Smart contracts for a decentralized IoT data marketplace

Abstract

In den letzten Jahren sind das Internet of Things (IoT) und Blockchain-Technologien immer beliebter geworden. Blockchain-Technologien bieten die Möglichkeit, Transaktionen in einem Logbuch zu speichern, in welchem Daten nur angehängt werden können und das nur schwer manipuliert werden kann. Dieses Logbuch wird von einem Peer-to-Peer-Netzwerk verwaltet. Blockchains der zweiten Generation bieten darüber hinaus die Ausführung von Smart Contracts an. Hierbei handelt es sich um Codeteile, die in der Blockchain gespeichert und von jedem Teilnehmer des Netzwerks ausgeführt werden können. Das IoT wird durch miteinander verbundene Objekte gebildet, wobei ein Objekt jedes Rechengerät sein kann, welches eindeutig adressierbar ist und über standardisierte Protokolle kommunizieren kann. Das IoT wächst stetig, ebenso wie die Menge an Daten,die über das Netzwerk generiert und ausgetauscht werden. Da die Anzahl der vom IoT generierten Daten weiter zunimmt, gestaltet sich das Auffinden von Datenquellen ohne Datenmarktplatz als sehr schwierig. Zu diesem Zweck bieten Datenmarktplätze eine Plattform auf der verschiedene Parteien ihre Daten anbieten können. Die Kombination von Blockchain-Technologien mit dem IoT bietet vielversprechende Anwendungsfälle, einschließlich dezentraler Datenmarktplätze. Die Forschung hat bereits verschiedene Konzepte und Lösungen im Zusammenhang mit Datenhandel und Datenmarktplätzen hervorgebracht, das heißt sowohl traditionelle Ansätze als auch Ansätze, die bereits Blockchain-Technologien verwenden. Viele dieser Arbeiten decken jedoch nicht alle wesentlichen Funktionen von Datenmarktplätzen ab. Im Rahmen dieser Arbeit entwerfen und implementieren wir ein Framework für einen dezentralen IoT-Datenmarktplatz. Das Design des Frameworks basiert auf einer Drei-Schichten-Architektur, bei der Smart Contracts verwendet werden, um verschiedene Funktionen zu implementieren und die Regeln des Datenmarktplatzes durchzusetzen. Zu diesem Zweck wurden unter anderem mehrere Smart Contract-Plattformen miteinander verglichen, um festzustellen, welche Unterschiede bestehen und welche für diese Anwendung am besten geeignet ist. Darüber hinaus enthält das Framework grafische Benutzeroberflächen, einen Proxy, der es Anbietern und Verbrauchern ermöglicht, IoT-Geräte zu integrieren und einen Broker, der den Datenhandelsprozess erleichtert und ressourcenintensive Aufgaben übernimmt. Abschließend evaluieren wir die Kosten, die durch die Verwendung von Smart Contracts entstehen und diskutieren Probleme, die während der Implementierung aufgetreten sind.