Väitös tietoverkkotekniikan alalta, FM Santeri Paavolainen

Väitöskirjan nimi: IoT and DLT Integration—A Choice of Tradeoffs?

Tohtoriopiskelija: Santeri Paavolainen
Vastaväittäjä: Prof. Valtteri Niemi, University of Helsinki
Kustos: Prof. Jukka Manner, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos
Lectio praecursoria pidetään englanniksi, opponointi ja puolustus pidetään suomeksi.

Lohkoketjujen ja esineiden Internetin yhdistäminen 

Esineiden Internet, Internet of Things (lyhyesti IoT) kattaa yhä enemmän ympäristömme laitteita ja ratkaisuja - niin älylamppu kuin sähköautokin ovat nykyään verkottuneita laitteita joita voidaan valvoa ja hallita etäältä. Lohkoketjut, tunnettu erityisesti kryptovaluuttojen yhteydessä, ovat yksi ns. hajautettujen kirjanpitoteknologioiden (Distributed Ledger Technologies, DLT) toteutusmalli. Lohkoketjujen, tai yleisemmin DLT-ratkaisujen ja IoT-laitteiden yhteistoiminta on ollut myös laajalti tutkimuksen kohteena. 

Tieteellinen tutkimus IoT-DLT integraatiosta on kuitenkin suurelta osin keskittynyt toiminnallisuuden tutkimiseen, eli siihen onko tutkittu käyttötapaus mahdollista toteuttaa ja mitä mekanismeja tai muutoksia se joko IoT-laitteilta tai DLT-järjestelmiltä edellyttää. Erityisesti resurssirajoittuneiden IoT-laitteiden DLT-integraatiossa kohtaamat haasteet eri integraatiomenetelmien resurssivaatimusten ja turvallisuuskompromissien ristiviidakossa ovat jääneet vähemmälle huomiolle. Integraation haasteiden tutkiminen resurssirajoittuneiden laitteiden näkökulmasta on kuitenkin tärkeää, sillä massatuotannossa erityisesti kuluttajatuotteisiin kohdistuva kustannuspaine johtaa väistämättä tilanteeseen, jossa kutakin tehokasta eli kallista Internet-kytkettyä laitetta kohti (esimerkiksi sähköauto) kohti on tuhansia halpoja eli vähäisellä prosessoriteholla ja pienellä tallennustilalla varustettuja laitteita, esimerkiksi vaikka älylamppuja. 

Tässä työssä ollaan tutkittu yleisellä tasolla eri IoT-DLT integraatiomallien haasteita, ja näistä erityisesti on keskitytty IoT-DLT integraation turvallisuutta laajalti käytössä olevalla Ethereum-lohkoketjuteknologiassa ja sen ns. kevytprotokollalla (Light Ethereum Subprotocol, LES). Tutkimuksessa on kuvattu ns. tilahaavoittuvuushyökkäys (state injection attack) jolle erityisesti monesti välittömän valvonnan ulkopuolella olevat IoT-laitteet ovat haavoittuvia. Tilahaavoittuvuushyökkäystä vastaan on kuitenkin mahdollista suojautua, ja työssä käsitellään kahta erilaista mallia joilla LES-protokollaa lohkoketjuintegraatiossa käyttävä IoT-laite voi varmistaa saavansa lohkoketjuun turvallisen ja luotettavan näkymän. Kokonaisuutena tutkimus kohdistaa huomion turvallisuusriskeihin IoT-DLT-integraatiossa, mutta myös tarjoaa kehittyneempiä mekanismeja näiden riskien hallintaan.

Avainsanat: DLT, lohkoketjut, hajautetut järjestelmät, turvallisuus, IoT, Internet of Things

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas