Wie würde Blockchain in die Raumfahrt integriert werden? Wurden schon Methoden vorgeschlagen?

Ich werde nicht argumentieren oder Meinungen über den Wert der Anwendung der Blockchain-Technologie in der Luft- und Raumfahrt abgeben, aber die NASA bietet Geld an, wenn Sie einen Weg finden, dies zu tun.

Die SBIR-Zuschüsse der NASA 2019 beinhalten einen Vorschlag für Blockchain, wie er auf den Fokusbereich Luft- und Raumfahrt 23 T11.03 angewendet wird . Es gibt zwei Bereiche, die speziell auf Blockchain ausgerichtet sind.

Die erste ist für große Projekte. Die Grundvoraussetzung ist, dass große Projekte wie zum Beispiel das Space Shuttle den Einsatz von Model Based Systems Engineering erfordern, um den Überblick über Tausende von Menschen in mehreren Organisationen zu behalten, die Millionen von Entscheidungen treffen. Wenn Blockchain verwendet werden könnte, um eine Art unveränderliches Versionskontrollsystem des Designs zu erstellen, wäre das cool.

Der zweite Bereich ist eher eine Etherum-Version von Blockchain. Die Idee ist, die Nutzung von Bodenstationen auf der Grundlage von Smart Contracts wie in Ethereum zu planen.

Wenn Sie den SBIR-Vorschlag sehen möchten: Stellen Sie sicher, dass Sie Fokusbereich 23 ganz öffnen oder laden Sie hier das kurze PDF herunter , das beginnt:

Blockchain-Lösungen können allen NASA-Missionsdirektionen und funktionalen Organisationen zugute kommen. Die NASA-Aktivitäten könnten durch die Blockchain-Unterstützung einer stärker automatisierten Erstellung, Ausführung und Abschlussüberprüfung wichtiger Vereinbarungen, wie z. B. internationale, Lieferketten- oder Datennutzung, erheblich effizienter und risikoärmer werden.

Eine Blockchain ist ein dezentralisiertes Online-Aufzeichnungssystem oder Ledger, das von einem Netzwerk von Computern verwaltet wird, die Transaktionen mit etablierten kryptografischen Techniken verifizieren und aufzeichnen. Eine Blockchain ist eine Datenstruktur, die es ermöglicht, ein konsistentes, digitales Datenbuch zu erstellen und es in einem Netzwerk unabhängiger Parteien zu teilen. Die Blockchain-Distributed-Ledger-Technologie kann zu einem Schlüsselfaktor für die digitale Transformation werden und Peer-to-Peer-Transaktionen ermöglichen, ohne dass Vermittler oder vorab etabliertes Vertrauen erforderlich sind. Blockchain wurde ursprünglich entwickelt, um digitale Währungstransaktionen zu unterstützen. Jetzt wird die Anwendung von Blockchain für andere Finanzdienstleistungen, Softwaresicherheit, Internet der Dinge, Teileverfolgung (Lieferkette), Vermögensverwaltung, intelligente Verträge, Identitätsprüfung und vieles mehr untersucht.

Die NASA sucht nach innovativen Lösungen mit Blockchain, die die betriebliche Effizienz erheblich verbessern würden, indem sie eine einzige, unveränderliche „Quelle der Wahrheit“ bereitstellen, die von allen autorisierten Parteien eingesehen und von automatisierten Berichts- und Verifizierungssystemen verwendet werden kann. In Phase I soll eine Konzeptstudie für eine Blockchain-basierte Lösung für eine der beschriebenen NASA-Herausforderungen dokumentiert werden. Dies muss eine klare Erläuterung der Vorteile einer Blockchain-Lösung gegenüber alternativen Lösungen beinhalten. In Phase II ist das Ziel, ein Prototypsystem zu liefern. In diesem Aufruf sucht die NASA Blockchain-basierte Lösungen nur für die folgenden zwei NASA-spezifischen Herausforderungen:

Blockchain ist eine sehr schlechte Lösung für ein spezifisches Problem: Das Erreichen eines Ledger-Konsenses zwischen einer großen Anzahl von Agenten, wenn ein erheblicher Anreiz besteht, die Aufzeichnung zu beschädigen, und die Einträge im Ledger direkt miteinander zusammenhängen.

Dies passt nicht gut zu einer Satelliten-Ephemeride. Eine relativ kleine Anzahl von Agenten fügt dem System Datensätze mit einer relativ niedrigen Rate hinzu, die Datensätze sind voneinander unabhängig, und niemand, der am Starten oder Verfolgen von Satelliten beteiligt ist, hat einen Anreiz, den Datensatz zu beschädigen.

