaires car les fuites d’informations et la manipulation des données peuvent se traduire par des dangers dans le monde réel.

L’utilisation de la technologie blockchain, d’abord proposée pour les cryptomonnaies, est une avenue prometteuse pour fournir ces fonctionnalités de sécurité d’une manière distribuée. L’architecture de la blockchain est immunisée contre les attaques traditionnelles. L’accès basé sur l’identité et le consensus multipartite permettent de reconnaître les noeuds qui se comportent mal et de les empêcher d’accéder au réseau. Ceci est réalisé par la structure de données en chaîne (blockchain) qui contribue à la génération de preuves électroniques vérifiables et traçables. Au coeur des candidats blockchain établis se trouve un mécanisme de preuve du travail (PoW), dont le rôle est de prouver qu’une quantité importante d’une ressource limitée a été utilisée pour construire un nouveau bloc avant qu’il soit accepté dans la blockchain.

À première vue, il peut sembler évident de reprendre les implémentations matérielles de PoWs conçues pour les cryptomonnaies pour les appliquer directement aux objets connectés. Cependant, comme la motivation sous-jacente est le profit financier, l’écrasante majorité des implémentations matérielles existantes ne sont pas accessibles au public. Les détails de leur réalisation sont majoritairement inconnus. De plus, l’objectif premier de ces implantations est de maximiser le débit de hachage, tout en maintenant une efficacité énergétique raisonnable. Pour les objets connectés, en revanche, l’efficacité énergétique est un objectif primordial. Une meilleure efficacité énergétique conduit soit à une meilleure autonomie des batteries, soit, pour un budget énergétique fixe, à la possibilité d’utiliser des algorithmes PoW plus complexes et plus sûrs.

Il existe plusieurs projets visant à apporter la technologie blockchain à l’IdO. Dans ces projets, les opérations de PoW sont effectuées par logiciel et exécutées sur le processeur d’un ordinateur à carte unique. Malheureusement, cela est inefficace en termes de consommation énergétique et de besoins en ressources. Ainsi, l’intégration de la technologie blockchain à l’IdO est actuellement sérieusement entravée par le manque d’implémentations efficaces de PoWs adaptées aux objets connectés.

Dans ce projet, je propose de réaliser les premières implémentations matérielles écoénergétiques de PoWs ciblant spécifiquement les objets connectés. En conséquence, l’autonomie des appareils sera considérablement accrue sans sacrifier la sécurité. Alternativement, pour un budget énergétique fixe, les implémentations proposées dans ce projet permettront l’utilisation d’algorithmes PoW plus complexes et donc plus sûrs. L’utilisation d’un PoW pour le mécanisme de consensus sur davantage d’objets connectés augmentera considérablement la décentralisation, un aspect clé de la sécurité de la technologie blockchain.