區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)之間會發(fā)生什么

根據(jù)國家發(fā)改委對“新基建”的界定，區(qū)塊鏈是屬于新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，物聯(lián)網(wǎng)則屬于通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它們都是“新基建”的代表，那么區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)之間會發(fā)生什么？

“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”的核心問題

區(qū)塊鏈兼有信息互聯(lián)網(wǎng)和價值互聯(lián)網(wǎng)的功能，對應(yīng)著區(qū)塊鏈的兩類應(yīng)用方向，并與物聯(lián)網(wǎng)有很多結(jié)合點。

區(qū)塊鏈應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、防偽溯源、精準(zhǔn)扶貧、醫(yī)療健康、食品安全、公益和社會救助等場景，主要體現(xiàn)區(qū)塊鏈作為信息互聯(lián)網(wǎng)的功能，是用共享賬本來記錄區(qū)塊鏈外商品、藥品、食品和資金等的流向，讓上下游、不同環(huán)節(jié)相互校驗，穿透信息“孤島”，讓全流程可管理。

如果區(qū)塊鏈外信息在源頭和寫入環(huán)節(jié)不能保證真實準(zhǔn)確，寫入?yún)^(qū)塊鏈內(nèi)只意味著信息不可篡改，沒有提升信息的真實準(zhǔn)確性。

因此，這個應(yīng)用方向要解決的核心問題是如何讓鏈外信息保真上鏈。

“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”的可行性

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷從周邊獲取地理位置、溫濕度、速度和高度等數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)源頭失真，在端側(cè)主要有兩類攻擊手段。

第一類是竊取設(shè)備實物，篡改其內(nèi)外部連接，令其收集錯誤數(shù)據(jù)并誤當(dāng)成正確數(shù)據(jù)并上傳（指上傳到云上或區(qū)塊鏈上，下同）。

第二類是竊取設(shè)備秘鑰，破解通信和認(rèn)證機制，在邏輯上冒充實際存在的設(shè)備，或者偽造實際不存在的設(shè)備，并上傳偽造的數(shù)據(jù)。

相應(yīng)地，有兩類抗攻擊方法。

第一類是物理安全，比如采取防拆卸的外殼和安裝措施，一拆即自毀或告警。

第二類是通過安全元件（SE）和可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）等技術(shù)，對秘鑰等敏感信息進行妥善保護，特別是使每個設(shè)備的秘鑰都不一樣，即使破解了一個設(shè)備，也無助于破解另一個設(shè)備。

從目前實際部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備看，涉及金融領(lǐng)域或國家有強制規(guī)范的設(shè)備的安全防護等級較高。消費類設(shè)備的安全防護較為有限，但也不是普通人能輕易破解的。

因此，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在源頭的真實準(zhǔn)確性有相當(dāng)程度的保障。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，只要安裝無線通信模組，就可以實現(xiàn)無線通信，成為無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

所謂無線通信模組，本質(zhì)上將無線通信的主芯片，以及外圍的射頻、電源和屏蔽罩等器件，焊在印刷電路板上。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有兩種整合無線通信模組的方式。第一種是MCU（微控制器或上位機）設(shè)計。

整個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以MCU為中心，無線通信模組僅僅作為MCU的通信通道。

第二種是“OpenCPU”設(shè)計。無線通信模組向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開放必要的軟件接口，便于后者的業(yè)務(wù)處理軟件在前者的處理器中運行。

不管是哪種是MCU設(shè)計，還是“OpenCPU”，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)連接等能力，隨軟件和硬件的不同，會有較大差異。

第一，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠運行哈希算法和公私鑰簽名運算等區(qū)塊鏈計算。

第一，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商根據(jù)具體應(yīng)用場景，選擇不同器件，實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)連接能力，從偶發(fā)性傳輸少量數(shù)據(jù)的，到持續(xù)高速傳輸數(shù)據(jù)的都有。

第一，無線通信模組的行為是預(yù)先編程的，基本是確定性行為。只要模組軟件設(shè)計成根據(jù)特定觸發(fā)條件自動發(fā)起鏈上交易，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能否參與數(shù)字貨幣交易并調(diào)用區(qū)塊鏈內(nèi)智能合約。

第四，不同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的存儲能力差異很大，從幾十kB到幾十GB的都有。

取決于存儲性能，一些物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可以保存在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上，一些物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可以上傳到云上。

在數(shù)據(jù)上鏈上，少量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以直接寫入?yún)^(qū)塊鏈，大部分?jǐn)?shù)據(jù)是以哈希摘要的形式上鏈。

在對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析上，因為區(qū)塊鏈上計算性能限制，復(fù)雜分析一般不通過區(qū)塊鏈內(nèi)智能合約進行，主要還是在鏈下進行。

首先是云端，特別是分析算法復(fù)雜，并且數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)分析之間異步進行或時間差較大時。其次是邊緣計算。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端側(cè)采集數(shù)據(jù)后，采用近場或其他本地通信方式，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭吘墸吘壴賹⒎治龊蟮男畔⑸显啤Ｗ詈?，如果?shù)據(jù)不離開物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本地，一般是結(jié)合聯(lián)邦學(xué)習(xí)或多方安全計算，實現(xiàn)數(shù)據(jù)不出去，而信息可控出去。在這些數(shù)據(jù)分析場景中，區(qū)塊鏈主要只是提供一個接口，供查詢鏈上數(shù)據(jù)（即原始數(shù)據(jù)或分析結(jié)果的哈希摘要）。

