חזרה לעמוד הקודם

האינטרנט של העם: רשת Helium כמודל לתשתית אינטרנט קהילתית

בועז ברמן | 12.04.2022

הליום (באנגלית: Helium) הוא פרויקט הקריפטו הכי מהפכני מאז הביטקוין: רשת מבוזרת של מאות אלפי הוטספוטים שמספקים אינטרנט אלחוטי בטכנולוגיית LoRaWAN בפריסה עולמית ובזול. מה זה אומר בכלל, ולמה זה הולך לשנות את העולם כמו שאתם מכירים אותו?

הליום היא רשת של מכשירי תקשורת המופעלת על ידי קהילת מפעילים פתוחה כדי לספק רשת גישה אלחוטית לאינטרנט. הרשת נועדה לספק אלטרנטיבה לתשתיות אינטרנט מסחריות או מדינתיות עבור תעבורת מידע עבור מכשירי "האינטרנט של הדברים" (Internet of Things, בקצרה IoT), באופן זול ורחב יותר מרשתות סלולר.

מה שמרתק בHelium כמודל של תשתית אינטרנט קהילתית היא העובדה שמכשירי התקשורת (נקרא להם הוטספוטים, hotspots, מפה והלאה) לא בשליטת החברה שמתחזקת את הרשת, אלא בשליטת כל מי שמעוניין בכך. כל אדם פרטי באשר הוא מוזמן להתקין הוטספוט אצלו בבית ולהציע אותו לציבור בקרבתו, בתהליך פשוט של חיבור לחשמל ולראוטר הביתי.

נכון לכתיבת שורות אלו פרוסים ברחבי העולם 717,826 הוטספוטים, כולל 239 בישראל, בין כפר ורדים בצפון לאילת בדרום (לצורך השוואה, בלבנון פרוסים 3,677 הוטספוטים. (צרכני הקצה של רשת זו בעולם שילמו כ-4.5 מיליון דולר ב-30 הימים האחרונים).

המודל הכלכלי של Helium כתשתית אינטרנט מבוזרת

הפרויקט התחיל ב-2013, אבל לא תפס נפח משמעותי עד שילוב ה"בלוקצ'יין" (Blockchain) בבסיס הרשת. ה-בלוקצ'יין מאפשר התקנה של הוטספוטים ללא צורך ברשות (permissionless), כמו גם מערכת תגמול לאלו שמתקינים ומתחזקים את אותם ההוטספוטים. זאת, באמצעות מטבע קריפטוגרפי מבוזר בשם Helium Network Token) HNT).

החומרה המשמשת ליצירת נקודות הגישה (הוטספוטים) מיוצרת ע"י מספר ספקים שונים מרחבי העולם שאושרו ע"י הרשת (נועד כדי למנוע הונאה, טעויות ופערים בחומרה ובמטרה ליצור רשת אמינה יותר). כחלק מתהליך ההתקנה, מיוצר ארנק דיגיטלי שאליו תתקבל התמורה ע"י השימוש של הרשת.

מפעילי נקודות הגישה ברשת הליום מקבלים תגמול הן על בניית הרשת והן על השימוש והצריכה בפועל של המכשירים בנקודות הגישה. התגמול על בניית הרשת נועד כדי לפתור את בעיית ה"ההתחלה הקרה" (Cold Start Problem), בה ללא רשת בפריסה רחבה, לא שווה לייצר מכשירי קצה עבורה, ובלי מכשירי קצה, לא שווה לבנות את הרשת. כדי לפתור את הבעיה הנ"ל, נוצר תהליך שבו כל הוטספוט משדר "אתגר" להוטספוטים בסביבתו כדי לוודא את קיומו ואת מיקומו בעולם. התהליך הזה נקרא Proof Of Coverage, והמשתתפים בו, הן ההוטספוט שיצר את האתגר, והן ההוטספוטים שקלטו אותו, מקבלים תשלום בHNT על כך.

