區塊鏈+IoT的優點、應用、挑戰、展望

發展”的勢頭。

優點

區塊鏈所具有的“主體(節點)對等”、“公開透明”、“多方共識”、“信息難以篡改”、“可編程”等特性,或將對物聯網技術體系、基礎設施、運營模式等多方面產生較為深遠的影響。

一般認為,引入區塊鏈技術,可以解決傳統物聯網發展過程中遇到的3個問題:

①解決運營成本高等問題。區塊鏈+物聯網可採用點對點(P2P)傳輸方式解決網絡帶寬受限問題,並通過分佈式方式利用數以億計的物聯網閒置節點的計算資源、存儲資源及數據資源,從而大幅降低傳統物聯網“中心化”架構下的高額運維成本、促進信息的流動與共享。

②解決物聯網節點的安全性問題。區塊鏈+物聯網可採用基於時間戳的存儲結構和分佈式存儲機制,構建可證可溯的電子存證,保護數據的完整性、不可篡改性,解決不同信任域下節點的物聯網安全性問題,比如:

“金融經濟”領域的物聯網面臨的安全問題包括信息偽造、銀行信用、騙貨挪用、異地監管等。而區塊鏈的去信任化、數據加密等特點,能有助於改善上述安全問題、實現貨運金融一體化等。

“中介機構”領域的物聯網面臨的安全問題包括虛假信息、用戶隱私安全等。而利用區塊鏈中的智能合約可實現雙方互信,保證用戶信息的安全,削弱中介機構對信息的不對稱控制。

“數據存儲”領域的物聯網面臨的安全問題包括存儲中心化、數據安全等。可利用區塊鏈的“去中心化”改善大數據存儲的“中心化”現狀,並利用區塊鏈數據加密技術保證文件安全。

“公共服務”領域的物聯網面臨的安全問題包括食品安全、醫療安全、交通擁堵等。可利用區塊鏈的時序數據來標記食品的產地、日期(具有“不可更改”的“天然”特性);對醫療數據加密,保護用戶隱私;並用區塊鏈技術實現交通信息的實時共享。

③解決物聯網設備間的協作問題。採用區塊鏈的智能合約技術可將傳統物聯網智能設備變成可以自我維護調節的獨立個體,使得這些個體可在無須人工參與的情況下,根據事先規定或植入的規則合約,與其他個體交換信息或核實身份等,也即是可實現物聯網設備間的智能協作。

應用

但是,由於截至目前,區塊鏈技術並未完全定型,很多的“區塊鏈+物聯網”應用場景還屬於概念驗證階段,真正的典型應用少之又少。

英國軟件公司Provenance,致力於用“區塊鏈+物聯網”的方式運輸農產品食材,採用由傳感器或RFID生成的標籤將食材記錄在區塊鏈上,從而保證食材的新鮮性。

無線電感應器生產商Filament,利用感應器檢測農作物的健康指數,並把相應的信息記錄在區塊鏈上,通過物聯網將這些信息傳遞到物聯網中的其他設備上。

Slock.it公司致力於通過區塊鏈技術實現無中間商交易,讓用戶之間實現真正的“共享經濟”。

美國LO3 Energy和ConsenSys公司建設了一個點對點交易、自動化執行、無第三方中介的能源交易平臺,其主要通過在用戶智能電錶中安裝區塊鏈軟件,構成一個區塊鏈網絡來實現這樣的功能:用戶通過APP在自家智能電錶區塊鏈節點上發佈相應智能合約,基於合約規則,通過電網設備控制相應的鏈路連接,實現分佈式的、自主的能源交易。

北京郵電大學網絡技術研究院郭少勇老師團隊完成的“基於區塊鏈的物聯網數據安全可信共享”技術成果,已在國網信息通信產業集團有限公司於2018年5月27日發佈的企業級區塊鏈服務平臺——“思極鏈”中得到應用。截至目前,該平臺已在財務審計、供應鏈物流、多邊交易、光伏補貼、電力物聯網等多個場景中成功進行了示範應用。相關成果在北郵許昌基地第一批演示項目的展示中,得到了業界專家的高度肯定,專家們認為研究成果具有很大的應用前景。

挑戰

由於剛得到發展,“區塊鏈+物聯網”不可避免面臨一些挑戰,比如:

①雖然區塊鏈技術的點對點(P2P)互聯特徵適於物聯網應用,且區塊鏈的驗證和共識機制及數據加密技術可驗證登錄到物聯網節點的任意網絡終端的身份,有助於識別惡意加入的物聯網節點,避免利用物聯網的DDoS攻擊,但是卻對物聯網節點的計算能力要求很高,這使得一般物聯網應用“可望而不可及”。

②在基於物聯網的交易應用方面,物聯網終端負責交易的發起或響應,受限於計算能力和存儲能力,終端只記錄交易流水賬,不參與統一賬本的維護。

③在基於物聯網的支付應用方面,物聯網終端需要具備錢包功能,用於點對點交易的結算,但受限於目前政策要求,暫時沒有合法的數字貨幣。

④物聯網網關除了負責物聯網終端接入管理,還要具備交易管理功能(對物聯網終端的交易在網絡內進行轉發,並負責將交易驗證結果轉發給物聯網終端)、統一賬本維護功能(更新並保存統一賬本的副本,並驗證賬本中新增交易的合法性)。為提供上述這兩項重要功能,要求物聯網關要具備較強的計算能力、較大的存儲空間,這會增加網關設備的部署難度,因為一般的基站機房條件是比較簡陋的。

展望

不過,雖然存在上述挑戰,但是隨著霧計算、邊緣計算在物聯網中的應用、區塊鏈中混雜共識機制與輕量級共識協議以及基於有向無環圖的數據存儲架構等技術的創新,上述挑戰有望得到逐步解決,逐步形成面向泛在物聯網的“去中心化”模式。



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