An IoT-sensor with security capabilities for acting on a blockchain architecture-based food traceability system

Abstract

Background: Food Traceability Systems (FTS) has found on IoT a powerful tool for guaranteeing the track of products or raw materials in any production stage, because it is highly interoperable, scalable, open, and ubiquitous. IoT has become an adaptable technology to any context for collecting and transmitting data, whether to analyze or to inform the stakeholders. Moreover, its main purpose is to keep the customer informed about the innocuity and quality of the product with transparent data. FTS has security mechanisms for production processes, with different security levels that give high or low reliability according to the technology used. Those low levels extend the opportunities to commit fraud or to ignore security issues on IoT-based production chain. The reasons above allow concluding that, until today, there is an information system in the FTS, but it is not a completely secure system. For this reason, it is necessary to search and sort these security issues. Since emerging technologies as Blockchain can solve the majority of security problems present on IoT ecosystems through Blockchain-IoT BIoT architectures. Aims: This thesis aims to design and development a BIoT-Sensor (BIoTS) that provides data transparency and integrity in the storage and transmission information process without needing an intermediary device (Hub) in the transport layer within IoT architecture. This new BIoTS has the specific capabilities to act as a primary source of reliability and certification in FTS based on the BIoT architecture. Moreover, it will have the capacity to participate as a Miner within the Blockchain network.

Antecedentes: Los sistemas de trazabilidad de alimentos (FTS, siglas en inglés) han encontrado en el internet de las cosas (IoT), una poderosa herramienta para garantizar el seguimiento de los productos o a las materias primas en cualquier etapa de producción, porque es altamente interoperable, escalable, abierta y ubicua. IoT se ha convertido en una tecnología adaptable a cualquier contexto para recopilar y transmitir datos, ya sea para analizarlos o para informar a los interesados. Además, su principal objetivo es mantener al cliente informado sobre la inocuidad y la calidad del producto con datos transparentes. Los FTS cuentan con mecanismos o elementos de seguridad para los procesos de producción, con diferentes niveles de seguridad que dan una alta o baja fiabilidad según la tecnología utilizada. Esos bajos niveles amplían las oportunidades de cometer fraude o de ignorar los problemas de seguridad en la cadena de producción basada en IoT. Las razones anteriores permiten concluir que, hasta hoy, existe un sistema de información en los FTS, pero no son un sistema completamente seguro. Por esta razón, es necesario buscar y resolver estos problemas de seguridad. Ya que las tecnologías emergentes como Blockchain pueden resolver la mayoría de los problemas de seguridad presentes en los ecosistemas de IoT a través de las arquitecturas Blockchain-IoT BIoT. Objetivos: Esta diseratación tiene como objetivo diseñar y construir un dispositivo BIoTSensor (BIoTS) que proporcione integridad y transparencia de datos en el proceso de almacenamiento y transmisión de información sin necesidad de un dispositivo intermediario (Hub) en la capa de transporte de la arquitectura IoT. Este nuevo BIoTS tiene las capacidades específicas para actuar como fuente primaria de fiabilidad y certificación en FTS basado en la arquitectura BIoT. Además, tendrá la capacidad de garantizar la participación como Miner en una red Blockchain.