Zum Schutz vor versehentlicher oder böswilliger Beschädigung einer Satelliten-Ephemeriden-Datenbank funktioniert ein einfacher SHA-2- oder SHA-3-Hash. Etwas Komplexeres braucht es nicht.

Wer Blockchain als Teil eines Ephemeridensystems vorschlägt, jagt Schlagworten hinterher, ohne die technischen Anforderungen des Systems zu berücksichtigen.

Sogar das US-Heimatschutzministerium scheint zu verstehen, wie selten Blockchain die richtige Lösung für ein Problem ist :

Im Weltraum ist Bandbreite ein Premium-Gut. Die Blockchain-Technologie behandelt Bandbreite schlimmer als Dreck. JEDER erhält eine vollständige Kopie der gesamten Blockchain, ob er sie braucht oder nicht – und Satelliten stehen nur selten miteinander in Kontakt. Sie stehen in Kontakt mit Bodenstationen und diese Stationen sind teuer im Betrieb.

Sie werden die DSN-Einrichtungen mit ihren 20-Meter-Deep-Space-Antennen nicht nur einsetzen, um jeden einzelnen Satelliten mit Ihrer Blockchain zu synchronisieren und alle Daten über das gesamte Netzwerk zu übertragen, unabhängig davon, ob der Satellit es jemals verwenden wird oder nicht. Blockchain ist streng an ein Peer-to-Peer-Netzwerk gebunden, und DSN ist durch und durch zentralisiert.

Der Datenaustausch mit Satelliten kann durch Public-Key-Kryptografie verwaltet werden, und die Einrichtungen, die eine Kommunikation ermöglichen, sind selten und so gering, dass Sie sich keine Sorgen über zufällige Hacker machen müssen, die sich vom Boden direkt mit den Satelliten verbinden. Das Risiko, den DSN zu hacken, besteht immer noch, aber er ist gut geschützt, und – wie gesagt, seine Bandbreite ist ein kostbares Gut und wird daher genau überwacht – es gibt lebende Leute, die ihn lesen und verwenden, also wenn irgendetwas „Rogue“ war eingeschlichen werden, sie würden es sehen.

Allerdings könnte die Blockchain-Technologie mit einer korrekt definierten „Wert“-Funktion (sicherlich kein bedeutungsloser Kryptographie-Speicherplatz) eine Chance haben, mit autonomen Sondenschwärmen zu arbeiten. Eine Sonde, die beispielsweise den „interessantesten“ Satz von Anzeigen findet, kann den Schwarm anweisen, eine bestimmte Operation durchzuführen – z. B. mit dem Scannen eines bestimmten Bereichs zu beginnen. Die Sonden sind so konzipiert, dass sie in ständigem Kontakt bleiben, und sie müssen nicht die gesamte Blockchain halten, sondern nur den neuesten Teil – es besteht keine Gefahr, dass sich gegnerische Parteien einmischen; Sie haben keinen angemessenen Echtzeitkontakt mit der Erde und dürfen autonom operieren.

Dies ist immer noch nur etwas, das als lose Ideen und Projekte zwischen Wissenschaftlern hin und her geworfen wird - es werden keine tatsächlichen Vorschläge für Schwarmmissionen in Betracht gezogen. Und für LEO-Schwärme (z. B. CubeSats) brauchen die Satelliten keine Autonomie, Entscheidungsfindung darüber, welcher Satellit „den Schwarm regiert“ – einfach weil sie in Echtzeit vom Boden aus gesteuert werden und Bodensysteme diese Entscheidungen treffen können. Und während der Schwarm den Befehl auf Peer-to-Peer-Basis verteilen kann, benötigt er dafür keine Blockchain.

Hinweis: Dies ist eine rechthaberische Antwort.

Ich bezweifle, dass Blockchain im herkömmlichen Sinne , bei der die Merkle-Wurzel Transaktionsdaten (Gelddaten) enthält, für die Raumfahrt sinnvoll ist. Es ist eine Pump-and-Dump-Operation, die schon vor langer Zeit hätte sterben sollen, es aber nicht getan hat, weil die Leute es benutzen, um mit denen Geld zu verdienen, die dumm sind. Die ganze Idee hinter dem „Mining“ der Überprüfung von „Transaktionen“ wäre für Hardware im Weltraum umständlich.

Stegreif-Fallstudie: Blockchain für etwas anderes als Geld?

