IOTA – Tecnología verde para el Internet de las Cosas

Por
Gabriela Jara
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Por qué IOTA es una de las soluciones que mayor se ajusta al campo del IoT? IOTA nacía allá por el 2016 pensando en encontrar una solución al problema que presentaba la Blockchain tradicional si se quería usar masivamente. Las características subyacentes a la Blockchain hacen de este un protocolo poco eficiente, para la interconectividad entre aparatos o para enviar pequeñas cantidades de dinero debido a altos fees por transacción, falta de escalabilidad, congestión de la red cuando hay muchas transacciones sucediendo el mismo tiempo y por último, pero no menos importante, el controversial punto de la contaminación ambiental debido a los mineros.  Este último punto fue planteado por Elon Musk en un tweet en el que decía que dejaría de aceptar Bitcoin por la huella de carbono que este dejaba debido al alto gasto enérgetico que se consume para hacer que la red Blockchain funcione. 

IOTA y el IoT

IOTA nació con la clara misión de conectar millones de personas y máquinas a través de un protocolo descentralizado y sin fees, IOTA ya tenía visión de futuro. Estaba preparándose para ser el protocolo estándar para el Internet de las Cosas (IoT). 

Algunos problemas del internet convencional

Retrocedamos un poco y veamos porque se piensa en tecnologías alternativas para el uso óptimo del IoT. Según estudios de la la firma Statista se esperan alrededor de 75/100 mil millones de objetos conectados en el mundo para 2025, un crecimiento impactante en comparación a 2015, año en que reportaron 15 mil millones de dispositivos conectados. 

En consecuencia Jeremy Rifkin en uno de sus libros nos invita a pensar que ante este crecimiento de los aparatos interconectados y la era del IoT (Internet de las Cosas) los sistemas convencionales no son los mas aptos para su despliegue porque presentan inconvenientes de diversos aspectos, algunos de los más importantes son la privacidad y la capacidad de soportar semejante cantidad de conexiones. 

Según una publicación en el portal The Economist hasta hace unos años, el protocolo más utilizado era el Internet IPv4 que solo permitía 4300millones de direcciones únicas en Internet por lo que quedarían pocas direcciones libres para conectar miles de millones de cosas al internet, ya que aproximadamente 2000 millones de estas direcciones ya están siendo utilizadas por personas en la red. Aunque este problema se ha abordado al crear una nueva versión del protocolo IPv6 que amplia la capacidad a unos 340sextillones de direcciones.

A pesar de esta aparente solución en la adaptación de la capacidad del Internet para soportar mayor cantidad de IPs, aún quedan otros problemas por abordar para un completo despliegue del IoT. Preguntas tales como:

  • ¿De que manera mis datos desplegados en redes centralizadas pueden estar protegidas de un uso indebido?
  • ¿Quién es realmente el dueño de mis datos?
  • ¿Cómo se aseguran la inmutabilidad de los datos?
  • ¿Cuánto me costaría estar interconectado?

Inmediatamente luego de pensar en esto, se vienen a la cabeza las nuevas tecnologías y protocolos emergentes tales como la Tecnología de Ledger Distribuido o DLT por sus siglas en Inglés como una respuesta y solución a las preguntas planteadas. Pero vamos a ver que no todas las DLTs son iguales, ni proporcionan los mismos beneficios para el IoT o la economía de las máquinas. 

Primero, conozcamos qué es una DLT

Comencemos por el principio, qué es una DLT? Es una base de datos o registro de datos en la que se almacenan copias de la misma información en varios lugares evitando la centralización. Este sistema puede ser público o privado. El hecho de que la información en una DLTs se gestiona entre varios participantes y necesita de consenso para funcionar, hace que este sistema sea díficil de manipular, dificultando cualquier tipo de fraude o hackeo a la red. 

Tres generaciones de Ledgers Distribuidos

Actualmente conocemos tres tipos de Ledger Distribuidos, y podemos definirlas separandolas en 3 generaciones. Aunque las primeras 2 son de las más populares, vamos a hacer un repaso de las dificultades que represantaría su aplicación al mundo del IoT y porqué IOTA sería el protocolo que finalmente cubre las necesidades de una Ledger: segura, escalable, descentralizada.

La primera y segunda generación están conformadas por Blockchain y Ethereum respectivamente. Ambas tecnologías utilizan Proof of Work (aunque Ethereum busca cambiar su sistema y utilizar PoS), un sistema que busca desincentivar y dificultar comportamientos indeseados como ataques DDoS o spam. La prueba de trabajo en estos dos casos son necesarios para agregar nuevos bloques a la cadena de bloques. Aquí aparecen los mineros que se encargan de ejecutar la prueba de trabajo que requiere resolver un problema criptográfico . Como este proceso se ha tornado cada vez más dificil, los mineros necesitan equipos con un alto poder de computo que garantice resolver este problema criptográfico que hará que su bloque sea el elegido para unirse a la cadena y asi poder ganar una recompensa. 

