IOTA: A CRIPTOMOEDA PARA A INTERNET DAS COISAS IOT

folhas f. il. color. Orientador: NOME DO PROF. MEDIADOR. AGRADECIMENTOS Seus agradecimentos “Epígrafe”. Autor. RESUMO Este trabalho analisa os fundamentos e as características da IOTA, a criptomoeda desenvolvida para a indústria de Internet das Coisas - IoT. A particularidade fundamental desta nova criptomoeda é o emaranhado, um grafo acíclico dirigido ou DAG para o registro das transações. O DAG é considerado o sucessor do blockchain como sua caminhada evolutiva e provê funcionalidades que são necessárias para o estabelecimento de um sistema de micropagamento M2M – máquina para máquina. It consists of a criptomoeda that does not use the blockchain, bringing solutions that escape the restrictions of the bitcoin-related coins. IOTA is based on new technology, called tangle, the foundation of this network, granting several relevant attributes, which are: great scalability and speed; has no rates, which allows for the so-called infinitesimal microtransactions or nanotransactions; resists attacks by quantum computation due to the use of Winternitz digital signature; modular and lightweight construction, suitable for connection to any devices within the IoT.

IOTA is currently the first and only crypto-currency that is not based on blockchain; in addition, as it uses tangle, it has great security in transactions and is not susceptible to cyber attacks. Keywords: IOTA, Tangle, DAG. Blockchain. Análise da criptomoeda 29 3. Banco digital IOTA – CarrIOTA 30 3. Perguntas mais frequentes sobre a tecnologia 33 4 DIFERENÇAS ENTRE TANGLE E O BLOCKCHAIN 36 4. Blockchain 36 4. Tangle x Blockchain 36 5 METODOLOGIA 39 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 40 1 INTRODUÇÃO A IOTA é uma moeda digital criada por David Sonstebo, com uma ideia bem distinta de outras moedas existentes. Popov (2017) relata que para se fazer uma transação, um nó precisa escolher duas transações para aprovação, verificando se elas não possuem conflitos entre si e para posterior validação, o nó precisa solucionar um problema de criptografia semelhante com o que acontece com a mineração no bitcoin.

A Figura 1 mostra como é o funcionamento do Tangle: Figura 1 – Tangle Fonte: Júnior, 2017. Geralmente, uma criptomoeda que se baseia em emaranhado funciona da seguinte forma: as transações feitas pelos nós compõem a série de localidades do grafo do emaranhado, que constitui o registro para o armazenamento de transações (POPOV, 2017). A série de bordas do emaranhado é conseguido da seguinte maneira: quando uma nova transação surge, ela deve aprovar duas transações precedentes. Caso não haja uma borda apontada entre as transações A e B, no entanto, existe uma rota orientada de comprimento de, no mínimo dois, ligando A com B, pode-se dizer que A aprova B, de forma indireta. Ela possibilita que as mensagens sejam transportadas e armazenadas de maneira bastante segura, confiável e grátis (IOTA BRASIL, 2017).

Nela, não existe diferença entre os nós, não existem nós mineradores que poderiam desaprovar algo nela, pois, todos eles possuem poder similar, estando presente o PoW (Proof of Work) em cada transação feita, assegurando para rede, maior escalabilidade, isto é, quanto maior ela ficar, mais eficiente também, ela será. A rede IOTA foi concebida para trabalhar com a Internet das Coisas. Com disposição em módulos e leve, permite integração simples a equipamentos eletroeletrônicos, possibilitando automatização e a constituição de um mercado M2M, em que os nós não necessitam estar conectados diretamente à internet, podendo ser uma conexão via bluetooth (IOTA BRASIL, 2017). Um aspecto muito interessante dessa criptomoeda, é a wallet IOTA, bastante intuitiva e sem a necessidade de backups, pois não existem arquivos a serem perdidos, o que poderia colocar em risco as moedas, sendo necessário apenas a manutenção segura da senha.

No primeiro capítulo é apresentada a introdução, mostrando os conceitos de Internet das coisas e da tecnologia Tangle necessária para o IOTA. O segundo capítulo apresenta o Referencial Teórico, detalhando a Internet das Coisas, suas características e aplicações principais. O terceiro capítulo apresenta o Referencial Teórico, detalhando a IOTA, suas peculiaridades e a tecnologia Tangle, necessária para o seu funcionamento. No quarto capítulo é feita uma comparação entre Tangle – a tecnologia usada na IOTA e o Blockchain que é usado para o bitcoin. O quinto capítulo apresenta a metodologia de pesquisa. As finalidades da coisa ou do objeto na IoT já estão difundidas no mercado e pelas normas, com as tecnologias próximas em contínua evolução. Vários fabricantes da área de equipamentos eletrônicos e computacionais têm se empenhado na criação da linha de produtos e dispositivos para IoT, como a Cisco, Intel e vários outros.