綜合以上分析，大部分物聯(lián)網(wǎng)能夠運行哈希算法和公私鑰簽名運算。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)主要存放在云上和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本地，少量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以直接寫入?yún)^(qū)塊鏈，大部分?jǐn)?shù)據(jù)是以哈希摘要的形式上鏈。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全防護措施能在相當(dāng)程度上保障數(shù)據(jù)源頭的真實準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)自動上鏈，減少了人為干預(yù)，有助于保障數(shù)據(jù)在上鏈環(huán)節(jié)的真實準(zhǔn)確性。上下游、不同環(huán)節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上鏈，通過相互校驗，也能在一定程度上保障數(shù)據(jù)上鏈的真實準(zhǔn)確性。對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析，主要在鏈下進行，包括云上、邊緣和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本地等渠道。區(qū)塊鏈主要只是提供一個接口，供查詢鏈上數(shù)據(jù)。只要針對應(yīng)用場景做好可編程設(shè)計，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠參與數(shù)字貨幣交易并調(diào)用區(qū)塊鏈內(nèi)智能合約。

“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”的結(jié)合的一個基礎(chǔ)要求是，通過模組或更復(fù)雜的芯片技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備引入唯一ID，即數(shù)字身份（公私鑰）在硬件底層實現(xiàn)不可篡改。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的ID廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄、上云、上鏈以及數(shù)字貨幣交易等方面。這樣，物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)存儲、傳輸和挖掘以及價值交互就能以可信方式進行。區(qū)塊鏈作為分布式信任基礎(chǔ)設(shè)施的功能主要體現(xiàn)在兩個方面。

第一，提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全可信，這適用于存在云上以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本地的數(shù)據(jù)，以及少量寫入?yún)^(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)。

第二，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)字貨幣交易提供基礎(chǔ)設(shè)施。

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)——價值物聯(lián)網(wǎng)

大數(shù)據(jù)管理

在網(wǎng)絡(luò)上多個不同設(shè)備不間斷收集數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)量是非常龐大的。而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)又是由中央服務(wù)管理器管理，那么該系統(tǒng)將負(fù)責(zé)數(shù)千甚至數(shù)萬設(shè)備。

如此以來，這么大的數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)必須有一個足以處理所有數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備，一個能夠強大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和高效的手機、交付系統(tǒng)?？此坪唵危@三種資源的獲得和維護并非一帆風(fēng)順，無論成本或是技術(shù)都有很大的挑戰(zhàn)性。

區(qū)塊鏈技術(shù)在某種程度上解決了這個問題。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，沒有設(shè)置中央服務(wù)器，每個節(jié)點都有各自的數(shù)據(jù)副本，可以獨立處理。

系統(tǒng)在獲得傳遞參數(shù)后，會將網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點與傳遞的參數(shù)對比，如果一致，那么將達(dá)成共識，也就能夠處理交易。物聯(lián)網(wǎng)其實可以模仿區(qū)塊鏈這一方法來消除中央服務(wù)器帶來的各類問題。

安全性和隱私更加得到保障

中心化系統(tǒng)最大的缺陷莫過于數(shù)據(jù)收集和處理都要存儲在中央服務(wù)器。假使中央服務(wù)器出現(xiàn)故障，那么所有與其連接的設(shè)備將都停止一切響應(yīng)。此外，中央服務(wù)器一旦被黑客入侵，那么存儲在其內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都會破壞。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)揚長避短，在網(wǎng)絡(luò)中對所有數(shù)據(jù)加密保存，只有參與這個網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點才能夠訪問。而且網(wǎng)絡(luò)驗證的節(jié)點必須一致，使得數(shù)據(jù)無法篡改。

另外，區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的存儲方式采用分布式存儲，這樣即使服務(wù)器滯后，設(shè)備也會正常運行。在沒有區(qū)塊鏈之前，之一切幾乎都不可能實現(xiàn)，但正是因為區(qū)塊鏈，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不需要通過第三方連接。他們可以生成點對點連接以建立信任。

成本更低，系統(tǒng)更穩(wěn)定

物聯(lián)網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)施中使用的服務(wù)器是專用的。在專業(yè)方面，產(chǎn)品價格相對昂貴。使用分布式帳本系統(tǒng)去除了中央服務(wù)器的使用，這反過來將降低系統(tǒng)的總體成本。更重要的是，這些服務(wù)器，因為它們獨特的設(shè)計方式和專業(yè)的執(zhí)行功能，因此維護價格非常高。如果使用分布式系統(tǒng)將會省下一大筆資金。

而且，從環(huán)保角度而言，物聯(lián)網(wǎng)在區(qū)塊鏈中的運行是綠色環(huán)保的，由于傳統(tǒng)的中央服務(wù)器非常耗電，有時需要額外的設(shè)備來冷卻它。

“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”將在新基建中發(fā)揮重要作用

在不久的未來，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將遠(yuǎn)超移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間將發(fā)生豐富的經(jīng)濟活動。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)將遠(yuǎn)超互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，將成為數(shù)據(jù)要素市場的重要組成部分。

“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提供的安全可信性，將為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析和利用打下堅實基礎(chǔ)。

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