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L’internet des objets et la blockchain : comment le Web3 fonctionnera-t-il ?

25 juillet, 2022

13 min

L’internet des objets et la blockchain : comment le Web3 fonctionnera-t-il ?
expert

Depuis sa création, internet se caractérise par un processus d’évolution imparable : l’innovation concerne principalement l’intégration avec d’autres technologies, comme la blockchain.

Aujourd’hui, nous assistons à la transition cruciale du Web 2.0, une phase dominée par les réseaux sociaux (Facebook) et les Big Tech (Google, Amazon, Apple, Microsoft), vers la version 3.0 : la décentralisation, la propriété du contenu et l’Edge Computing ont initié une nouvelle tendance, l’Internet des objets (IoT). Un réseau d’appareils ” intelligents “, parfois soutenu par les capacités de calcul et de stockage du Cloud, voilà ce qu’est l’Internet des objets : quel rôle les cryptomonnaies pourraient-elles jouer dans cette application du Web 3.0 ?

Qu’est-ce que l’internet des objets (IoT) ?

Le concept de l’internet of things (en abrégé IoT) dont la traduction directe est “l’internet des choses” est souvent appelée en français “l’internet des objets”. Sa définition pourrait être la suivante : un réseau d’objets physiques, connectés via l’internet, pour l’échange d’informations collectées et/ou traitées. On peut deviner que le terme IoT englobe des “choses” très différentes, il n’est donc pas facile de trouver une réponse précise à la question “qu’est-ce que l’internet des objets”.

Un exemple pourrait nous aider : les “smart cars” sont des véhicules dotés de capteurs, de dispositifs et de logiciels d’application intégrés qui, s’ils sont connectés au cloud via Internet, peuvent constituer un système IoT. Nos voitures sont déjà dotées d’éléments “intelligents” : elles surveillent en permanence tous les paramètres de fonctionnement et les analysent pour recommander des interventions (ce qu’on appelle la “maintenance prédictive“). Outre les outils de diagnostic, les smart cars intègrent des smartphones et d’autres dispositifs, via Bluetooth, USB et WiFi, pour fournir des informations et des divertissements ; le NFC (Near Field Communication), quant à lui, rend possible le partage de voitures. Enfin, la conduite autonome serait impossible sans l’IoT : elle dépend de la communication avec les autres véhicules pour éviter les collisions, de l’infrastructure pour la gestion de la circulation, et du réseau pour recevoir les rapports sur la circulation et la météo.

Ce premier regard sur l’Internet des objets nous a montré une structure divisée en dispositifs et en couches de communication. Les paragraphes suivants représentent précisément le chemin suivi par l’information dans un système IoT, observons donc sa conséquentialité.

structure de l' IoT

Capteurs/Dispositifs

Les capteurs sont des appareils, ou des parties d’appareils, qui collectent des informations sur l’environnement et les traduisent en données brutes afin de les envoyer à d’autres unités IoT. Leur tâche principale consiste à transformer des phénomènes physiques (température, rythme cardiaque, composition de l’air, etc.) en données numériques.

On peut concevoir l’IoT comme un organisme “virtuel”. Les 5 sens agissent comme des capteurs pour le système, surveillant l’environnement : ils envoient des sensations (phénomènes physiques) à travers le système nerveux (le protocole de communication) pour atteindre le cerveau (le nuage). Ici, les informations sont enregistrées en mémoire (stockage) et traitées (calcul) pour trouver des solutions. Celles-ci seront ensuite traduites en commandes à envoyer à d’autres centres nerveux (actionneurs) qui les dirigeront vers les membres (target), afin de modifier les conditions de l’environnement entourant l’organisme.

Protocoles de communication (couche de connectivité)

Les données agrégées par les capteurs doivent être transmises à d’autres appareils, à des “Smart Gateways” ou au cloud, de sorte que les appareils IoT périphériques ont besoin d’un langage pour communiquer.

Les protocoles et les normes existants peuvent être divisés en fonction de la distance de compétence : WiFi, Bluetooth et NFC (Near Field Communication), par exemple, gèrent la communication à courte distance ; alors que pour envoyer des données au cloud via l’internet, nous aurons besoin d’un protocole TCP/IP.

Smart Gateway (couche de sécurité et de gestion)

Tous les capteurs pourraient se connecter directement au cloud via l’internet, mais cela nécessiterait beaucoup d’énergie. Il est donc préférable de transférer les données collectées vers une Smart Gateway, via WiFi ou Bluetooth par exemple, qui gérera la communication bidirectionnelle avec le Cloud.

Le courtage de Smart Gateway sert également d’autres objectifs :

  • maintenir la sécurité en contrôlant l’accès à l’IoT et en cryptant les données ;
  •  transmettre des commandes aux actionneurs ;
  • effectuer un traitement préliminaire des données, afin de les résumer et de ne transmettre que celles qui sont pertinentes, ce qui réduit également la latence de communication.