A Intel, que produz os componentes para a finalidade de processamento dos objetos, determinando, então, os seus predicados, confia em dispositivos inteligentes para prover inteligência onde for preciso adquirir e filtrar dados de campo. Tais equipamentos constituirão os sistemas inteligentes, unificando bilhões de aparelhos e fornecendo respostas para as necessidades que os consumidores possuem [2]. Diversas novas soluções foram e estão surgindo e, com elas, novos termos como: smart buildings, smart cities, smart transport, smart grid, smart energy, smart health, entre outras. A internet das coisas pode ser entendida tanto como o mundo digital ou da informação como físico, onde os elementos virtuais existem. Cada objeto ou coisa da parte física pode ser concebida no mundo digital, a partir de uma coisa virtual.

No entanto, é imprescindível saber que, no mundo virtual da internet das coisas, podem ter coisas virtuais que não possuam relação com objetos físicos (FILHO, 2016). Um dispositivo pode ser entendido como um objeto que possui a competência indispensável para manter a comunicação e faculdades opções que atendem o sensoriamento, retenção de dados, ação, memória e processamento. Uma ideia generalista da internet das coisas fornecida pela ITU é mostrada na Figura 3: Figura 3 – Visão técnica geral Fonte: Filho, 2016. Não é obrigatório que todas essas funções estejam presentes no objeto ao mesmo tempo, pois variam conforme à utilização de cada objeto e das aplicações em que estão presentes (FILHO, 2016). A série de características é formada pelas atribuições de cada objeto, enquanto o conjunto das relações está relacionado em como a coisa interage com outras coisas na rede e o conjunto de interface está ligado com as relações existentes entre a coisa e as pessoas.

Com relação à série de características do objeto na internet das coisas, há as seguintes funções: • Processamento: condição para processar informações no objeto, isto é, a “inteligência” que permite realizar ações e atender aos pedidos da internet das coisas e às suas aplicações; • Endereçamento: permite achar a coisa dentro da IoT, isto é, ser encontrado na rede através do roteamento; • Identificação: o que torna o objeto único dentro da IoT; • Localização: localidade física onde o objeto está, seu posicionamento no mapa geográfico (FILHO, 2016). Dentro das relações com outros objetos na IoT, há as funções a seguir: • Comunicação: objetos trocam mensagens entre si; • Cooperação: habilidade dos objetos de trabalharem junto com outros objetos, objetivando a realização de atividades em conjunto e colaborativas; • Sensoriamento: corresponde à competência da captação de dados da localidade ou de outros objetos, conseguidos através de sensores presentes no próprio objeto e que possibilitam acompanhar determinadas grandezas do local; • Atuação: habilidade de operar sobre o local, atuando e alterando a condição de uma certa localidade (FILHO, 2016).

Figura 4 – Funcionalidades do objeto na IoT Fonte: Filho, 2016. Como a internet das coisas atinge várias áreas, é importante contar com padrões determinados, assegurando que dispositivos desenvolvidos por qualquer fabricante possuam integração com toda plataforma existente. Rede de dados móveis: a melhoria das conexões de redes móveis visando assegurar o grande tráfego de dados, cobrir o máximo de localidades possível e consumir a menor quantidade de energia, são questões muito relevantes, e é onde entra a quinta geração (5G), padrão em pleno desenvolvimento, com grande possibilidade de atender ainda melhor a internet das coisas (JÚNIOR; GIMENEZ, 2016). Software: todos os mecanismos precisarão de, no mínimo, uma camada de software, para atender aplicações de pequeno tamanho como um simples troca de dados entre dispositivos e interfaces gráficas para cliente, até plataformas elaboradas, como APIs (Application Programming Interfaces), para conexão de dispositivos e sistemas.