Este proceso trae los siguientes inconvenientes:

  • La red se vuelve lenta, se agrega un bloque nuevo a la cadena aproximadamente cada 10 minutos. Y para que una transacción pueda considerarse completa necesita 6 bloques de confirmación, lo que se traduce a 60 minutos de espera.
  • Para que las transacciones se aprueben más rápido los participantes deben pagar tarifas cada vez mayores.
  • Congestión de la red o cuello de botella Cuanto mas transacciones hay en la red esta se vuelve mas lenta. La red no escala.
  • El consumo de energía de los mineros también es un problema. En 2018, la red de Bitcoin consumió 45,8 billones de vatios-hora por año. 
  • La red Bitcoin actualmente consume más de 60 billones de vatios-hora 

IOTA marca la diferencia

Aquí es donde IOTA viene a marcar la diferencia ya que al funcionar en una red distinta a Blockchain, todas las características antes descritas propias de blockchain aquí funcionan de una manera totalmente diferente. 

¿Qué es IOTA?

A grandes rasgos podríamos decir que IOTA es una Tecnología de Ledger Distribuido (DLT) que permite a los dispositivos que funcionen en la red de IOTA llamada Tangle. Con IOTA se pueden realizar micro transacciones y el envío de datos de manera inmutable.

Sus principales características son:

  • Es de código abierto
  • No tiene fees 
  • Es escalable
  • Es segura

Estas características convierten a IOTA en el protocolo ideal para el IoT ya que proporciona una capa de confianza para cualquier dispositivo que esté conectado a la Internet global. En la red de IOTA se puede intercambiar tanto datos como tokens de valor. Al no utilizar mineros para aprobar transacciones, no posee fees y el consumo de energía es totalmente bajo en comparación a las previas generaciones de DLTs. 

IOTA y la protección de datos

Una de las preguntas que nos hacíamos al principio del post era el problema que presentaba el uso de internet para el IoT y la falta de protección de datos que esto representaría.

En la era del Internet de las Cosas es importante que tengamos la tranquilidad de que nuestros datos se mantengan protegidos. A diferencia de Blockchain, vimos que IOTA utiliza una estructura de datos no lineal llamada Tangle que hace que no tenga fees y sea mucho más escalable. La Tangle también facilita las transacciones de datos sin fees, como los registros de DID y la revocacion de credenciales. Como fuente única de verdad y
confianza en los datos, el Tangle puede proporcionar la infraestructura de confianza en un mundo altamente interconectado.

Estas son las soluciones de Identidad Digital que aborda IOTA

  • Identidad De Las Cosas Los dispositivos tienen una identidad que prueba sus capacidades, especificaciones y autenticidad para permitir que otros se sientan seguros al realizar transacciones con ellos.
  • Identidad Auto Soberana Las personas tienen una identidad digital sin fronteras que puede ser verificada por cualquier persona o cosa en el mundo.
  • Cumplimiento Normativo Las organizaciones pueden usar identidades digitales para seguir regulaciones como GDPR de una manera más rentable.

IOTA está trabajando para ayudar a abordar los problemas de privacidad y confianza en Internet mediante un protocolo de Identidad IOTA. El Protocolo de Identidad de la Fundación IOTA que se basa en los estándares del W3C (World Wide Web Consortium),  permitirá que objetos (máquinas), organizaciones e individuos puedan tener una identidad propia en línea en un marco de identidad auto-soberana (SSI). Esto permitá tener un control completo sobre una identidad digital – sin el permiso de un intermediario o parte central. Además, permite controlar cómo se comparten y utilizan los datos personales.

Pueden leer más acerca de la Identidad Digital IOTA en los siguientes posts

IOTA  – Optimización en el consumo de energía y escalabilidad

El pasado mes se llevó a cabo una upgrade de la red llamada Chrysalis. Esta actualización llevó a remover algunas características que poseía IOTA desde su concepción que no eran óptimas para su funcionamiento. Este mejora de la red se traduce en mejoras en la funcionalidad del protocolo en cuanto a por ejemplo, gasto de energía, las cuales  mejoraron en un 60%. Haciendo una comparación con Bitcoin, que corre en Blockchain IOTA puede realizar 600 millones de transacciones y consumir la misma energía que una sola transacción de Bitcoin.

 

Debido a la actualización de la red y la transición a la lógica binaria (en contraposición a la ternaria), así como el uso de firmas Ed25519 en lugar de W-OTS, IOTA pudo reducir gran parte de la carga computacional que los nodos HORNET necesitan para mantener viva la red.

Si vemos el consumo de energía de sistemas convencionales como VISA o Mastercard, quienes realizan una cantidad enorme de transacciones por segundo al rededor del mundo,   IOTA utiliza menos energia que estos sistemas en comparación. 

