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物联网与区块链的联合

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区块链和物联网正在引起越来越广泛的关注。物联网解决方案虽然仍处于起步阶段,但已然成为我们家居和生活的一部分。人类被智能音响、智能电视和无人驾驶汽车所包围的那一天的到来已不再遥不可及。相比之下,区块链应用迄今还没有成为主流,大多数区块链相关项目仍然处于概念验证或试验阶段,去中心化应用程序尚未得到大规模应用。然而,笔者相信区块链和物联网这两种技术具有成为“天生一对”的潜质。

物联网是指物品之间相互连接并通过互联网收发数据的一种技术。物联网中的“物”可以是你能想到的任何东西。唯一的前提条件是,集成在物品之内的传感器必须完全或部分地连接到互联网上。这些传感器可以应用在从供应链、医疗产业到汽车和交通运输等各行各业上。

许多区块链公司都开发了用于智能零售和供应链管理的芯片。区块链解决方案具有增强信任,提高透明度等优势,并且由于取消了对第三方和传统文档的需求,区块链还可以降低供应链行业的成本。物联网则能够跟踪供应链中的货物。当货物的状态发生变化(例如包装开启、位置变化、温度变化等)时,这些信息会通过置于产品中的芯片或二维码,向区块链发出相应的信号。产品内置的芯片不仅可以让人们检查产品在供应链上的动态,还能让企业从智能合约中获益。

这种增强的连接性不仅将促使企业迎接效率提升带来的成本削减,还将进一步塑造基于“智慧城市”的社会。拥有900万居民的杭州市正在开发“城市大脑”,它是一种基于云计算的人工智能,旨在让市民生活更轻松。据《新科学家》杂志报道,该项目成功地减少了诸如犯罪和交通堵塞等城市问题。现在,“城市大脑”即将走向世界,马来西亚首都吉隆坡将成为这一项目在国外的首个部署地点。许多基于区块链的项目也以采用区块链技术进行城市内部的物联网集成为目标。

目前的物联网基础设施都是独立工作的,物联网设备仅在它们自己的生态系统中互联,谷歌、亚马逊、苹果、腾讯、阿里巴巴等公司的做法都是如此。这产生了三个方面的问题。首先,这些设备不会与自己领域之外的设备连接,从而迫使消费者留在服务供应商(及其合作伙伴)内部的生态系统中。这个问题的一种解决方案是使用开放的API,来允许设备跨生态系统互联,然而这可能会导致安全问题。

另一方面,物联网目前还没有得到广泛应用,然而物联网普及后,我们的大部分设备(汽车、冰箱、电话、电视等)将会互相连接,数据将会无缝地在设备之间流动。这意味着中心化服务器将需要处理越来越多的数据和计算任务,而以当前的基础设施规模和算力来看,这恐怕是不可持续的。

当前物联网基础设施中心化特性导致的第三个问题是,物联网基础设施会暴露设备以及设备处理的数据。前阶段英国数据分析公司Cambridge Analytica曝出的Facebook利用用户数据的丑闻表明,我们目前使用的服务有很多不足之处。而如果使用区块链,则数据是私密发送的;并且由于数据的透明性,用户知道他们发送的是什么。这样,公司可以洞悉用户的消费习惯而不必知道用户的身份——现在一些公司已经通过各种方法这样做了

未来,区块链和物联网技术将是高度互补的。区块链网络可以在保护用户的隐私和信息的透明度的前提下,允许用户访问并提供物联网数据且无需中心方的参与。

物联网与区块链技术结合的优势 

1)更佳的隐私性和完整性

在大数据时代,隐私变得越来越重要。我们现在已经无时不刻都在被大公司们跟踪着,他们几乎知道关于我们的一切。爱丁堡大学的研究发现,健康数据采集公司的数据在传输到云存储时可能会被拦截。此外,他们还发现有些数据没有正确地加密,这意味着数据没有受到保护,任何可能截获数据的人都能够读取它。另一项研究则表明,有8家广为人知的健康追踪设备公司允许第三方通过蓝牙追踪用户,即便用户的设备并没有与该蓝牙配对。