Cloud (couche de calcul et de stockage)

Les données collectées par les capteurs sont analysées, traitées et stockées dans le cloud, qui est l’ensemble des ressources logicielles mises à disposition par le réseau Internet. Ici, les données réelles trouvent un but : elles sont organisées pour être utiles à d’autres appareils IoT. En fait, le Web3 se caractérisera également par un mode de traitement de linformation différent : l’Edge computing. En bref, le calcul des données est davantage décentralisé, au sens spatial, et transféré aux appareils individuels situés à “l’edge” (périphérie) du système IoT : les appareils traitent eux-mêmes les données collectées, ce qui réduit le trafic et améliore les performances du réseau, ce qui se produit déjà avec les smartphones, les smartwatches et les ordinateurs.

Actionneurs

Les informations recueillies par les capteurs, après avoir été traitées par le cloud ou le matériel, peuvent signaler la nécessité d’un changement. Elles sont donc transformées en commandes et envoyées à des actionneurs qui, à leur tour, provoqueront la réponse d’objets target: des outils ou d’autres entités physiques capables d’exercer une influence sur l’environnement afin d’en modifier l’état. Les actionneurs n’agissent donc pas directement sur l’environnement, mais délèguent la tâche aux objets target.

NB : une “smart house” implique souvent une connexion directe entre les capteurs et les actionneurs, sans calcul ou avec un calcul minimal, et exclut donc la connexion à l’internet et au cloud. Malgré cela, l’automatisation des ménages est souvent considérée comme un exemple d’IoT.

Applications/interfaces utilisateur

L’internet des objets n’est pas qu’une question d’automatisation, l’utilisateur y joue un rôle clé aussi. Grâce à des applications et des interfaces, souvent hébergées dans des appareils tels que des smartphones, des tablettes ou des smartwatches, nous pouvons interagir avec l’IoT et l’exploiter à nos propres fins. Non seulement nous pouvons contrôler à distance nos objets “intelligents” et ordonner des modifications, mais nous pouvons également définir nos propres “préférences” et recevoir des notifications personnalisées provenant de capteurs.

Cependant, l’IoT a aussi une utilité qui dépasse le quotidien : les chercheurs de tous les domaines peuvent exploiter la puissance de calcul du cloud pour traiter les Big Data collectées par les capteurs, utiles à des fins statistiques et expérimentales.

Big Data

Le terme Big Data fait référence à un grand ensemble de données, plus ou moins structurées en termes de volume, de vitesse et de variété, un concept connu sous le nom des trois V. La complexité des Big Data est traitée par des méthodes informatiques avancées, à la recherche de modèles, de tendances et de corrélations, utiles pour prédire des événements futurs, analyser le comportement humain ou le “machine learning” (apprentissage automatique).

Ayant compris ce qu’est l’Internet des objets (IOT), tu as peut-être deviné l’importance de l’interopérabilité dans la mise en réseau des objets, la nécessité d’un registre partagé pour les informations et l’intérêt de partager les ressources. Cela te semble-t-il familier ? Ce sont les caractéristiques de la technologie blockchain, dont les cryptomonnaies sont les principaux produits. La blockchain est-elle donc compatible avec les objectifs de l’IoT ? Voyons quelles applications il pourrait avoir en examinant quelques cas d’utilisation.

Blockchain et IoT : décentralisation, fiabilité et sécurité

La blockchain est réputée pour ses solutions dans le domaine financier, la cryptomonnaie Bitcoin ayant été la première application de cette technologie. Les blocs, cependant, pourraient contenir des informations autres que le simple échange de coins et de tokens : n’importe quelle donnée peut être enregistrée de manière immuable et distribuée. Donc, pourquoi ne pas utiliser la blockchain comme couche de communication entre les appareils IoT ? Cela permettrait de résoudre certains des problèmes critiques de l’internet des objets.

Les informations enregistrées par les capteurs ne sont utiles que si elles sont vraies, donc la forme actuelle de l’IoT utilise un mécanisme de validation basé sur des intermédiaires (Smart Gateways) et des entités centralisées. La blockchain, quant à elle, transformerait la structure de l’IoT, qui passerait du mode client/serveur au mode peer-to-peer : la distribution de la vérification des informations, par le biais de mécanismes de consensus (comme dans les cryptomonnaies), peut être utile pour garantir la fiabilité dès le début du processus ; l’IoT deviendrait ainsi un système sans confiance, permettant une communication directe entre les dispositifs, sans nécessiter d’intermédiation.

