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Current research in identity management is focusing on decentralized trust establishment for distributed identities. One of these decentralized trust models is Self-Sovereign Identities (SSI). With SSI each entity should be able to independently present and manage provable information about itself as well as request and review evidence from other entities. Using a distributed blockchain, information for verifying the authenticity of this evidence can be obtained from any other entity. This concept can be used not only for people, but also for authentication and authorization during the life cycle of devices in the Internet of Things (IoT). This paper presents an SSI-based concept for authentication and authorization of IoT devices among each other, intended to contribute to the change in trust on the internet. The SSI methodology employing a blockchain offers the possibility to establish mutual trust and proof of ownership without relying on any third party. The paper describes the concept, offers a reference implementation, and gives a discussion of the approach.
As economies are getting more and more interconnected, the importance of the global logistics sector grew accordingly. However, both structural challenges and current events lead to recent supply chain disruptions, exposing the vulnerabilities of the sector. Simultaneously, blockchain has emerged as a key innovative technology with use cases going far beyond the exchange of virtual currencies. This paper aims to analyze how the technology is transforming global logistics and its challenges. Therefore, six use cases, are presented to give an overview of the technological possibilities of blockchain and smart contracts. The analysis combines theoretical approaches from scientific journals and combines them with findings from real-world implementations. The paper finds that the technology can change supply chain design fundamentally, with processes and decisions being automated and power within supply chain structures changing. However, implementations also face technological, environmental, and organizational challenges that need to be solved for wide-spread adoption.
Bisher gibt es keine einwandfreie manipulationssichere Nachweisführung für klimafreundlichen „grünen“ Wasserstoff und der damit möglichen Nachverfolgung der Herkunft vom Erzeuger erneuerbarer Energien bis zum Endverbraucher, sodass die gesamte Supply Chain des „grünen“ Wasserstoffs nicht im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit dargestellt und in einem sicheren und transparenten Markt abgebildet werden kann. Mit einer geeigneten Blockchain kann dieses Problem gelöst werden, die darüber hinaus weitere noch nie dagewesene Mehrwerte für die Supply Chain des „grünen“ Wasserstoffmarktes und für den nachhaltigen Strukturwandel insgesamt bietet und deren Entwicklung demnächst im Rahmen des Förderaufrufs „Technologieoffensive Wasserstoff“ innerhalb der Forschungsförderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung startet.
More than 10 years after the invention of Bitcoin, the underlying blockchain technology is having an increasing effect on today’s society. Although one of the most popular application areas of blockchain is still the field of cryptocurrencies, the technological concepts are crossing into further application domains such as international supply chains. Fast-changing markets, high costs of time and risk management as well as biased relationships between the actors pose big challenges to an appropriate supply chain management. Based on a case study about sensor tracking, this paper explores the potential impact of blockchain on small and medium enterprises within an international supply chain. We will show that blockchain technologies offers a high potential to reduce inequalities of power relations between involved actors within supply chains. To achieve this, the requirements for the use of blockchain in supply chain management will be analyzed by means of a conducted case study and an expert survey of the companies concerned.
Diese Studie analysiert die Verwendung von Narrativen in drei Blockchain-Projekten im Hinblick auf institutionellen Wandel. Es wird aufgezeigt, wie Blockchain-Projekte Cyberpunk-Narrative nutzen, um einen institutionellen Wandel herbeizuführen. Ein kontrastierender Fall ohne Cyberpunk-Narrative verdeutlicht die interpretative Offenheit der institutionellen Eigenschaften von Blockchain-Technologien im Wettbewerb um Deutungshoheit. Die Untersuchung vertieft das Verständnis der Rolle fiktionaler Erzählungen für das Framing von Innovationen im Kontext institutionellen Wandels und zeigt, dass Greimas' Aktantenmodell für die Frame-Analyse geeignet ist.
Digital Power of Attorney catalyzed by Software Requirements for Blockchain-based Applications
(2022)
Blockchain Technology (BT) with so-called web3 is at an inflection point between new sub-theme hypes and world-wide industrialization over last three years thanks to large companies like MicroStrategy [1], Facebook [2] and several Venture-Capital formations [3] who are already fighting over market share and community growth. Our work represents insights from Literature-based Software Requirement (SR) elicitation for a specific Blockchain-based Application, which is creation, managing and control of digital Power of Attorney (POA). The context of POA is not only a financial driven use-case it is by far a heavy weight universal legal transaction. We use a morphological box and reduced PRIMS-P to synthesis a generic specification for further Blockchain-based Application development. Formulated SRs in POA context are reflected on our core actors which are Grantor and authorized, trusted, external Entities. Proposed characteristics for relationship and effects are visualized in a reference model originally used in digital platform ecosystems [4]. This design and modelling approach facilitated closing discussion of BT and its future eCommerce perspective.
In dieser Forschungsarbeit wird ein Überblick darüber gegeben, wie Grafikdaten eines NFT auf der Blockchain gespeichert werden können. Es werden verschiedene Ansätze untersucht und vorhandene Projekte analysiert. Dabei werden vor allem die Aspekte Sicherheit, Ressourcen und Anwendbarkeit betrachtet. Mithilfe einer Testumgebung werden die recherchierte Ansätze vergleichbar, wobei sich in der Arbeit auf skalierbare Vektorgrafiken (SVG) konzentriert wird. Letztendlich zeigt sich, dass es für simple SVG sinnvoll ist, ihren Code als String oder auch in Base64 codiert im NFT selbst abzulegen. Für komplexere Grafiken wird ein Ansatz mit einem Smart Contract empfohlen, um die Kosten pro NFT zu reduzieren. Die Vorgehensweise, die Grafikdaten durch eine Funktion wiederherzustellen, eignet sich außerdem auch für Ansätze, die nicht auf Vektor Grafiken bauen. Es zeigt sich, dass durch einen gewissen Mehraufwand durchaus NFT und Grafikdaten auf der Blockchain abgelegt werden können und kein Risiko durch die Trennung zwischen On- und Off-Chain eingegangen werden muss.
Dynamic object roles and corresponding contexts can model complex applications with higher-level abstraction. These abstracted applications can be used in wider areas such as financial institutions, health care, and supply chain network. Role management which consists of the creation of role objects, and binding role object between core objects still suffers from non-intrusive logging-monitoring, auditing, and resilient data source for role-based applications. Moreover, immutable smart contracts cause problems concerning bug fixing and maintenance without dynamic binding to new smart contract objects. An object that is created from a smart contract (contract class) can be transparently attached to a role object utilizing the Role Object Pattern (ROP). However, ROP itself does not contain a context definition and context-specific role assignment grouping the definition of smart contract relationships in abstracted data types. In this study, we would like to implement an extended version of the role object pattern called Context-based Role Object Pattern (ContextROP) with an onchain smart contract language called Solidity to solve fundamental problems. To evaluate the proposal, we will implement a use case with the design pattern proceeding with qualitative and quantitative analysis.
Humans started using the principles of insurance thousands of years ago when they lived in tribes in smaller villages. If one of the tribe members were injured, the others would take care of him and his family. The basic principle of insurance is several people covering each other against a particular risk. Today, most people in regions like Europe have access to insurance, while many people worldwide still have no access at all. The cost and accessibility may be improved with a blockchain-based parametric approach. The insurance process in a parametric approach is exclusively based on data, and decisions are made objectively. Blockchain is a necessary and integral part of the approach to create transparency and connect the customer’s and investor’s risk capital. The paper offers an overview of the opportunities and challenges of blockchain-based parametric insurance, a catalog of criteria for such insurance, a description of all components and their interaction for implementation on Ethereum, and a reference implementation of a train delay insurance in Germany.