Das einzige, was ich sehen konnte, ist Blockchain in einem nicht konventionellen Sinne (möglicherweise verfolgen Sie Impulsmanöver, als wären sie Geld), aber es macht in unserer derzeitigen Größenordnung wirklich keinen Sinn. Nehmen wir zum Beispiel an, wir hätten eine große Anzahl von Satelliten, vielleicht ein Cube-Sat-Netzwerk mit 1000 Knoten (das ist immer noch eine Mikroskala), und wir brauchten sie wirklich, um sicherzustellen, dass alle Manöver (Transaktionen), die sie durchgeführt haben, sich selbst positionieren in Übereinstimmung mit dem Würfel-Sat-Schwarm. Vielleicht sendet jeder Cube-Sat bei jedem Manöver eine Nachricht an einen Handler auf der Erde, erstellt die Transaktionsblöcke und erstellt eine Blockkette, in der jeder Satellit die vollständigen Impulsbewegungen aller anderen Satelliten vom Start bis zum aktuellen Zustand verfolgen kann Vektoren.

Probleme

Durchschnittliche Blockgröße 0,66 Megabyte Die durchschnittliche 24-Stunden-Blockgröße in MB. Transaktionen pro Tag 212.753 Transaktionen Die Gesamtzahl der bestätigten Bitcoin-Transaktionen in den letzten 24 Stunden. Mempool-Größe 1.774.772 Bytes Die Gesamtgröße der Transaktionen, die auf Bestätigung warten.

Quelle: https://www.blockchain.com/en/charts

Dies erfordert jedoch wiederum Rechenleistung – eine Menge davon, die mit jedem einzelnen Tag und jedem einzelnen Manöver, das der Kette hinzugefügt wird, skaliert wird. Während Sie die Blockchains nach der ersten Berechnung zwischenspeichern und additive Berechnungen durchführen können, um die Komplexität zu verringern. Dies würde viel strahlungsgehärteten Speicherplatz erfordern, der nicht einmal ein bisschen Korruption verkraften kann (Blockketten-Caches sind nicht strahlungsgehärtet).

Vorteile?

Auf der positiven Seite haben Sie jedoch jetzt 1000 Satelliten, die auf unbestimmte Zeit wissen, wo sich die anderen befinden. Wenn ein Satellit für eine Weile bis zu dem Punkt ausfällt, an dem der Speicher entleert ist (vollständiger Leistungsverlust), kann die Einstellung wiederhergestellt werden, indem die Verbindung zur Blockchain wiederhergestellt und der Cache erneut berechnet wird. Dies ist nur ein Beispiel für eine potenzielle Blockchain-Nutzung im Weltraum. Ich bin sicher, dass sich andere Leute etwas viel Besseres einfallen lassen könnten. Es gibt jedoch konventionellere Möglichkeiten, die Lage in Echtzeit zu korrigieren (Beschleunigungsmesser usw.). Normalerweise ist der direkte mathematische Ansatz besser in Bezug auf die Softwarekomplexität (Ausführungszeit), die Speicherkapazität (wie viel Sie zwischenspeichern müssen) und die Gesamteffizienz. Warum nicht einfach die Zustandsvektoren jedes Satelliten senden, berechnet aus der Geschwindigkeit, wie sie von den gecachten Sternen jeden Tag positioniert wird?

Ich denke wirklich, dass es auf die Tatsache zurückgeht, dass wir noch keine Verwendung dafür gesehen haben. Andere Ideen wie diese können ebenfalls nützlich sein, aber auch hier handelt es sich um ein Makrokonzept. Wir befinden uns immer noch auf der Seite einer Mikro-Spacex-Welt.

Hier ist eine Quora-Antwort (ja, ich weiß, ew) über die Verwendung von Block-Chain in Nicht-Geld-Situationen:

https://www.forbes.com/sites/quora/2017/11/17/what-is-blockchain-used-for-besides-bitcoin/#59bc6cf2446e

Es deckt tatsächlich viele der wahren Verwendungen ab, die aufgetaucht sind:

• Wahlbetrug erkennen.
• Volkszählungen.
• Währung, die in Krisenzeiten keine Bürokratie braucht.

Meistens haben sie sich in Bereichen als vorteilhaft erwiesen, in denen Daten leicht falsch dargestellt werden – wie in Szenarien mit viel Betrug oder der Fähigkeit für Menschen, sich „die Hände schmutzig zu machen“. Ich denke, das könnte sich bis zu einem gewissen Grad auf den Weltraum erstrecken, aber auf welche Weise, konnte ich nicht sagen.

Obwohl nicht direkt „Raumfahrt“, wird die Blockchain-Technologie sehr bald (wenn nicht bereits) in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt: zur Echtheitsprüfung von Komponenten.