La plupart des unités de l’IoT sont déjà dans une infrastructure à clé publique (ICP), mais si les messages chiffrés, grâce à une identité cryptographique, étaient enregistrés sur blockchain, ils donneraient lieu à une “réputation“. En plus de savoir si un appareil a un “historique” fiable, les blocs stockeront également ce qu’il a transmis et à qui, de manière transparente et toujours accessible dans un historique éternel. Malgré la traçabilité des communications, chaque entité conserve sa confidentialité, étant représentée par des chaînes alphanumériques. La sécurité du cryptage, si elle est étendue à l’ensemble du réseau, pourrait écarter la possibilité d’attaques DDoS (Distributed Denial of Service) : l’architecture à double clé déjouerait les tentatives de piratage.

Enfin, l’IoT aurait également à sa disposition la technologie des smart contracts, soutenue par de nombreuses blockchains. La structure de l’IoT pourrait ainsi se débarrasser des “actionneurs”, en les remplaçant par des logiciels décentralisés sur blockchain.

Supply chain, stockage cloud et IOTA

Il existe déjà des exemples d’application de la technologie blockchain à l’IoT, démontrant différents cas d’utilisation : regardons ensemble certaines des solutions construites jusqu’à présent.

La première application combinée de la blockchain et de l’IoT se trouve dans les supply chains, en français chaînes d’approvisionnement : le réseau d’entités (entreprises et personnes), d’activités, de ressources et d’informations qui permet de livrer des produits et des services au consommateur final. Un exemple serait le réseau de fournisseurs, d’entrepôts et de supermarchés qui nous permet de trouver des produits dans les rayons.

Ce processus doit faire l’objet d’une surveillance étroite pour répondre aux normes de sécurité, d’hygiène et de durabilité, mais aussi d’efficacité et de rentabilité. Par conséquent, le suivi des marchandises à différents niveaux est essentiel : les capteurs IoT peuvent détecter tout type de paramètre utile de la chaîne d’approvisionnement, comme l’emplacement du produit ou les conditions de stockage, les envoyer au cloud pour traitement et, ensuite, stimuler l’action ; tandis que la blockchain peut enregistrer toutes les données générées dans cet échange de manière distribuée. Il est ainsi possible de reconstituer les parcours des matériaux, de la production à la distribution et à la vente, et de formuler des analyses prédictives et prescriptives pour optimiser les processus et coordonner les unités.

Il existe déjà une mise en œuvre de l’IoT et de la blockchain dans les supply chains, elle a été présentée lors de l’événement Polkadot Decoded fin juin 2022 : il s’agit d’Origin Trail, une infrastructure multichaîne (Ethereum, Polygon et parachaine Polkadot, entre autres) qui collecte des informations et les organise en blockchain à travers des graphes de connaissances, les rendant fiables et consultables.

La deuxième intersection entre l’IoT et la blockchain se produit dans la composante cloud : les ressources traitées et contenues ici peuvent également être administrées par la technologie blockchain de manière décentralisée. À cet égard, nous avons déjà évoqué dans cet article le stockage cloud d’IPFS, Storj, Filecoin et l’indexation des données de The Graph, mais résumons brièvement. Les données des appareils IoT peuvent être stockées dans le référentiel décentralisé d’IPFS : les utilisateurs disposant de matériel inutilisé peuvent contribuer en prêtant leur espace de stockage, recevant en retour des tokens tels que FIL ou STORJ. Enfin, les référentiels décentralisés peuvent héberger les informations générées par l’IoT, mais comment les récupérer ? The Graph permet de trouver facilement toute donnée enregistrée sur la blockchain.

Le troisième exemple concerne l’intégration entre l’IoT et les distributed ledger technologies (DLT)), groupe auquel appartient également la blockchain : le distributed ledger de IOTA et sa cryptomonnaie MIOTA sont conçus pour stocker et traiter les transactions générées par les appareils IoT. La structure utilisée pour vérifier les informations échangées est appelée le Tangle : elle est basée sur le graphe acyclique dirigé (DAG), un protocole qui traite plusieurs messages en parallèle. Le Tangle diffère de la blockchain car, dans cette dernière, les transactions ont un seul point d’accroche, à savoir le bloc suivant, produit individuellement par un seul nœud. Alors que, dans le réseau IOTA, chaque nouveau message peut être rattaché à un maximum de huit autres qui l’ont précédé, sans créer de bloc ou choisir un leader pour la validation. Dans IOTA, plusieurs nœuds attachent plusieurs transactions à plusieurs points du Tangle en même temps : une garantie de vitesse pour les communications dans l’IoT.

Maintenant que tu sais ce qu’est l’Internet des objets (IoT) et quelles applications blockchain pourraient le soutenir, tu peux te plonger dans la phase historique qui verra la matérialisation de ces innovations : le Web 3.0, la prochaine forme d’Internet.

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