The topic of soulbound, non-transferable tokens is getting lots of interest within the blockchain space lately as decentralized societies become more tangible with Web3 social media applications and DAOs. In this article, I want to outline how such tokens function, their problems for adoption and standardization, and how they differ from verifiable credentials in the SSI field. As such soulbound assets will likely rely on extended recovery and asset management schemes to become viable identities that safely gain reputation and trust, features like social recovery and contract-based accounting are incorporated. By combining those new technologies and the theoretical crypto-native identity construct, the paper will give an impression of the future user-centric data economy.
Blockchain-Governance wird immer wieder mit der Führung von Unternehmen oder von Nationalstaaten verglichen, obwohl diese sich oft eher als Decentralized Autonomous Organizations (DAOs) definieren. In diesem Beitrag werden rechtliche Konzepte, die den Rahmen für die Entscheidungsfindung in Unternehmen und Staaten bilden, sowie die Grundlagen einer DAO mit der Governance von Polkadot verglichen. Im Ergebnis weist der Staat aufgrund der starken Prägung durch die physische Sphäre und der Selektion seiner Bürger die größten Unterschiede zur Polkadot-Governance auf. Von den Unternehmen ist die Genossenschaft in ihrem Ziel der Förderung der Mitglieder und Verwaltung gemeinsamer Infrastruktur, die sich jeweils auch in den Rechten der Mitglieder und der Besetzung der Organe niederschlägt, am nächsten. Die höchste Übereinstimmung hat die Polkadot-Governance jedoch mit der DAO, insofern als sie über die Zeit immer stärker den Gedanken der dezentralen und autonomen Entscheidungsfindung umsetzt.
Anhand von verschiedenen Vergleichskriterien werden in diesem Beitrag dezentrale Börsen mit dem traditionellen Wertpapierhandel verglichen. Der Text basiert auf der Bachelorarbeit des Autors, die im Wintersemester 2022/23 an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf geschrieben wurde. Im Laufe des hier vorgelegten Beitrags werden die Funktionsweisen der Börsen erläutert. Daraufhin werden die Vergleichskriterien in einer verkürzten Schlagwort-Tabelle aufgelistet. Abschließend werden die Chancen und Risiken dezentraler Börsen gegenüber traditionellen Börsen herausgestellt.
As part of the research project Trusted Blockchains for the Open, Smart Energy Grid of the Future (tbiEnergy), one of the objectives is to investigate how a holistic blockchain approach for the realization of a local energy market could be accomplished and how corresponding hardware security mechanisms can be integrated. This paper provides an overview of the implemented prototype and describes the system and its processes.
Im Zuge der Erneuerung der Dammdichtung am Staudamm Roßhaupten wurde ein neues – in Deutschland erstmalig eingesetztes – faseroptisches Temperaturüberwachungssystem implementiert. Der Einbau, der im sogenannten Retrofit-Verfahren durchgeführt wurde, erfolgte schon vor Beginn der Dichtungserneuerung, so dass bereits der Erfolg des Einbaus der Dichtwand überwacht werden konnte. Durch diesen frühen Einsatz des Systems konnten die vermuteten Zonen erhöhter Durchlässigkeit innerhalb der natürlichen Kerndichtung, während der Herstellung des neuen Dichtungselements, eindeutig nachgewiesen werden. Nach Abschluss der Sanierungsmaßnahme wurde das faseroptische Leckortungssystem in den Regelbetrieb übergeführt. Um eine optimale Dammüberwachung zu gewährleisten, werden permanent Messungen in Echtzeit durchgeführt und diese automatisch evaluiert, so dass mögliche Durchsickerungsbereiche frühzeitig erkannt und entsprechend Alarme ausgelöst werden können. Die aktuellen Messwerte und allfällige Alarme können in einem Onlineportal visualisiert werden.
Im Projekt „HoWa-innovativ“ ist ein Demonstrator eines neuartigen niederschlagsbasierten Hochwasserfrühwarnsystems
unter Verwendung von Dämpfungsdaten kommerzieller Mobilfunknetze entwickelt worden. Dabei sind Daten einer weltweit vorhandenen Infrastruktur durch künstliche Intelligenz (KI) opportunistisch für eine völlig neue Anwendung, hier für die Daseinsvorsorge, in Wert gesetzt worden.