Eficiencia Energética

En el post del día de hoy lanzado por la Fundación IOTA en el que se puede leer acerca del uso energético de IOTA de manera concisa, se hace una comparación entre los parámetros que se utilizaban Pre Chrysalis y Post Chrysalis 

En IOTA Pre-Chrysalis, la Magnitud de Peso Mínima (MWM) determina la carga computacional necesaria para el cálculo de la Prueba de Trabajo. Para cada transacción, se necesita calcular una media de 3^MWM hashes para encontrar un Nonce válido. Actualmente, la Mainnet Pre-Chrysalis utiliza MWM=14 (es decir, 3^14 = más de 4 millones de hashes).

En IOTA posterior a Chrysalis, ahora tenemos mensajes de longitud variable y el PoW se adapta a la longitud del mensaje. Un nuevo parámetro llamado PoWScore reemplaza a MWM. Un PoWScore de X significa que para cada byte del mensaje, se deben calcular en promedio X hashes hasta que se encuentre un Nonce válido. El Alphanet actual usa un PoWScore igual a 4000 (es decir, 4000 hashes / byte).

Escalabilidad

Debido a la arquitectura de IOTA, el Proof of Work que realiza al procesar transacciones es muy pequeño y este puede ser realizado por Nodos o el dispositivo del usuario. Esto permite que las transacciones realizadas en la red no tengan ningún tipo de costo. Dado que IOTA utiliza una estructura llamada DAG – Grafo Acíclico Dirigido, permite que la red sea escalable.

DAG the DLT! Directed Acyclic Graph for Enterprise Blockchain! | Blockchain Certification Programs | CBCA

A manera coneptual, las blockchains y  DAG tienen algunas similitudes. Ambas son tecnologías de ledger distribuido, que permiten a los usuarios obtener un consenso eventual sobre el estado de un ledger, de manera descentralizada. Sin embargo, difieren algo en sus mecanismos subyacentes y, lo que es más importante, tienen algunas diferencias clave en sus propiedades y sus posibles casos de uso. En IOTA una transacción referencia otras dos existentes en la red es por eso que la red funciona mejor a mayor cantidad de transacciones ocurriendo en la Tangle. Luego de Chrysalis se busca que que una transacción, no solamente referencie a otras dos, si no que llegue a referenciar hasta 8 transacciones como máximo.  

Algunos proyectos que utilizan la Tecnología verde y descentralizada de IOTA

Por las características de IOTA este protocolo es una de las DLTs más sustentables del mercado sin contar todos los proyectos «verdes» que están siendo desarrollados utilizando el protocolo IOTA. A continuación te dejamos algunos de ellos para que puedas conocer un poco más de qué se tratan: 

  • IOTA se está utilizando para digitalizar la medición, la presentación de informes y la verificación del rendimiento de la sostenibilidad (conocida como @digitalmrv) en el país de Chile, este proyecto está financiado por el gobierno canadiense.

IOTA and ClimateCHECK launch new DigitalMRV solution and strategic partnership

  • IOTA está siendo utilizado por Jaguar LandRover, Engie Lab y Entra para trazar el camino de la energía desde su producción en paneles solares hasta su consumo en vehículos eléctricos en Trondheim, Noruega –

Cities of the future: IOTA, Jaguar Land Rover, Engie Lab Crigen & Entra showcase energy traceability

  • IOTA está trabajando con ZebraTechnology para mejorar la eficiencia de la cadena de suministro y permitir que las mercancías viajen más libremente a través de las fronteras

IOTA and Zebra Savanna is the all new way to accelerate your supply chain

  • IOTA tiene una colaboración a largo plazo con Climate KIC la mayor iniciativa de innovación público-privada de Europa en materia de innovación climática, financiada por la Unión Europea.

https://blog.iota.org/iota-foundation-and-eit-climate-kic-on-the-road-to-a-long-term-future/

  • Con un consorcio dentro de la industria láctea de Noruega, IOTA se está utilizando para mejorar la transparencia y la eficiencia en la producción de leche y ayudar a reducir las emisiones de metano

Uso del Tangle para la agricultura inteligente

  • Un proyecto de la comunidad IOTA llamado KupKrush, de bIOTAsphere está desarrollando un caso de uso en el que la gente es recompensada con tokens IOTA por reciclar tazas de café de un solo uso.

600 mil millones de razones – Terry Shane

  • Un proyecto de la comunidad IOTA llamado Society2 que busca crear una plataforma social descentralizada utilizando la Tecnología de IOTA.

SOCIETY2 – Own Your Digital Life – Decentralized Social Media

Pensamientos finales

IOTA ha venido a revolucionar el campo de la Tecnología de Ledgers Distribuidos teniendo siempre la visión de ayudar conectar millones de personas y máquinas a través de un protocolo descentralizado, sin fees y pensando también en tener el menor impacto ambiental posible en su uso. Con la llegada del Coordicide IOTA será sin dudas el protocolo estandar para el IoT, que solucionará los problemas de base de los sistemas convencionales, brindando seguridad y escalabilidad en un mundo donde millones de aparatos funcionen internconectados y lo mejor, sin tener que pagar fees por utilizarlo. 

 

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