על כל פאקטה (packet – הודעה המכילה עד 24 בתים של מידע, לדוגמה 6 אמוג'יז), שמכשירי הקצה מעוניינים לשדר, הם צריכים לשלם עבורה "דאטה קרדיט" אחד. דאטה קרדיט נקנה מהרשת בעזרת HNT, במחיר של אלפית הסנט (כל אלף פאקטות עולות סנט בודד).

מודל התגמול של הרשת גם הוא משתנה לאורך זמן, כאשר שככל שהרשת תגדל, הוטספוטים יקבלו יותר תשלום על שימוש של מכשירי קצה מאשר תגמול על בניית הרשת (Proof Of Coverage).

מקור: https://www.helium.com/token

הטכנולוגיה בבסיס רשתות אינטרנט קהילתיות-מבוזרות

פרוטוקול LoRaWAN

פרוטוקול LoRa הוא פרוטוקול תקשורת לרשת אזורית (Wide Access Network, בקצרה WAN) בהספק נמוך. הפרוטוקול פותח על ידי חברת סיקלאו (Cycleo) מגרנובל צרפת, ונרכש על ידי חברת סמטק (Semtech), המייסדת של איגוד ה-LoRa.

תקשורת מסוג LoRa מסוגלת להגיע למרחקים של עד 5 ק"מ באיזורים עירוניים ו-15 ק"מ באיזורים פתוחים, וצורכת מעט מאוד חשמל. כדוגמה לצריכת החשמל, כפתור מבוסס LoRaWAN ששולח מידע ברגע שלוחצים עליו, עם בטריה של 600mAh (פחות מחמישית מהגודל של הבטריה של אייפון 13) יחזיק 70 אלף לחיצות (שווה ערך לכ-10 שנים של 20 לחיצות ביום) לפני שיצטרך טעינה מחדש.

הפרוטוקול מסוגל להעביר בין 0.3 ל-50 קילו ביט (bit) בשנייה, וכולל שני אלמנטי אבטחה משמעותיים: תהליך ההצטרפות (join procedure) ואימות הודעות (message authentication).

תהליך ההצטרפות הוא תהליך אימות הדדי בין מכשיר הקצה והרשת שמתבצע כך:

  • מכשיר הקצה שולח פאקטת הזדהות המוצפנת בעזרת מפתח שהוטען עליו מבעוד מועד.
  • הפקטה המוצפנת מועברת (דרך הוטספוטים ושרתים) לשרת ההצטרפות (Join Server) שלו המפתח לפענח את ההצפנה ול את התוכן של הפקטה.
  • שרת ההצטרפות שולח בחזרה למכשיר הקצה פקטה (מוצפנת כמובן) מסוג "אישור הצטרפות", שבה המידע הנחוץ בכדי שמכשיר הקצה יוכל ליצור מפתחות תקשורת זמניים (session keys) שישמשו אותו לתקשר בצורה מאובטחת.
  • שרת ההצטרפות יוצר גם כן מפתחות תקשורת משני סוגים:
    • הראשון נועד לשרת את האפליקציה שמכשיר הקצה מעוניין לתקשר איתה, כדי שיוכל לפענח את התקשורת.
    • השני מופץ לשרתים ברשת, ונועד רק כדי שאלו יוכלו לוודא שהתקשורת אכן מאושרת, ושכן יש להעביר אותה לשרת האפליקציה.
  • אימות הודעות מתבצע בעזרת אימות כתובות ה-MAC וההצפנה של ההודעות, כאשר מאפייני אבטחה אלו מבטיחים כי:
    • התקשורת לא שונתה.
    • רק מכשירים לגיטימיים מחוברים לרשת.
    • צד שלישי לא יכול להאזין לתקשורת בדרך.
    • אי אפשר לתפוס את התקשורת ולשדר אותה מחדש.