In den vergangenen Jahren wurde die Bauwerksüberwachung an Stauanlagen der EnBW Energie Baden-Württemberg AG auf eine digitale Plattform umgestellt. Mit den im System vorhandenen umfangreichen Daten wachsen die Herausforderungen, die Vollständigkeit und Konsistenz zu überwachen. Weiter ergeben sich mit dem nun vorliegenden heterogenen Datensatz neue Möglichkeiten der übergreifenden Datenanalyse und der Bewertung von Abhängigkeiten von Einwirkungen und Reaktionen sowie verschiedener Messstellen untereinander. Parallel dazu haben sich die Anwendungen zur Analyse umfangreicher Daten deutlich weiterentwickelt und von reinen IT-Expertensystemen zu Endanwenderprodukten gewandelt. Dadurch können heute selbst Fachexperten relativ einfach und schnell Auswertungen erstellen, die ein tieferes Verständnis der Datenbasis ermöglichen. In diesem Beitrag werden die Überwachung der Datenübertragung und -qualität mittels Microsoft Power BI
sowie die visuelle Analyse von Korrelationen umfangreicher Datenreihen mithilfe von Visplore vorgestellt.
TaMiS ist ein webbasiertes Informationssystem, welches einen gesamtheitlichen Blick auf Stauanlagensysteme erlaubt und deren Berichtswesen und Datenfortführung unterstützt. Hierfür bündelt TaMiS entscheidungsrelevante aktuelle sowie historische Messdaten aus den fachspezifischen Softwareprodukten der Bereiche Bauwerksüberwachung,
Hydrologie, Limnologie und Meteorologie. TaMiS ist modular aufgebaut und erlaubt eine Erweiterung auf weitere Anlagen und fachliche Anwendungen. Um der Anforderung einer bestmöglichen Kompatibilität und Datentransparenz gerecht zu werden, basieren die Module soweit möglich auf offenen, standardisierten Webschnittstellen zur Datenübertragung.
TaMiS optimiert das Sicherheitsmonitoring von Stauanlagen durch die Zusammenführung aller relevanten Daten. Das Stauanlagenpersonal erhält mit diesem Informationssystem somit eine wertvolle Entscheidungsunterstützung zum sicheren Betreiben von Stauanlagen.
Die am Liebensteinspeicher zur Datenübertragung eingesetzte LoRa-Funktechnik ist seit Juni 2020 im Dauerbetrieb. Durch die Funktechnologie war eine schnelle, zuverlässige und kostengünstige Automatisierung der Wasserstandsmessung möglich. Durch Verwendung von zwei Frequenzbereichen werden sichere Verbindungen auch unter erschwerten Bedingungen ohne externe Sendeantennen ermöglicht. Dies erhöht die Sicherheit gegen Vandalismus. Das Übertragungsverfahren wurde auf eine besonders stromsparende Betriebsweise optimiert. Durch die Kombination von modernen Sensoren und Funkdatenübertragung hat sich die Zuverlässigkeit der Wasserstandsmessung gegenüber dem früheren System erhöht, der Wartungsaufwand verringert. Die Aussagekraft der Messergebnisse verbesserte sich durch die Kombination mit Temperatursensoren
An den Talsperren des Ruhrverbands herrschen unterschiedlichste Anforderungen an die Messtechnik und die Datenübertragung. Während die Automatisierung von Messungen voranschreitet, sind manche entfernte Messstellen nur mit großem Aufwand an eine Datenfernübertragung anzuschließen. Als Alternative zu Standleitungsverbindungen über Kupfer bzw. LWL-Kabel oder zur Datenübertagung über das GSM-Netz bietet sich die Technologie eines LoRaWAN an. Die besondere Eignung von LoRaWAN für die Übertragung von Messdaten der Bauwerksüberwachung wird vorgestellt und über die Erfahrungen mit einer prototypischen Realisierung an der Fürwiggetalsperre berichtet.