Segurança e privacidade: considerando o grande conjunto de dados que trafegam na rede, particulares ou não, requisitos como a autenticação de usuários, o controle de acesso e a criptografia de dados precisam ser melhorados para impedir que informações importantes sejam roubadas ou acessadas indevidamente. Os governos necessitam observar a legislação referente à internet para reduzir ou evitar qualquer probabilidade de danos para os indivíduos ou empresas (JÚNIOR; GIMENEZ, 2016). d. Certas críticas têm sido feitas ao IOTA e uma delas é com relação ao Tangle. Existem relatos que apontam que a hash da IOTA foi quebrada e mostrou que a criptografia nova ainda possui algumas vulnerabilidades quanto à criptografia usada. Os desenvolvedores criaram a própria versão da função hash e a tendência é que, com o tempo, ela seja aprimorada (SILVA et al.

s. Isso parece bastante aceitável, principalmente na conjuntura da Internet das Coisas, onde os nós correspondem a circuitos integrados dotados de firmwares já instalados (POPOV, 2017). Para expedir uma transação, um nó elege duas outras transações para consentir conforme um algoritmo. Geralmente, estas duas transações podem acontecer ao mesmo tempo e causar conflito; se isso acontecer, não é aprovado. Existe, também, a necessidade da resolução de um problema de criptografia parecido com os que o bitcoin trabalha. Isso é possível com o uso de um nonce - número arbitrário que só pode ser usado uma vez – em que o hash - algoritmo que mapeia dados de comprimento variável para dados de comprimento fixo - dele é encadeado com dados da transação aprovada para adquirir um molde especificado.

A função hash usada no início foi a Curl, sendo trocada posteriormente, pela SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3) (MATA; RODRIGUES, 2018). Ela é tida como o progresso do blockchain, considerando três premissas que se seguem: a primeira é que não existe recompensas na Tangle. Isso pode ser explicado porque, na blockchain, a recompensa pode impossibilitar a realização de transações comuns da Internet das Coisas, sobretudo se estiverem ligadas a valores baixos. Pode acontecer de a recompensa ser maior do que o próprio valor transmitido, o que não faz sentido. E, no caso da blockchain, simplesmente terminar com o sistema de recompensas é inviável, pois, são elas que impulsionam a mineração continuada de blocos (MATA; RODRIGUES, 2018). A maior quantidade de validações de uma transação indica um maior grau de confiabilidade dela.

Ainda, existe a transação, conforme já mencionado, chamada gênesis que simboliza a transação original do sistema e que é validada, de forma direta ou indireta, por todas as outras do DAG (MATA; RODRIGUES, 2018). Cada nó do DAG contém somente uma transação. Quando se considera nós do tipo VST – Verificação Simplificada de Transação – a pesquisa de uma transação chamada s pode ser feita a partir de um tempo uniforme O(1), caso se conheça o nó que possui esta transação. No que se refere à complexidade do tempo, o Tangle é mais eficiente que o Blockchain para fazer pesquisas, pois a complexidade da segunda é maior, sendo igual a: Onde n é a quantidade total de transações que existem no bloco. Essa constatação é comparativa e não depende dos valores absolutos de CB e CT.

Cada incremento na Blockchain analisa n transações uma única vez e cada soma na Tangle está ligada somente a uma transação. Assim, pode-se considerar que CB/n > CT levando-se em conta a própria ideia do cálculo de hash que se precisa realizar. Análise da criptomoeda Tabela 1 – Carteiras diversas Fonte: Encriptus, 2017. A IOTA é, possivelmente, a tecnologia mais inovadora dos últimos tempos. Os riscos mais iminentes são: • Tecnologia bastante nova jovem e, muitas vezes, mal compreendida. Alguns pensam que se trata de algo tão complicado que pode chegar a não funcionar; • Pessoal de desenvolvimento é considerada, por muitos, bastante arrogante. Como já se sabe, eles produziram sua própria função de criptografia. São funções muito sensíveis e já há soluções muito aproveitadas e testadas pela comunidade acadêmica por muitos anos; • Falhas foram percebidas e corrigidas, é possível que surjam outras (ENCRIPTUS, 2017).

Banco digital IOTA – CarrIOTA A palavra "carriota" foi criada há algum tempo no grupo do 'Slack do IOTA'. Gerenciamento de diversas carteiras: é bastante relevante fazer a gestão eficiente e rápida de várias contas de uma só vez. Muitos veem isso como uma particularidade fundamental. A ideia seria fazer o login somente uma vez e acessar as diversas contas. Não é interessante ficar alternando entre múltiplas carteiras. Limitar o acesso da carteira: somente uma senha para fazer a gestão de todas as contas pode deixar o acesso com menor segurança. Seria bastante interessante poder converter de IOTA para euro ou dólar com somente um clique em sua conta (IOTA DIGITAL, 2017). Controle total e segurança plena: o sistema deve possuir controle absoluto do dono da conta sem que pessoas não autorizadas possam acessar a conta e os dados.

