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Il report descrive una piattaforma in cloud (Lambda Service), che implementa sistemi di firma elettronica qualificata e memorizzazione su blockchain della transazione di firma e dei metadati del documento firmato. L’uso della blockchain, in questo caso, consente di definire con certezza l’esistenza di un documento a partire da una particolare istante temporale; l’uso della firma qualificata a norma eIDAS, fornisce gli attributi di autenticità, integrità e non ripudio al documento elettronico. Nel report viene analizzato l’utilizzo della firma qualificata, in ambiente dove la documentazione stampata rimane una prassi comune e vengono introdotti dei meccanismi e delle modalità operative per le firme PAdES che permettono il mantenimento del valore legale del documento firmato anche se stampato. Viene inoltre introdotta una modalità operativa, che permette il recupero on-line dei documenti firmati, in modo trasparente per l’owner dei documenti stessi, con una forte garanzia rispetto al tema del trattamento dei dati personali (GDPR).

Il report riporta lo studio sulla possibilità di implementare un algoritmo di consenso che sia BFT (Byzantine Fault Tolerance) su blockchain di nuova generazione, nativamente suddivise in shard indipendenti. In particolare si vuole che i diversi shard possano riconciliare le loro transazioni e comunicare tra loro. Nel report viene descritto un protocollo di consenso che permetta la realizzazione di blockchain in grado di gestire un alto numero di transazioni al secondo, con una struttura distribuita e sicura. I parametri del protocollo si adattano dinamicamente allo stato della blockchain, permettendo elevata scalabilità.

Il report presenta le principali tecniche che vengono adottate per aumentare la scalabilità di alcune piattaforme blockchain, come l’uso di grafi aciclici diretti (DAG), l’off-chain state channel, Segregated Witness (SegWit), la concorrenza e lo sharding. Quest’ultima
risulta essere la proposta più promettente, in quanto rappresenta una buona soluzione per i problemi sia di prestazione sia di scalabilità. Nel report viene dunque approfondita la tecnica dello
sharding e viene fornita una descrizione di alcune delle piattaforme attive o in via di sviluppo che la utilizzano, eventualmente in combinazione con altre tecniche.

Il report riporta un’analisi che evidenzia come ai fini del funzionamento, sicurezza ed efficienza di una blockchain, risulta utile avere pieno controllo dei protocolli crittografici implementati e del design dei microprocessori integrati in essa. L’analisi ha inoltre previsto dapprima l’identificazione di tali protocolli, individuando le operazioni base richieste ad un processore affinché essi possano essere eseguiti correttamente

Il report riporta le diverse piattaforme hardware specializzate nell’implementazione di primitive crittografiche. Dal report è possibile osservare che qualsiasi SoC che implementi RV32I, MB-Lite o OpenRISC, è in grado, tramite software, di garantire il corretto funzionamento delle primitive crittografiche . Vengono infine trattati coprocessori specifici che permettono l’implementazione anche a livello hardware.

Il Report evidenzia come è stata condatta l’attività di studio e sviluppo dell’Applicazione Web con le funzioni generali di gestione del sistema, da parte dell’utente finale tramite la visualizzazione dei consumi energetici sia come singola entità e sia come membro facente parte di una comunità energetica.
L’attività di studio si è focalizzata sul rendere accessibile tramite interfaccia utente:

  1. gli strumenti offerti dalla blockchain Quadrans;
  2. lo Smart Contract dei consumi energetici;
  3. l’integrazione con il Lambda Service per dimostrare la validità legale dei consumi energetici scritti immutabilmente all’interno della blockchain Quadrans.

Il Report evidenzia come è stata condatta l’attività di progettazione ad alto livello del sistema evidenziando la convenienza di usare una blockchain pubblica e di disegnare l’intera soluzione attorno ad essa. Inoltre l’attività di studio si è focalizzata sulle operazione di trattamento, verifica e memorizzazione dei dati mediante uno smart contract, responsabile della gestione delle autorizzazioni e delle corrispondenza tra le entità coinvolte (amministratore, utenti, devices e sensori). Lo smart contract è stato sviluppato considerando sicurezza ed affidabilità;

Il Report evidenzia come è stata condatta l’attività di progettazione elettrica di una scheda (PN00120), basata su Radio micro-controllore Texas Instruments CC1310, in grado di svolgere le funzioni di trasmissione/ricezione wireless su canale radio 868 Mhz e di controllo di un sistema IoT in grado di misurare i valori di tensione e corrente su una linea elettrica in BT e AC. 

Il Report evidenzia anche come è stata condatta l’attività di sviluppo di un firmware, per microcontrollore CC1310, in grado di implementare le funzionalità di:

  1. “radio-concentratore”, i.e. dispositivo in grado di raccogliere dati proveninenti da più “nodi periferici” della rete radio, ed interazione con un dispositivo “gateway IoT-Blockchain” che consente di inoltrare all’interno del layer blockchain i dati ricevuti tramite il canale radio, firmando le transazioni di invio “on-device” ed “off-line” al fine di offrire le massime garanzie sull’integrità e l’autenticità del dato rilevato;
  2. monitorare l’assorbimento di potenza su una linea elettrica BT e AC, ed inviare periodicamente tali rilevazioni al concentratore di rete. Oltre alle funzionalità di invio dati, il firmware sviluppato prevede delle funzionalità per eseguire una procedura di pairing (associazione) ad uno specifico concentratore.

Autori

Davide Costa
Blockchain Engineer
Jacopo Grecuccio
Hardware and Firmware Engineer
Laura Cappello
Energy Law
Marco Crotta
Software Architect

Smart Cities and Communities and Social Innovation

EnergyChain è la DApp del progetto di ricerca “the Learning Meters Network” promossa dal Ministero dell’Università e della Ricerca 

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