这个问题不仅会导致个人数据的泄漏,甚至还可能导致整个行业的商业模式出现问题。例如,如今的保险行业正在进入“科技化保险”时代。保险公司为了给客户提供量身定制的保险方案,会开发基于传感器数据的应用程序。这一模型需要建立在数据是准确的并且没有被篡改的基础上。问题在于,上述关于隐私性的研究发现了一种篡改此数据的简单方法,并且由于各方之间缺乏信任,定制个体保险方案的商业计划可能很难实现。

使用区块链技术可以显著地改善隐私性。例如,患者可以确保发送给医疗机构的数据仅会被用于医疗诊断这一唯一目的,并且这些数据不会被出售,也不会在未经同意的情况下被第三方使用。此外患者还可以完全控制发送的数据——即只发送此项诊断所需的数据。

使用区块链和物联网不仅可以对数据进行验证、还可以使其透明化、防篡改,进行加密,从而带来真正的隐私。此外,任何人都可以知道正在发送的数据,从而消除了可能的公司不正当行为和非法数据收集。如果出现问题,监管机构也将能够准确发现问题所在。这将有助于让公司为他们的错误负责,并提醒他们谨慎行事。

2)安全性的提升

物联网使许多设备公开化,但同时也暴露了它们处理的数据。一些未来的物联网应用将需要提高安全性。例如,汽车将变得越来越独立于汽车司机,一个小的故障就可能导致人员受到伤害,甚至发生更糟糕的事故。

据CNN报道,植入凯迪拉克轿车内部的设备存在着安全隐患:允许有人耗空设备的电池,远程进行错误的导航或刹车。庆幸的是,这个漏洞并没有被利用。克莱斯勒汽车仪表盘的WiFi连接也出现了问题。一辆吉普切诺基(Jeep Cherokee)汽车在一次联网试验中被黑客远程入侵,黑客切断了正在高速公路上行驶的汽车的信息传输。

鉴于物联网设备的数量不断增加以及该行业目前的状况,所有公司都必须不仅确保自己硬件的安全,而且要保证他们所操作的网络或云也是安全的。这两处都是黑客攻击的主要目标,随着连接到互联网上的对象越来越多,威胁将呈指数级增长。然而,使用区块链技术,网络将更加难以攻破,使公司能够放心地专注于硬件方面。

在完全去中心化的区块链中,要完成一次网络攻击,攻击者要么拥有51%的网络算力,要么窃取某人的私钥,要么利用协议背后底层代码中的漏洞。相比之下,私链或确定节点的公链几乎不可能进入物联网系统。公链的规模很大,因此几乎不可能被破解,但私链分布较少,因此更容易被成功攻击,同时也更难以获得优先网络访问权。区块链还能避免DDoS攻击,因为每一笔交易都需要消耗一定数量的代币,这在财政上限制了大多数的潜在攻击者。

完成网络攻击的另一种方法是窃取用户的私钥,然而私钥和不对称密码(即公钥和私钥的组合)的哈希加密特性意味着这是一项艰巨的任务。而且,即使用户的私钥被盗,也不会危及整个网络。

3)允许更快更小的交易

有了联网的汽车、供暖系统、空调和智能冰箱,消费者将有大量的数据供己使用,其中一些必须被发送到网络上,而另一些则可能被出售、交换或保持私有。作为对发送数据的奖励,公司可能会支付一定比例的电费,送积分,或者支付报酬。这也为个人开辟了一条可以获取被动收入的新途径。

每次通过网络发送数据,都是在执行一个很小的交易任务。目前的问题是,一个人(或对象)无法给另一个人只发送几分钱,因为银行的交易费用会超过交易额本身。此外,金融机构还需要验证这笔钱是否可以转账,而让人们等待几分钟、几个小时甚至几天,这在物联网的应用场合下是不可行的。而区块链通过去除第三方解决了第一个问题,同时通过解决著名的“双花问题”而解决了第二个问题。

4)允许自动交易

在物联网世界中,大多数设备都是自动化的,不需要人工干预,物品之间自行进行交易。例如,一辆自动驾驶汽车需要能够自动支付加油费、停车费、机械维修等费用。再比如,智能洗衣机需要在洗涤剂用完之前在网上完成订购行为。