IoT Lösungen mit LoRaWAN lassen sich in vielfältiger Art und Weise für Aufgaben zur Übermittlung von Parametern und Messwerten im breiten Feld der Talsperren- / Damm- und Stauanlagen-Überwachung einsetzen. Der nachfolgende Beitrag gibt Orientierung welche Möglichkeiten bestehen und wie diese für die Talsperrenanwendung umgesetzt werden.
Die Überwachung von Staubauwerken stellt Stauanlagenbetreiber vor viele Herausforderungen. Insbesondere aufgrund der Kosten und des Zeitaufwandes werden Staubauwerke oft nur ein- bis zweimal im Jahr durch trigonometrische Messungen überwacht. Seit einigen Jahrzehnten liefern jedoch Radarsatellitendaten nützliche Informationen zum Infrastrukturmonitoring. Satellitendaten der Copernicus Sentinel-1 Mission erlauben es, mittels der Technik der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI), Deformationsmessungen von Staubauwerken im Millimeterbereich mit einem zeitlichen Abstand von 6 bis 12 Tagen durchzuführen. In einem Verbundprojekt zwischen der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Ruhrverband soll ein Dienst entwickelt werden, der bisherige Überwachungsstrategien der Anlagen durch Nutzung der PSI Technik verbessert. Zudem sollen neuartige Geräte genutzt werden, die die Sichtbarkeit der Stauanlagen im Satellitenbild erhöhen sowie Methoden der künstlichen Intelligenz genutzt werden, um Deformationen im Falle von Extremwetterereignissen besser vorhersagen zu können.
Überwachung der Möhnestaumauer durch satellitengestützte Persistent Scatterer Interferometrie
(2022)
Im Bereich der Infrastrukturüberwachung gewinnen Methoden der Radarfernerkundung mittels Satellitendaten an Bedeutung. Insbesondere die Technik der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) hat sich in diversen Studien als kostengünstige und genaue Ergänzung zu traditionellen Vermessungstechniken etabliert. Sie berechnet für relativ stabile Objekte auf der Erdoberfläche über einen zu bestimmenden Zeitraum Deformationen. Hierfür bieten sich besonders die seit 2014 frei verfügbaren Sentinel-1 Satellitendaten des europäischen Copernicus-Programms an. Da Staumauern in der bisherigen Forschung kein wesentlicher Bestandteil waren, untersucht diese Studie die Anwendbarkeit der PSI-Technik am Beispiel der Möhnestaumauer. Zudem werden Aussagen über die Genauigkeit durch Vergleiche mit geodätischen in-situ Messungen getroffen. Durch die Anwendung der PSI-Technik konnten Deformationen berechnet werden, die im Vergleich mit den in-situ Daten hohe Genauigkeiten aufweisen, wodurch gezeigt wird, dass die Technik an Staumauern anwendbar ist.
Sitowise hat für die Landestalsperrenverwaltung (LTV) Sachsen eine Untersuchung der Talsperre Cranzahl durchgeführt um den Zustand des Damms, des völlig unter Wasser liegenden Vordamms und des Staubeckens zu ermitteln. Dabei wurde ein kombiniertes Verfahren aus Sonar und Laserscan eingesetzt, um zunächst ein digitales Abbild des Untersuchungsareals zu erstellen. Im Anschluss wurden die Daten ausgewertet und das Ergebnis war, dass an Damm und Staubecken keine Schäden bzw. kritischen Auffälligkeiten festgestellt und der Zustand des Vordamms ermittelt werden konnte.
Autonome Vermessungstechnik
(2022)
Der Einsatz von autonomen Messsystemen wird immer mehr nachgefragt und es etablieren sich Systemkonfigurationen, die für bestimmte Aufgabenstellungen verwendet werden. Dieser Beitrag erklärt, wie die autonome Steuerung in den Grundzügen funktioniert und welche Komponenten erforderlich sind. Des Weiteren wird an Beispielen darauf eingegangen, welche Sensorik für die Vermessung bislang in autonomen Fahrzeugen integriert wurde und worin sich Oberflächen- und Unterwasserfahrzeuge unterscheiden