Conception of a blockchain client for secure transmission of production data

Abstract

Blockchain technology has its origins in the financial industry, but also other areas of application are currently being investigated by many sides. One potential application field is the manufacturing industry. The immutability of once stored data makes blockchains interesting for the storage of various kinds of production data. For this purpose, a secure way from a production machine into a blockchain has to be ensured. It may not happen that data can be manipulated before becoming part of the immutable ledger. Currently used gateway solutions often run on general purpose computers, communicate with a production machine and simultaneously operate a blockchain client. Attacks on such gateways pose severe risks to the integrity of the measured data. This work focuses on the conception of a more secure way for saving data into a blockchain. The goal is the creation of a concept using hardware-near components and a prototypical implementation of it. The resulting prototype should enable both the collection of data and the transport of said data into a blockchain. At the same time, the use of lower level hardware in comparison to gateway solutions should reduce potential attack vectors.

Die Ursprünge der Blockchain Technologie finden sich in der Finanzindustrie, doch auch andere Anwendungsbereiche werden derzeit von vielen Seiten untersucht. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist die Fertigungsindustrie. Die Unveränderlichkeit einmal gespeicherter Daten macht Blockchains für die Speicherung verschiedener Arten von Produktionsdaten interessant. Für diesen Zweck muss ein sicherer Weg von einer Produktionsmaschine hinein in eine Blockchain gewährleistet sein. Es darf nicht passieren, dass Daten manipuliert werden können, bevor sie Teil des unveränderlichen Speichers werden. Die gegenwärtig verwendeten Gateway Lösungen laufen häufig auf Universalcomputern, kommunizieren mit einer Produktionsmaschine und betreiben gleichzeitig einen Blockchain Client. Angriffe auf solche Gateways bergen schwerwiegende Risiken für die Integrität der gemessenen Daten. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Konzeption eines sichereren Weges zum Speichern von Daten in eine Blockchain. Ziel ist die Erstellung eines Konzepts, das hardwarenahe Komponenten nutzt, sowie eine prototypische Implementierung desselben. Der entstehende Prototyp sollte sowohl das Sammeln von Daten als auch den Transport dieser Daten in eine Blockchain ermöglichen. Gleichzeitig sollte die Verwendung einer Hardware, die einfacher ist verglichen mit der von Gateway Lösungen, mögliche Angriffsvektoren reduzieren.