区块链允许使用智能合约,即遵循“IFTTT(IF-this-THEN-that)”命令的电子合同。简单地说,如果合约中指定的某些条件得到满足,则智能合约可以持有并有条件地发送代币和其他数字资产(如数据等)。在自动驾驶汽车的例子中,汽车可以在内置的钱包中嵌入智能合约,内容为:“如果汽车没电,就去最近的充电站充电。电池满了,就给加油站付款。”

在供应链行业中,一旦区块链发现芯片到达了供应链的某个点,智能合约就可以执行并进行支付。比如“如果产品到达点A,则发送5个代币到Z公司”。自然,这些命令可以在整个供应链中实现,使这些自动支付行为在执行相关操作时进行。

最后,自动化的交易和智能合约也可以为物联网设备的所有者带来收入。公司会因为用户发送的数据而奖励用户,比如支付运行这些设备时产生的宽带使用成本,这在以前是不可想象的。

5)降低基础设施成本与运营成本

中心化的解决方案需要大量的操作、时间和研发上的投资。区块链允许公司外包其项目的基础设施部分,让互联网承担物联网云存储的工作,从而使公司真正专注于硬件、应用程序以及其他需要创新的方面。网络维护、监控和更新等成本都可以消除。同样,与供应链类似,区块链从流程中剔除了中间人,这减少了许多法律和合同上的成本。

区块链技术目前亟待解决的问题 

尽管为物联网使用区块链解决方案有很多优点,但该技术仍处于起步阶段,而且也有自身的缺陷。首先,随着更多的人使用区块链,网络将会遇到阻塞问题。这意味着技术方面还有很多可以改进的地方,比如高TPS(每秒交易数)和低延迟的实现。目前最佳的区块链扩展解决方案之一,通过开发一个节点使用加速芯片运行的区块链来解决扩展性问题。另一个解决方案则不需要专有硬件接入区块链生态系统,而是通过允许不同的代币在不同的区块链上运行来达到链接不同区块链的目的。例如,数据可以在区块链A上处理,却在区块链B上存储。也就是将交易的过程和最终状态进行分离。

另一个问题涉及交易费用,这也与阻塞问题有关。网络越阻塞,费用就越昂贵。交易费用也与加密货币的投机性质相关。在目前的系统中,计算或处理数据需要支付固定的费用。然而,在区块链希望创造的价值网络中,每个人需要为用途付费。价格出现很大的波动可以出于正当的理由或者仅仅是由于投机效应。然而,我们也有可能看到购买成本的下降,这可以抵消交易成本。

结论 

越来越多的公司正在投身于区块链技术的研发。一些公司提供了私有的区块链解决方案,这种方案提供“嵌入”选项,可以让物联网设备将数据发送到私有区块链。用户可以选择他们想要发送的物联网数据,并且交易只对涉及的双方公开。这与公共区块链不同。

区块链技术发展的一个障碍是,传统大公司可能会阻止区块链取代它们的主导地位。例如,Visa和MasterCard可能会改变商业模式,大幅降费,以便处理微小的交易。谷歌、腾讯、阿里巴巴等公司也可能会发布开发者工具包,提供对数据库和网络的免费访问,以保持自己的主导地位。尽管如此,其中一些公司还是看到了区块链技术的好处,并正在开发区块链解决方案。例如,亚马逊(Amazon)最近推出了一个平台,向客户提供“区块链即服务”(BaaS)。华为、阿里巴巴和腾讯等公司则在区块链网络中开发适应公司自己产品的服务。

考虑到区块链技术和物联网技术在数据传输方面的优势,在鼓励企业削减成本上的促进作用,以及区块链所创造的隐私性和安全性,区块链和物联网的大规模联合应用终将实现。然而,我们距离理想的实现方案仍然还有很长的路,能够最有效地服务于物联网的技术也尚未明确。公链,私链,Tangle,或者现有的云服务器都可能是这个问题的解决方案。只有时间会告诉我们答案。


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