Viele Luft- und Raumfahrtkomponenten sind sehr teuer, werden in geringen Stückzahlen produziert und sind auf lächerliche Toleranzen ausgelegt. Besonders in der Flugzeugindustrie kann der Verkauf gefälschter Teile oder das Abfangen echter Teile und das Hinzufügen von Fälschungen lächerlich profitabel sein. Ohne zerstörende Prüfung ist es schwierig zu sagen, ob ein Teil tatsächlich aus der beworbenen Legierung besteht, auf die richtige Toleranz gefräst oder nach einer bestimmten Spezifikation zertifiziert ist. Außerdem kann der Käufer die Qualität jedes Teils nicht realistisch unabhängig überprüfen, das wäre zu teuer.

Eine Lösung vom Blockchain-Typ würde in der Fälschungsschutzanwendung sehr gut funktionieren. Am Ende stehen viele Anbieter, komplexe, nicht vertrauenswürdige Lieferketten und lebenswichtige Anwendungen. In der Lage zu sein, zu überprüfen, ob ein Teil das ist, wofür es beworben wird, und in der Lage zu sein (Ledger-Stil), eine ununterbrochene CoC zu verifizieren, sind Dinge, die Blockchain leisten kann.

Im Oktober besuchte ich auf einer Konferenz einen Vortrag über Blockchain-Anwendungen in der Raumfahrtindustrie. Der Redner (jemand aus dem Büro von PWC Space Practice) listete einige mögliche Anwendungsfälle auf. Diese werden in diesem Whitepaper ausführlicher beschrieben .

Beachten Sie, dass dies nur eine Liste der Dinge ist, über die der Redner gesprochen hat, und dass ich keine Meinung zum Wert der Vorschläge ausdrücke.

1. Weltraumfinanzierung: Token-basierte Finanzierung für Weltraummissionen/Startups durch ICOs
2. Weltraum-Asset-Tokenisierung: Krypto-Token-basierter Besitz von Weltraum-Assets wie Raumfahrzeugen, EO-Daten, ...
3. Beschaffung in der Raumfahrtindustrie: Ermöglichung eines starken Audit-Trails für alle Beteiligten. Effizientere Beschaffung mit automatisierten Zahlungen durch Smart Contracts
4. Manufacturing Supply Chain Management: mehr Transparenz und Rückverfolgbarkeit im Fertigungsprozess.
5. Sichere Satellitenkommunikation: Satelliten als Blockchain-Knoten für die Datenverarbeitung und Datenspeicherung im Weltraum.

Diese Antwort ist weit hergeholt, aber laut Apollo Guidance Computer Restored, Used to Mining Bitcoin wurde ein Apollo Flight Computer verwendet, um Blockchain selbst zu implementieren!

Der Artikel beginnt:

Manche Menschen verändern die Welt mit Technologie. Manche Menschen nutzen Technologie, um die Welt zu verändern. Und einige Leute finden Wege, Bitcoin auf wirklich, wirklich, wirklich alten Computern abzubauen.

Der alte Computerrestaurator und offensichtliche Enthusiast der Bitcoin-Programmierung, Ken Shirriff, hat dies zu einer Art Gewohnheit gemacht, nachdem er zuvor herausgefunden hatte, wie man Bitcoin-Mining auf einem alten IBM 1401 durchführt , und sogar eine Methode zum Durchführen von BTC-Hashing mit Bleistift und Papier ausgearbeitet hatte . Jetzt hat er sich einer neuen Herausforderung gestellt – der Durchführung von BTC-Berechnungen mit einem Apollo Guidance Computer.

und dann

Der AGC verwendete, wie die meisten Computer der 1960er Jahre, Magnetkernspeicher und speicherte jedes Bit in einem winzigen magnetisierten Ferritring. Da der Kernspeicher ziemlich sperrig war, hatte die AGC nur 2 K Wörter (ungefähr 4 K Bytes) RAM. Das Adressierungsschema der AGC machte die Sache komplizierter, da Sie nur auf 256 Wörter zugreifen konnten, es sei denn, Sie verwendeten einen unbequemen Bankwechselmechanismus. Das Problem besteht darin, dass der SHA-256-Algorithmus acht (32-Bit) Hash-Werte, eine Nachrichtentabelle mit 64 Wörtern und 8 Wörter Zwischenwerte verwendet. Allein diese drei Arrays verbrauchten 240 AGC-Wörter und ließen etwa 16 Wörter für alles andere übrig (temporäre Werte, Subroutinen-Rücksprungadressen, Schleifenzähler, Zeiger usw.). Ich schaffte es, alles in eine Bank zu bringen, indem ich diese 16 Wörter mehrfach wiederverwendete Zwecke,