Buscando atender todas as condições supracitadas, nasceu uma solução. Ela é uma aplicação autônoma que funciona no próprio hardware, fazendo a gestão das carteiras. É possível ter acesso ao gerente a partir do seu próprio browser. Da mesma forma que as tecnologias anteriores, a rede necessita de uma estrutura de participação para prover proteção a ataque de 34% nos primeiros dias. Graças à arquitetura única da criptomoeda, ela assume o formato de um coordenador até o momento em que os registros sejam capazes de possibilitar a evolução sem precisar de assistência, onde o coordenador ficará desligado. Cada nó observa se o coordenador não está quebrando normas de consenso. Assim, a função do coordenador é fazer a proteção contra os ataques em uma etapa passageira do emaranhado (SOUZA, 2017).

O objetivo da IOTA é instituir uma criptografia leve, como o projeto contribui para o cumprimento dessa promessa? A IOTA é diferente do bitcoin no sentido de não possuir dificuldades com flexibilidade, escalabilidade e não precisa de taxas. Não há uma solução global para todas as dificuldades que os ledgers consigam resolver e, assim, a interoperabilidade é imprescindível, seja para os contratos inteligentes por meio do blockchain ou na Internet das Coisas (SOUZA, 2017). A IOTA pode executar contratos inteligentes? Não, ela foi concebida para possuir o máximo de leveza quanto possível. A completude de Turing acrescenta bastante complexidade e é uma grande dificuldade para grande parte dos equipamentos da Internet das Coisas. Isso chama a atenção para que as plataformas possam operar entre si. A IOTA opera junto com o Ethereum que trabalha com contratos inteligentes.

Quando o bloco alcança o seu limite de dados, quanto à quantidade de hashes que pode ter, ele é fechado e é somado à cadeia de blocos previamente existentes, daí o nome blockchain. Após a construção de um bloco, ele não pode ser modificado e seus dados não podem ser alterados (IOTAFEED, s. d. Os mineiros são incumbidos de processar as transações que dão origem a esses blocos. Quando a pessoa manda uma transação para a rede bitcoin, um mineiro soluciona os enigmas criptográficos contidos nesta transação para somar seu hash ao bloco atual que está sendo desenvolvido. Depois disso, a sua requisição iria ser colocada na fila e solucionada por outra pessoa na rede. Outros benefícios que o Tangle possui em relação ao Blockchain: Proteções descentralizadas: considerando que os usuários da rede são os responsáveis pela sua manutenção, não precisa de mineradores; e por este motivo, não são centralizadas.

Resistência quântica: os desenvolvedores da IOTA determinaram que o Tangle ofertaria um buffer de segurança para cryptocurrencies contra a computação quântica, que poderia deixar vulnerável a segurança no Blockchain. Figura 9 – Assinatura digital que resiste à computação quântica Fonte: Ecoiota, s. d. Quando a IoT estiver em pleno funcionamento, máquinas e dispositivos estarão interconectados e gerenciados pela internet, podendo trocar dados em tempo real, por quase nenhum custo. O emaranhado permite tais transações, de uma forma que o Bitcoin não consegue, por ter escalabilidade reduzida. Figura 10 – Escalabilidade e Usabilidade para Tangle e Blockchain Fonte: Ecoiota, s. d. METODOLOGIA O presente trabalho se alicerça no levantamento bibliográfico de trabalhos disponíveis em meio eletrônico, retirados de trabalhos de conclusão de curso, monografias, dissertações e outras formas que sustentam e conferem robustez ao desenvolvimento da temática adotada.

O Tangle consegue lidar com os ataques advindos de computadores quânticos, diferentemente de outras tecnologias. Ele utiliza a hash SHA-3 e a assinatura digital de Winternitz, o que deixa esta criptomoeda bem à frente da grande maioria das existentes hoje no mercado. REFERÊNCIAS ANDRADE, M. M. Introdução à Metodologia do Trabalho Cientifico: laboração de trabalhos na graduação. Análise de criptomoedas. Disponível em: < http://encriptus. com/pdfs/relatorio%2024-11-2017. pdf >. Acesso em: 23 out. cm. IOTA BRASIL. A criptomoeda para a Internet das Coisas. Disponível em: < http://www. iotabrasil. Quais são as diferenças entre Tangle e Blockchain? Disponível em: < http://iotafeed. com/portugues/index. php/2018/02/09/quais-sao-as-diferencas-entre-tangle-e-blockchain/ >. Acesso em: 03 nov. JÚNIOR, J. C. Internet das coisas e sua evolução para as cidades inteligentes. V SRST – Seminário de Redes e Sistemas de Telecomunicações.

INATEL – Instituto Nacional de Telecomunicações. ISSN 2358-1913. O emaranhado. Traduzido por Marco Aurélio Jr. Versão 1. Disponível em: < https://wiki. helloiota. fgv. br/sites/cef. fgv. br/files/arquivos/1. artigo_feedback_trading_em_cryptos_-_final.