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区块链技术在物联网中应用的思路探讨

2017-06-01 09:41
林契于宸
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物联网作为新一代信息通信技术高度集成和综合应用的典范,正在与经济社会深度融合,深刻改变生产活动、社会管理、公共服务。随着物联网技术在各行业中的普及和不断深化,人类社会正进入“万物互联”的新时代,可穿戴设备、智能家电、自动驾驶汽车、智能机器人等数以百亿计的新设备将接入网络,也使得物联网成为当今全球技术创新最活跃、应用空间最广阔的领域之一。

云计算、大数据、新一代移动通信技术与智能感知、行业应用相互交织,激荡融合,不断激发创新活力,成为物联网发展的新动力。区块链技术作为当前国内外的焦点技术之一,可能会对未来技术创新和产业变革产生重要影响。在物联网中如何定位和应用区块链技术值得进一步思考和探讨。

区块链的技术与应用情况

区块链的概念首次在2008年底由化名中本聪(Satoshi Nakamoto)发表在比特币论坛中的论文中提出。论文中区块链技术是构建比特币数据结构与交易信息加密传输的基础技术,该技术实现了比特币的挖矿与交易。

区块链是分布式数字存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用。从狭义上讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义而言,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问安全、利用智能化合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。与传统的数据库技术相比,区块链具备3个特点:一是数据的不可篡改性;二是系统集体维护;三是信息的公开透明。同时,相对传统数据库技术,现阶段的区块链技术数据吞吐量小,读写时延较大,更适合低频率、小数据的可靠存储和处理。

从现有的区块链的技术应用看,区块链基础架构一般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组合。其中,数据层封装了底层数据区块以及相关数据加密和时间戳等技术;网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特征的基础;应用层则封装了区块链的各种应用。在这一模型中,基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、灵活可编程的智能合约是区块链技术最具创新性的技术环节。

全球区块链应用探索非常活跃,总体而言还处于小规模的概念验证阶段。当前的区块链技术应用主要集中在两个方面:

一是在不同机构或个人之间缺乏互信并缺少中介的情况下,实现数据的直接交换。区块链技术源于比特币,是比特币的底层数据存储技术,因此金融是区块链应用最热门的领域。美国Ripple公司早在2012年就已经引入区块链技术为多家银行提供跨境转账、清算和支付服务,与SWIFT(环球同业银行金融电讯协会)等传统渠道相比,能够节约1/3手续费,把跨行对账等操作时间从数天压缩到几秒。区块链在数字货币、支付结算、证券交易、互助保险等金融场景中的应用也受到高度重视。此外,在能源领域,美国公司Brooklyn MicroGrid等使用区块链技术,智能电网的用户无需通过电力公司就能进行电力资源的灵活交换。在医疗领域,瑞士公司HealthBank和美国公司Gem采用区块链技术存储医疗数据,帮助多家医院和医疗机构直接交换电子病历。

二是用于重要数据的保全与可靠存储。利用区块链不可篡改的特点,重要数据(如权属、协议、票据等法律文书)的保全成为应用探索的热点。目前,爱沙尼亚、格鲁吉亚等国家政府正尝试采用区块链技术对重要资产进行登记,开展了土地注册、商业登记、电子征税等重要信息的登记工作。美国法律服务公司Pryor Cashman推出了数字产品(如音乐、视频等)的交易平台“Monograph”,采用区块链技术解决数字艺术品的权属和认证问题。国内网站“保全网”通过区块链技术对互联网金融平台的身份信息、操作记录以及保险业务中的保险凭证等电子数据的真实性进行认证,并与公证处和司法鉴定中心对接,可以提供公证书、司法鉴定报告等服务。

区块链技术在物联网中应用的思路探讨

应该说,区块链最核心的价值便是通过程序算法来建立一个公开透明的规则,以此为基础来创立一个信任网络,确保点对点之间的信任与交易的安全,这就摒弃了传统的中心化的第三方机构,也省去了统一的账簿更新和验证环节。而随着物联网规模的不断扩大,构建百亿级设备的“巨系统”,物联网面临的安全隐私保护、数据真实性保障、系统可扩展性和信息共享等的一系列挑战,应用区块链技术的空间十分广阔。总体而言,区块链技术在物联网中应用主要在以下3个方面。

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