Die Autoren von RoboComm: A DID-based scalable and privacy-preserving Robot-to-Robot interaction
over state channels schlagen ein System namens RoboComm auf Basis dezentralisierter Identitäten (DID) für sichere und datenschutzwahrende Interaktionen zwischen Robotern vor. Es adressiert Herausforderungen in Multi-Roboter-Systemen, wo Roboter verschiedener Organisationen einander nicht vertrauen. Aktuelle Blockchain-Lösungen leiden unter begrenzter Transaktionsverarbeitung und offenbaren Roboterdaten öffentlich. RoboComm nutzt Self-Sovereign Identity (SSI) und verifizierbare Credentials (VCs), damit sich Roboter unabhängig voneinander ohne Drittanbieter authentifizieren können. VCs speichern private Roboterdaten auf der Roboterhardware, im Gegensatz zu Blockchain-Ansätzen.
Zur Verbesserung des Durchsatzes verwendet RoboComm State Channels für Off-Chain-Nachrichtenaustausch. Die Blockchain wird nur zur Streitbeilegung oder Schließung von Kanälen genutzt. Dieses Blockchain-gestützte System gewährleistet Vertrauenswürdigkeit ohne die Single-Point-of-Failure-Schwachstellen zentralisierter Systeme. Die Architektur besteht aus einer Layer-1-Blockchain (z. B. Quorum) mit Smart Contracts und einer Layer 2 aus Robotern. Roboter derselben Organisation kommunizieren Peer-to-Peer, während Full Nodes aktuelle Blockchain-Informationen verwalten. Bekannte Aussteller stellen VCs bereit, wobei die Zuordnung Aussteller-Organisation geheim gehalten wird, um Linkage-Angriffe zu verhindern.
Ein wichtiger Anwendungsfall ist die Peer-to-Peer-Energieübertragung. Roboter mit überschüssiger Batteriekapazität können Roboter mit niedrigem Ladezustand aufladen, wobei DIDs zur Authentifizierung und VCs zur Verifizierung verwendet werden. Die Energieübertragung erfolgt in Phasen: Robotererkennung mittels Beacon-Nachrichten, Roboterselektion basierend auf dem Credit Score, Kanalaufbau und Energieübertragung über Off-Chain-Transaktionen sowie Kanalschließung mit On-Chain-Abrechnung. Digital von jedem Roboter signierte Off-Chain-Transaktionen aktualisieren die Energielevel und Credit Scores. Ein Pay-per-Unit-Modell fördert ehrliches Verhalten.
Die Streitbeilegung behandelt betrügerische Roboter, indem sie es dem ehrlichen Teilnehmer ermöglichen, während einer Challenge-Periode Beweise für den rechtmäßigen Zustand vorzulegen. Unbeabsichtigte Streitigkeiten aufgrund von Offline-Robotern werden durch Übermittlung der letzten signierten Transaktion gelöst. Anreize (Erhöhung des Credit Scores) und Strafen (Senkung des Credit Scores) fördern ehrliches Verhalten. Das System wurde mit Consensys Quorum, libp2p und Solidity implementiert und zeigt Machbarkeit und Skalierbarkeit mit niedrigen Transaktionszeiten und minimalem Speicheraufwand. RoboComm bietet eine skalierbare, datenschutzwahrende Lösung für eine florierende Roboterökonomie.