上一版
应该坚信，区块链为物联网的未来提供了许多承诺。尤其是区块链延伸到认知物联网为我们提供了一种思考未来商业交易的不同方式。它可以给予商业网络透明度和固有信任，同时通过消除中间人的交易来降低成本。将区块链与物联网配对，可以将这些优势扩展到设备中，以便实时进行交易和合同验证，并进一步降低由于错误，时间和金钱造成的成本。
作为新兴产业的物联网，随着时代的科技创新不断将科幻小说变成我们的日常生活，这个行业也将变得更加普及和重要。但在早期建立一个可扩展的解决方案尤为关键，因为连接设备的数量将呈指数级增长。而区块链代表了一种独特的解决方案，被认为是足够灵活的保护财务数据的安全手段之一，适用于任何高风险的记录保存。物联网和区块链的深度融合，可以通过将更便宜、更快捷、更安全的交易，融入到可理解、推理和学习的物联网系统中，从而改善客户服务和新业务模式。
众所周知，大数据时代管理各级信息是很复杂的，因为数据将以不同的政策和意图流经许多行政边界，而把数据洪流变成有价值的行动目标还存在着诸多挑战。虽然物联网正在为当前和新兴市场的企业创造新的机会并提供竞争优势，但它同样触及着一切，不光是数据本身，而是为何、如何、何时、何地的收集着数据。由于数据的生成和分析对物联网非常重要，因此必须考虑保护数据的整个生命周期。
事实上，物联网管理连接到看起来无限制的设备列表具有不可避免的复杂性。大多物联网开发解决方案强调前所未有的协作，协调和系统中每个部分的连通性，以及整个系统的整体性。所有设备必须一起工作并与所有其他设备集成，全部设备还必须以安全的方式与连接的系统和基础设施无缝地进行通信和交互。当前的物联网生态系统过于依赖这种集中式的通信模式（也就是客户端/服务器模式）。即所有的设备都通过具有巨大处理能力和存储容量的云服务器进行识别、验证和连接。设备之间的连接必须完全通过互联网，即使它们仅仅相距几英尺。
显然，现有的集中模式代价昂贵、运行耗时和管理困难。虽然这种模式已经连接了通用计算设备几十年，并将继续支持我们今天看到的小规模物联网，但它将无法应对未来巨大的物联网生态系统日益增长的需求。为了使物联网能够在去信任中介的环境中生存下来并成功地从数十亿台增加到数千亿台设备，需要重新思考技术战略、商业模式和设计原则。
在物联网中采用分散式方法将有助于解决上述许多问题。为了在没有集中控制的情况下执行传统物联网解决方案的功能，任何分散的方法都必须支持点对点通信、分布式文件共享和自主设备协调三项基本功能。其中采用点对点通信模式来处理设备之间的数千亿次交易将显著降低与安装和维护大型集中式数据中心相关的成本，并将计算和存储需求分散到形成物联网的数十亿设备上。
区块链是一种通用的分布式账本技术，它允许创建一个在网络节点之间共享的分布式交易账本，而不是存储在中央服务器上。参与者通过区块链进行注册，以便能够记录交易。该技术使用密码技术来验证和识别参与节点，并允许他们安全地将交易添加到分布式账本。事务由参与网络的其他节点验证和确认，从而消除了对中央管理机构的需求。分布式账本是防篡改的，不可能被恶意行为者操纵，因为它不存在于任何单一的位置。区块链使得在非协作环境下的节点间建立信任关系成为可能。区块链的一大优势在于它是公开的，每个参与者都可以看到区块和存储在其中的事务。当然，这并不意味着每个人都可以看到你的交易的实际内容，这是由私有密钥保护的。另外，区块链是分散的，所以没有一个单独的权威机构来设置特定的规则来接受交易，这意味着网络中的所有参与者必须达成共识才能接受交易。最重要的是，它是安全的。数据库只能被扩展，以前的记录是不能被改变的。
从概念上讲，区块链技术与物联网场景非常匹配。这一概念可以直接移植到物联网来处理规模问题，从而使数十亿设备共享同一个网络，而不需要额外的资源。区块链还通过提供一个标准让每个人拥有平等的权益，解决不同供应商之间的权力冲突问题。这有助于解锁在集中式模型下实际上不可能实现的M2M通信，并且允许实现全新的使用情况。因此，区块链也打开了一系列物联网场景：
（1）无信任的点对点通信
通过利用区块链，工业物联网解决方案可以在物联网中的设备之间实现安全、可靠的通信。在这个模型中，区块链将处理类似于比特币网络中金融交易的消息交换。为了实现消息交换，设备将利用智能合约，然后模拟双方之间的协议。例如，我们可以利用远处的传感器直接与灌溉系统通信，以便根据作物上检测到的条件来控制水的流动。
（2）自主智能设备
使用区块链可以实现数据交换，甚至执行金融交易的真正自主智能设备，而无需集中代理。这种类型的自治是可能的，因为区块链网络中的节点将不依赖中央管理机构来验证交易的有效性。在这种情况下，我们可以设想一个制造工厂的智能设备，可以下订单修理其部分零件，而无需人工或集中干预。
（3）完全可审计的设备账本区块链可以保存智能设备的不可变的历史记录，此功能使智能设备的自主运行无需集中授权。这种能力对于实现工业物联网应用程序的许多合规性和监管要求而言是必不可少的。
通过使用区块链，各个设备可以自主执行与其他设备的合同（基本上是协议和支付）。这给世界带来了一种全新的商业模式，基本上是把机器引入经济行为体，每个设备现在都可以作为一个单独的业务运行，就如何分享其处理能力和其他经济资源做出最有利决定。
应该坚信，区块链为物联网的未来提供了许多承诺。尤其是区块链延伸到认知物联网为我们提供了一种思考未来商业交易的不同方式。它可以给予商业网络透明度和固有信任，同时通过消除中间人的交易来降低成本。将区块链与物联网配对可以将这些优势扩展到设备中，以便实时进行交易和合同验证，并进一步降低由于错误，时间和金钱造成的成本。
区块链应用于物联网并不是没有缺点，还有一些需要克服的障碍。首先，在底层区块链技术的架构方面存在争议，这个架构的根源在于网络的增长和交易数量的增加。其中一些问题将不可避免地适用于将区块链延伸到物联网。科技公司已经认识到这些挑战，并正在测试几种解决方案，包括侧链，树链和小型区块链，以解决这个问题。
其次，能耗也是一个值得关注的问题。区块链交易的加密和验证是计算密集型操作，需要相当大的功率来执行，这在许多物联网设备中是缺乏的。存储也是如此，因为分布式账本会不断增长，需要冗余存储在网络节点中。
挑战仍然存在，如共识模型和验证交易的计算成本问题。但我们仍处于区块链发展的初期阶段，这些障碍最终将被克服，为许多令人兴奋的可能性开辟道路。
（作者系中国指挥与控制学会认知与行为专委会副主任委员，中国计算机学会高级会员、中国计算机学会安全专委会常务委员；十一届、十二届全国青联委员；中国互联网协会青年专家）
缩小
全文复制