区块链与物联网融合发展的机遇与挑战

区块链构建了一个分布式点对点的体系,作为一种安全可验证的涣散承认事务的机制,广泛运用于金融经济、物联网、大数据、边云核算和边际智能领域。

1、区块链赋能的边际智能与物联网

在无人驾驶等高动态、超低延时、资源受限、数据与核算解耦的边际智能与物联网的运用场景下,区块链技能能够有用加速边际人工智能与物联网核算的落地,其具有的安全可信、隐私维护、细粒度鼓励等特征则为边际人工智能与物联网带来了新的机会。

边际人工智能核算中的节点本身及在彼此通讯的过程中或许会遭受网络进犯,而以区块链作为底层支撑的可信边际人工智能核算架构更适合于多变边际核算环境下的AI场景;

参加边际智能的节点或许存在歹意行为,或者关于为体系做贡献的行为缺少满意的鼓励,同时信息与数据作为人工智能的中心是不行或缺的,而区块链技能能够有用鼓励边际智能场景中信息与数据的同享与交流;

区块链能够有用提高边际人工智能核算体系中数据办理、存储和传输的安全性。

虽然将区块链技能交融边际智能和物联网具有许多优势,可是区块链赋能的交融技能也存在许多的技能应战。区块链本身的功用问题会在一定程度上限制其技能在边际智能与物联网环境中的运用,尤其是事务吞吐量、买卖承认时延、区块容量等问题。关于硬件才能非常有限的边际设备来说,事务数量很难在本地保存完好的区块链账本,因而未来应该探究对资源有限设备更加友爱的区块链。

构建跨域/泛中心网络中的分布式信任

在边际智能核算的场景中,存在着更多设备与设备之间的合作。区块链以其不行篡改性保证记载数据的真实性,以其可追溯性和一致机制有助于承认记载数据的牢靠性,因而能够在跨域/敞开网络中更好地构建信任,但这一方面研讨的难点在于:怎么经过模拟实验来验证所提方案的有用性,怎么设定信任的衡量方式,以及怎么模拟部分节点不同程度的“不行信”情况。

群智核算与数据隐私的权衡

区块链具有匿名性、涣散性、安全性等要害特性,因而被以为能够便利、高效、牢靠、安全地应对体系中的安全和隐私问题。可是,这些根据密码学中的算法还需求进一步规划与研讨,比方交互式的零常识通讯协议过于复杂,致使容易遭到歹意软件的进犯;若采用非交互式简练零常识证明技能,其证明过程需求很多的内存,这意味着在受限设备上很难运用。

2、区块链赋能的边际核算与物联网

在物联网年代,简直所有的电子设备都是物联网的一部分,它们是数据的生产者和消费者。在未来几年之内,这些终端电子设备的数量将会打破十亿,由这些终端发生的原始数据量是巨大的。如果只依靠云端进行处理,将会给云核算带来巨大应战,曩昔以核算资源会集为特征的云核算形式已经无法物联网的泛在核算需求,边际核算正在成为满意物联网的智能核算支撑平台。
现在,业界已经在物联网领域中开展了许多区块链技能与边际核算的交融研讨。然而,这些解决方案在数据安全、隐私维护、拜访操控、资源办理等方面仍有短缺:

数据安全:

在物联网边际核算中,进犯者或许运用分布式拒绝服务进犯增加中心服务器的核算担负,从而影响数据传输的正确性。运用区块链技能能够进行去中心化的使命分配和调度,从而有用缓解进犯带来的危害。

隐私维护:

在物联网边际核算场景下进行隐私维护也是一个全新的应战,能够运用受区块链维护的智能合约对用户自界说的敏感数据进行加密,并供给安全可信的条件拜访和解密查询方法。

拜访操控:

凭借可信任的区块链技能,能够进一步拓宽物联网边际核算拜访操控的功用。例如,针对物联网中会集式授权造成的功用瓶颈或单点故障,能够运用区块链技能对大型物联网体系中的设备、服务和信息进行有用的拜访操控。

资源办理:

边际核算将核算使命迁移到附近的节点中处理,来缓解远程云服务器的压力,下降网络时延。现有的区块链技能,大多需求强壮的核算才能与能量消耗的支持。结合边际核算的特征,能够将构建区块链所需的核算使命卸载到边际核算节点中,完成区块链的快速构建。

3、区块链赋能的软件界说网络与物联网

软件界说网络(Software-Defined Networking, SDN)是一种新型网络架构模型,其最大的优势是在于将网络中的数据平面和操控平面的解耦合,分离的数据平面和操控平面,打破了传统网络的网络结构格式。而且,SDN具有网络大局拓扑,能够经过操控器办理数据流的转发,能够完成设备和数据的会集办理;简化了数据平面的传输流程,统一的南北向接口在提高架构扩展性的同时,还完成了网络的可编程化。因而,SDN为物联网的完成供给了有用的解决方案。
然而,SDN为物联网带来种种优点的同时,也带来了新的应战,包括如下几方面:
服务质量问题:

因为会集式操控器的存在,在广域网范围内会存在实时调度服务质量底下的问题,无法满意物联网的QoS需求。

服务安全问题:

SDN 操控器在网络操控决策中的决定性位置,很容易成为进犯者的目标,存在的 DDoS/DoS 进犯、不合法拜访、单点失效等安全问题,使得体系为合法用户服务的质量下降,甚至无法供给服务。

根据区块链的去中心化、不行篡改、可追溯、高可信和高可用的特性,能够有用地缓解上述问题:

运用区块链的智能合约技能赋予不同SDN操控器自主进行资源拍卖才能,以此确认不同事务对各类资源运用的优先级,并组成由不同资源连接而成的功用服务链。关于各种功用服务链构成的行列,运用包含优先级调度模型、QoS框架模型的多跳模型来保证行列满意物联网QoS下的合理调度要求。

运用区块链技能,在各 SDN 操控器上构建一个由一个可读取、可增加、不行篡改的分布式数据库组成的区块链存储,共同维护区块的记载列表;并运用高效安全的一致算法对区块的音讯进行验证,并建立剖析模型对安全性以及功用进行剖析。

·本文节选自《区块链运用蓝皮书:我国区块链运用开展研讨报告(2020)》,作者:高镇、仇超、任晓旭、曹一凡、王晓飞

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