מקור: https://lora-developers.semtech.com/documentation/tech-papers-and-guides/lora-and-lorawan

פרוטוקול LongFi

פרוטוקול LongFi נבנה על בסיס LoRa ע"י Helium כדי לחבר את הפתרון הבלוקצ'ייני לתקשורת מבוססת LoRa. על כן, הוא פועל בצורה מאוד דומה לLoRa בבסיסו עם כמה הבדלים.

ב-Helium, המטרה היא לאפשר לכל מכשיר קצה שהוא להצטרף לרשת של כלל ההוטספוטים (נקרא Roaming). בשביל לצרף מכשיר קצה, החברה שמאחוריו צריכה לשלם לHelium Blockchain כדי לקבל מזהה ייחודי (OUID) שישמש את מכשירי הקצה שלה לטובת הזדהות. ביחד עם המזהה הייחודי הזה, רושמים על הבלוקצ'יין גם שרת יעד לפקטות שיתקבלו ממכשירי הקצה שמזדהים עם הOUID הנ"ל. אפשר להסתכל על זה כעל טבלת ניתוב מבוססת בלוקצ'יין.

האלמנט הבא שיש לפתור, הוא אלמנט התשלום להוטספוטים על ההעברה של התקשורת. ברגע שהוטספוט קולט פקטה שנשלחה ע"י מכשיר קצה, הוא שולח הוכחה על קיום הפקטה לשרת של החברה (ההוכחה נוצרת בעזרת message authentication code שנשלח כחלק מהפאקטה). החברה משלמת על הפקטה להוטספוט בעזרת דאטה קרדיט, ובתמורה ההוטספוט שולח את הפאקטה לחברה (תהליך אוטומטי שלוקח מילי-שניות). בסיום תקופת כריה (mining period) ההוטספוט יקבל HNT על הדאטה קרדיט ששולם לו.

אתגרי התפעול של רשתות אינטרנט קהילתיות

רווחים והכנסות על הוטספוטים

במודל של Helium אין שום אלמנט שמבטיח שכל הוטספוט יקבל תשלום על עצם קיומו, שכן הוטספוטים מקבלים תמורה כאשר הם משתתפים בProof of Coverage או כאשר הם קולטים פקטות של מכשירי קצה (הוטספוטים יכולים לקבל תמורה על עוד כמה אלנטים שקשורים בבלוקצ'יין, אבל מדובר על תגמול לא מהותי). לכן, התגמול טוב רק בהתאם לכמה שההתקנה טובה. אנטנה מתאימה, באיזור מוצלח (תלוי בעיקר ב-Radio Line of Sight), ועם הוטספוטים אחרים סביבה, יכולה להניב כמות משמעותית של HNT.

צריכת חשמל וקרינה

מבחינת צריכת חשמל, כמו שכבר תיארנו, פרוטוקול הLoRa דורש מעט מאוד חשמל. מכשיר ההוטספוט של Seeed Studio, לדוגמא, ה-Sensecap M1, צורך כ-5W של חשמל, כמו מנורה רגילה, וכמוהו רוב ההוטספוטים של חברות אחרות.

מבחינת קרינה, LoRa מבוסס על גלי רדיו (RF), שהוגדרו כלא מסוכנים ע"י איגוד המלחמה בסרטן האמריקאי. התדר של הפרוטוקול (868mhz – 923 mhz) נמוך אף יותר מהתדר של הwifi הביתי (2.4ghz / 5ghz) ועם צריכת חשמל של נורה, לכאורה לא קיימת סכנה לבני אדם.

ריכוזיות

ב-Helium כבר עומלים על המעבר של השליטה על הרשת מידי החברה לידי "ארגון מבוזר עצמאי" (Decentralized Autonomous Organization, או בקצרה DAO), מה שרעיונית יבזר את הכוח והשליטה על הרשת בעתיד הנראה לעין.

רגולציה ומיסוי

מבחינת הרגולציה בישראל, קיימת תקינה המאשרת שימוש ופריסה של מכשירי קצה והוטספוטים, כל עוד אלו עומדים בתקן AS923-4, משמע משדרים ב-917-920 MHz. לאחרונה, הודיע משרד התקשורת על הקלות רגולטוריות לגבי ייבוא מכשירי תקשורת הפועלים בטכנולוגיית LoRaWan.

