区块链技术可望与物联网结合?

时间:2018-05-17 15:49来源:SiliconLabs

摘要:目前市场上有许多的发展障碍正在减缓物联网(IoT)的采用。物联网设备和平台市场是碎片化的,有很多标准和很多供应商。关于技术、供应商以及所提供的解决方案,一直存在着不确定性。

 

区块链和物联网融合:这正在发生吗?
作者:Christian Legare,Silicon Labs物联网操作系统平台总监
 
目前市场上有许多的发展障碍正在减缓物联网(IoT)的采用。首先,物联网设备和平台市场是碎片化的,有很多标准和很多供应商。关于技术、供应商以及所提供的解决方案,一直存在着不确定性。
 
其次,对互操作性也存在顾虑,因为实施的解决方案往往容易造成新的数据孤岛。云中的数据通常是安全存储的,但是基于云的安全实现手段无法针对那些完整性打了折扣的设备保护你的数据,也无法防止源端的数据篡改。
 
最后,大多数物联网解决方案的集中式架构意味着有可能严重缺乏弹性。在云中处理所有交易时,云资源的不可用可能会冻结你的商务运营。
 
区块链的基本概念
区块链(Blockchain)是一种新兴技术,可以帮助提高系统弹性。区块链的基本概念非常简单:它是一种分布式数据库,称为分布式总账,它维护着一个不断增长的有序记录列表。(观看区块链视频演示,请访问:https://anders.com/blockchain/)
 
媒体通常将“区块链”这一术语和交易、智能合约或加密货币联系在一起,但是技术本身拥有更大的潜力。这就是为什么我们需要将区块链从诸如比特币(Bitcoin)和以太坊(Ethereum)这样的具体实现中分离出来。例如,沃尔玛和福特正在使用区块链技术来改善供应管理,并未涉及加密货币。事实上,区块链和物联网的融合已经排上了多家公司的议事日程。并且在物联网和金融服务之外的几个领域中已经存在具体实现、解决方案和创新推动。
 
根据IBM的介绍,对物联网而言,区块链的三大好处是建立信任、降低成本和加速交易:

• 使用区块链密码技术在当事各方和设备之间建立信任关系,并降低共谋和篡改的风险
• 通过消除与中间人和中介机构相关的开销来降低成本
• 通过将结算时间从几天缩短至几乎为一瞬间,从而加速交易
 
基于区块链的系统将如何实现这一切呢?IBM的观点是,区块链中的所有设备都应具有运行区块链软件的资源。随着物联网系统中的每个元素都能够处理区块链数据,突然之间区块链成为了所有问题的解决方案!对,但不完全是这样。
 
分布式账本的一个关键要素在于它们是开放的;它们通常不被任何一个实体“拥有”。任何连接到分布式账本的计算机都称为“节点”。大多数节点是轻量级的(或者至少相对于云服务器的容量来说是轻量级的),因此它们不会保存完整的账本。账本中每个“区块”的容量上限为1MB。一台小型台式计算机可以轻松地保存完整的账本,但是大多数物联网设备并非如此。任何区块链系统至少需要一些包含完整账本的“完整节点”。
 
另一个问题是你需要正确的安全证书才能查看交易。因此,使用此技术时,物联网安全问题仍然存在。设备启动运行和安全密钥管理仍然是物联网设备持续存在的问题,并未被区块链所解决。
 
假设这些限制被解决了,那么区块链将为物联网增加一种引人注目的商业维度。一个区块包含交易,但也可以包含合同。因此,一台物联网设备可以从另一台设备或另一个系统购买数据或向其销售数据。这能够造就一个不太容易出现弹性问题的交易系统。
 
区块链的缺点分析
然而,尽管有这些益处,但区块链模式并非没有其缺点。具体包括:

• 可扩展性-区块链尚未具备很好的扩展性。这可能会导致回归中心化,从而无法体现分布式账本的宗旨。
• 处理能力-对于基于区块链的生态系统中所涉及的所有对象,小型设备不具备执行加密所需的能力。预计数十亿物联网设备将以非常低的成本进行大批量生产,并且这些设备中的大多数将不能以期望的速度运行所需的加密算法。
• 存储-尽管区块链消除了使用中央服务器来存储交易和设备ID的需求,但账本也必须存储在节点上。久而久之,账本的规模将会增加。这超出了大量智能设备的能力,例如传感器,其存储容量非常低(无论是内部闪存,还是外部的NOR或NAND闪存)。
• 缺乏专业知识-很少有人了解区块链技术的工作原理。融合区块链和物联网技术会给系统增添巨大的复杂性。
• 互操作性问题-众所周知,当你可以将数据源整合在一起时,物联网的价值会增加。我们本来就缺乏很多垂直市场的数据模型标准,将区块链融合进来只会使这个问题变得更加困难,更不用说这种交易管理将要造成的法律和合规性问题。
 
区块链与IoT的融合可望发生
区块链与数十亿物联网设备的融合并非是不久的将来就会发生之事。从计算方面讲,区块链处理任务困难且耗时;而物联网设备的能力仍然相对不足,缺乏直接参与区块链的处理能力。这种限制有一个很好的理由:繁重的计算量有助于保护完整性。正如新南威尔士大学副教授兼研究员SalilKanhere所说:“标准物联网设备无法做这种繁重的计算工作,就像你无法在一台标准笔记本电脑上进行比特币挖矿一样。”所以,最初这种类型的应用将会首先在高端网关上看到。
 
现在,行业媒体报道人工智能(AI)和区块链正在加速物联网的发展,但我认为正好相反。物联网现在已经能够提供一个框架,使区块链在其中能发挥作用。对于绝大多数边缘节点而言,区块链功能最初需要在网关中实现,网关是充当交易处理点的硬件设备。这增加了一层额外的复杂性,因为这意味着负责交易的边缘节点将不会是记录交易的设备。边缘节点将是网关的外围设备。
 
尽管物联网和区块链的结合现在还没有准备好,但已经是开始去考虑这种融合的时候了。面向物联网的区块链服务可能会触发在用户之间进行公开的数据交换,并使限制访问有用数据的孤岛问题得以化解。我们看到这些新技术的应用已经起步。在拥有足够资源的低成本处理器广泛普及之前,推动区块链部署所需的物联网系统持续改进只是时间问题。
 
Filament就是一个很好的例子。Filament是一家提供新型芯片的初创公司,其芯片使联网设备和装置能够自行完成交易,并基于规则和运营商设定的程序创建记录在区块链上的合同。
 
由Linux基金会主办的全球合作组织Hyperledger也提供区块链技术的开源版本。

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