Plateforme fiable utilisant la technologie DLT pour un environnement industriel basé sur l'IoT

Reliable Platform Using Distributed Ledger Technology For IoT-based Industrial Environment

• Auteur / Autrice : Houssein Hellani
• Direction : Ernesto José Exposito Garcia, Layth Sliman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/07/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour - Laboratoire Informatique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour
• Jury : Président / Présidente : Khalil Drira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ernesto José Exposito Garcia, Layth Sliman, Guido Perboli, Philippe Arnould, Marco Aiello, Nawal Guermouche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guido Perboli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Internet des objets

Mots clés libres

Iota

Blockchain

Internet des objets

Iota

Internet of Things

Blockchain

Résumé

Les modèles économiques collaboratifs subissent une évolution innovante basée sur les technologies modernes telles que l'Internet des objets (IoT), l'intelligence artificielle (IA), le Cloud, etc. Dans ce contexte, un exemple type est celui des systèmes des chaines d'approvisionnement (supply chain). Néanmoins, les systèmes actuels opérant en mode centralisé sont incapables de gérer/analyser les quantités massives de données collectées. De plus, la prolifération des appareils IoT augmente le besoin de plateformes qui prennent en charge la transparence des données pour assurer une confiance totale dans le partage d'informations et pour permettre la collaboration fiable entre les différents partenaires. La Blockchain comme « Distributed Ledger Technology (DLT) » est une solution prometteuse pour les nouveaux défis technologiques des entreprises dans un environnent collaboratif. Elle est basée sur une plateforme cryptographiquement décentralisée, ce qui assure l'amélioration de la productivité des applications et la suppression de nombreuses limitations telles que le manque de confiance et la transparence des données. Cependant, avec la croissance des données IoT, la Blockchain fait face à de nombreux défis majeurs qui l'empêchent de s'intégrer dans les systèmes « supply chain ».Alors que de nombreuses améliorations pour la Blockchain sont en cours de développement, de test ou de création, Il convient de citer d'autres plateformes décentralisées qui pourraient répondre au contexte des « supply chains ». La nouvelle technologie DLT basée sur « Directed Acyclic Graph » (DAG), en tant qu'alternative à Blockchain, peut résoudre les inconvénients de la Blockchain pour répondre à toutes les exigences de « supply chains » y compris le passage à l'échelle avec un grand nombre de participants et appareils IoT dans son réseau. De plus, DAG réduit la taille du ‘Ledger' à l'aide de la technique « snapshot », et réduit les frais de transaction à une valeur négligeable. Aussi elle introduit la possibilité de travailler ‘offline'. Néanmoins, DAG présente des contraintes supplémentaires telles que les limitations résultantes des « smart contract » et l'absence d'un mécanisme de distribution des tâches. Pour cela, l'objectif de cette thèse est de définir une nouvelle plateforme de « supply chain » permettant l'intégration des différentes technologies DLT et qui prend en considération la prolifération de l'IoT et les besoins de nouveaux modèles de collaboration.Dans cette thèse, nous proposons de combiner les deux technologies Blockchain et DAG en une seule plateforme pour satisfaire les nouvelles exigences du marché tout en résolvant les limitations causées par les inconvénients de ces DLTs. De plus, nous proposons un algorithme distribué qui s'exécute du côté DAG pour distribuer les nombreuses tâches entre les différents appareils IoT, résultant en un système performant avec équilibre de charge. Par la suite, nous considérerons les aspects de confidentialité des données et nous étudions les impacts de la transparence des DLTs en mettant en lumière les projets de chaîne d'approvisionnement existants. L'étude propose plusieurs mécanismes qui pourraient être utilisés pour satisfaire les exigences des « supply chain ». Enfin, nous concluons que notre plateforme proposée dispose de l'infrastructure appropriée, y compris « smart contract » et « DAG » pour les améliorations requises.

Boosted by modern technologies such as the Internet of Things (IoT), artificial intelligence (AI), Cloud, and so on, an innovative shift in economic models towards collaborative and dynamically constructed productions processes is being shaped worldwide, including in the context of supply chains. Nonetheless, current systems are incapable of managing/analyzing the massive amounts of incoming data as proposed in centralized situations. Consequently, the current network infrastructure cannot fully harness the Internet of Things' potential, resulting in data loss. Besides, the proliferation of IoT devices in the market increases the need for platforms that support data transparency to enforce full trust in information sharing and enable collaboration among the various partners. Existing supply chains have several drawbacks as a result of independent partners' lack of cooperation and mistrust. Blockchain, the distributed ledger technology (DLT), is a promising solution for the new technological business challenges. Based on a cryptographically decentralized platform, it ensures business applications' productivity enhancement and the removal of many limitations such as a lack of trust and data transparency. However, with the massive influx of IoT data, Blockchain faces numerous major challenges that prevent it from integrating into the supply chain. Directed ayclic graph (DAG) DLT, as an alternative to Blockchain, can address all of the drawbacks of Blockchain. Still, it has additional constraints such as smart contract limitations and a lack of task allocation mechanism. To that end, the purpose of this thesis is to define a new supply chain framework that considers the proliferation of IoT and the needs of new collaboration models through the integration of DLT technologies. We propose combining Blockchain and DAG into a single platform to respond to new supply chain requirements while bridging the gaps caused by these DLTs' drawbacks. Furthermore, we propose a distributed algorithm that runs on the DAG side to reallocate the numerous tasks among the various IoT devices, resulting in a high-performing system. Moreover, the DLT transparency feature shows unease with data privacy and supply chain control. Therefore, we investigate and analyse the DLT transparency impacts by shedding light on the existing supply chain projects. The study comes up with several mechanisms that could be used to achieve the supply chain goal and conclude that our DLT proposal has the suitable infrastructure for the required enhancements.