מבחינת מיסוי, הרגולציה בישראל מפרידה בין מקרים של כריה באמצעות עסק, לבין כריה במסגרת לא עסקית. במסגרת עסק (מתקיימים המבחנים המשפטיים מהפסיקה לעניין עסק), המדינה דורשת דיווח עצמי ותשלום מס הכנסה על כרייה של מטבעות קריפטוגרפים (ו-HNT כנראה עומד במבחן הזה), כשבעל ההוטספוט צריך להשלים דיווח עד כ-30 יום מתאריך קבלת התמורה, לפי השווי הנגזר של התמורה באותו רגע בשקלים. לכשימיר את התמורה (HNT) לכסף פיאט (או למטבע קריפטוגרפי אחר) נדרש תשלום מס רווחי הון על רווחי המרה נוספים שאולי הצטברו. כרייה במסגרת לא עסקית פטורה מתשלום מס.

קשה שלא לבוא בביקורת למערכת המס הישראלית וחוסר התאימות של הדרישות שלה למה שקורה בפועל. תהליך הדיווח למס הכנסה מסורבל, לא ברור, ויקר. ההכנסה מ-Helium תעמוד לרוב על פחות מ-400 שקלים בחודש (עם המון מכשירים שמכניסים גם עשרות בודדות של שקלים או פחות), וכוללת המון מיקרו-פעולות של תשלום. אם מערכת המס מעוניינת להימנע מכסף שחור בתחום, עליה לפשט את החקיקה ולקדם צורות נגישות יותר לדיווח, שלא כוללות את התהליך המסורבל הנוכחי של פתיחת עוסק מורשה (או פטור).

מבט לעתיד והזמנה להצטרף

המכשול העיקרי לצמיחה והתבססות של תשתיות אינטרנט קהילתיות דוגמת Heliumבעולם, מגיע מצד ספקיות אינטרנט מסחריות שהחלו לאסור על שימוש בתנאי השרות שלהם (לפי הרבה עדויות של משתמשים בפורומים אינטרנטיים). עם זאת, נראה כי פרויקט Helium נמצא עוד בחיתוליו. רק ב-30 יום האחרונים הצטרפו 77,522 הוטספוטים לרשת, שפרוסים על 53,910 ערים ב-170 ארצות.

אני קורא לכם להצטרף ולהריץ הוטספוט משלכם כדי שישראל תהיה מרכז פורה לחדשנות בתחום ה-IoT, שבתקווה ישפרו את חיינו.

במקרה והנכם רוצים ליצור פתרונות שמבוססים על הרשת, כדי לנצל את הפריסה ההולכת וגדלה שלה, שתאפשר למוצר שלכם לרוץ ללא התקנה בכל העולם (בהתאם לפריסה של הרשת), אני מפנה אתכם לקרוא עוד על הנושא כבר היום.

מקורות

  1. https://lora-developers.semtech.com/
  2. https://he.wikipedia.org/wiki/LoRa
  3. https://www.helium.com/token
  4. https://crypto.marketswiki.com/index.php?title=Helium
  5. https://coinmarketcap.com/currencies/helium/
  6. https://explorer.helium.com/market
  7. https://www.sitebot.com/helium/locations/
  8. https://tech-journal.semtech.com/analyzing-nb-iot-and-lorawan-sensor-battery-life
  9. https://docs.sensecapmx.com/m1/faq/frequently-asked-questions.
  10. https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/radiation-exposure/cellular-phones.html
  11. https://lora-alliance.org/lorawan-news/the-lorawan-standard-is-open-for-business-in-israel/
  12. https://fs.knesset.gov.il/
  13. https://www.keren-law.co.il//

אודות בועז ברמן

ליצירת קשר עם המחבר:

linkedin.com/in/boaz-berman

twitter.com/boazbe