區塊鏈技術在物聯網領域的應用

文/王冬蘭

未來世界科技發展的主要推動力就是物聯網，作為又一個萬億市場，物聯網是在通信網絡后崛起的。當前階段，物聯網正以蓬勃的態勢向前發展，尤其是5G技術的廣泛應用，通過物聯網可實現對所有事和物的充分連接。經過我國物聯網的大范圍應用，在加上區塊鏈接技術的開發及發展，最后取代了以往物聯網應用中存在的一系列問題與不足。隨著基于區塊鏈的分布式數據庫系統技術的發展，這一問題也得到了很好的解決，使得物聯網的發展進入了一個新的階段。

1 物聯網的概念

傳媒領域是物聯網的起源，同時也是信息科技產業的第三次革命。物聯網（The Internet of things）是以傳統電信網絡、互聯網、廣播電視網絡等為基礎的信息載體的網絡，讓所有可以獨立尋址的普通物理對象實現互連和互操作性。

2 區塊鏈技術

2.1 區塊鏈的定義

通常，區塊鏈接技術屬于點對點分布式的一項數據庫系統，它經過共識的相應算法來確保每個節點的數據相同，為了最大限度保證數據的安全性、隱私性，將加密算法引入其中。另外，通過添加一個時間戳和一個連接在開始和結束的鏈狀數據結構，創建了一個可驗證、開放、透明、可追溯、不可篡改的技術系統。

2.2 區塊鏈架構

將比特幣、以太坊的區塊鏈架構作為案例。區塊鏈系統涵蓋的要素有：可靠完整的分布式網絡、重要的共識機制、狹義的分布式賬本、網絡上的分布式應用底層的交易數據等。將底層的數據像區塊這樣的形式進行組合而形成數據結構，根據時間的順序將這些區塊鏈接形成相應的區塊鏈，并確保全分布式網絡的所有節點上都存在一個分布式賬簿即區塊鏈。在網絡通信中引入P2P協議，通過共識機制的應用使其保持一致性，并以此作為基礎，最終能夠生成較為高級的應用程序。此體系結構中，分布式網絡的共識機制、非篡改的區塊鏈數據結構、更靈活的智能合約、工作量證明機制是代表性突出的創新。

2.3 區塊鏈的突出特點

參考區塊鏈的定義框架，其突出特點就是去中心化、可信任。去中心化就是整體的區塊鏈網絡沒有中心化的管理機構及硬件，義務、權利不管是在哪個節點中均是平等的，不管哪個節點發生了損壞都不會對整體網絡的運行狀態造成影響，在區塊鏈網絡中，其節點能夠隨意加入或退出。可信任就是所有以網絡作為中心的節點在實施數據交換時，即便是不可見的，然而卻依舊是被信任的，由于整個網絡運作和數據均為透明和公開的，使得任何一個節點都不能欺騙其他的節點。

3 物聯網領域中區塊鏈的融合應用

3.1 有效節省物聯網的運營投資

當前階段，隨著物聯網技術的廣泛應用，越來越多的物聯網設備在進行管理及養護中所產生的費用，均會為運營商、制造商和用戶造成很大的壓力。物聯網現階段的應用均是中心化結構體系，就是在中央控制系統中集中所有的數據流。目前，隨著云計算技術被廣泛的應用及普及，物聯網的運營商能夠利用云服務器的集群對物聯網智能設備生成的數據提供存儲和交換服務。現階段，因為連接設備的數量在大幅度增加，導致中心化服務的存儲、計算及寬帶成本大幅度上升，現已增加到難以承受的程度。通過引入區塊鏈的技術，物聯網達到了點與點的直接互聯及數據傳輸的更好效果。為了更好的實現數據同步和管理控制，物聯網的整體解決方案需要引入大型數據中心。區塊鏈網絡可實現對軟件更新、數據采集、指令發送等操作的傳輸工作。區塊鏈技術主要通過以下三個方面來解決物聯網的體系結構問題。

（1）方便可靠的費用支付、結算。

（2）點對點分布式數據傳輸及存儲的體系結構。

（3）分布式條件下，對數據進行加密保護、驗證機制。

3.2 采取相應措施對物聯網的隱私加強保護

現階段，因為物聯網行業前所未有的發展，人們將關注的焦點逐漸轉向了隱私保護、數據安全上。當出現了斯諾登事件后，全社會各個行業均都在懷疑政府、大型企業所控制的網絡服務隱私。特別是在物聯網發展領域中，中央服務器負責傳輸和存儲現有集中服務體系結構中的所生成的所有監控數據信息和控制信號。這些中央服務器收集了所有有關的麥克風記錄的通話記錄、攝像頭的視頻信號，甚至在中央服務器中也匯集了用戶的血壓、跑步節奏、心跳等信息。中央服務器所發送出的信號還能夠對室內開啟燈光、開啟空調及開啟門窗等進行控制，對用戶的日常生活有著直接影響。物聯網運營商雖然一直在說他們對用戶的隱私。數據安全可以進行有效的保護，但，那些安全漏洞、隱私泄露情況的出現，阻止了用戶信任服務提供商來履行他們的承諾。

具體而言，通過未授權的方式，政府安全部門可以以對在中央服務器中存儲的數據內容進行嚴格的審查。然而，因為運營商過于重視競技利益，很大程度上會發生將用戶的隱私信息售賣給其他的公司，進而便于這些公司對隱私數據進行分析。并針對用戶的喜好進行個性化的推薦，此種行為使得物聯網設備用戶的基本權益受到嚴重的侵犯，從而最終導致很多用戶對網絡智能設備的接入進行拒絕。

4 結束語

總而言之，當前階段由于科技的飛速發展，近年來，物聯網技術開發和應用在國際上獲得了顯著成就。近階段，世界上使用的傳感器和智能控制器已達數十億個，據估計，它們將在未來幾年內成倍增加。物聯網中終端設備數量的幾何擴展導致集中部署的不足日漸顯著。區塊鏈的誕生為解決這一問題提供了可能。舊有的物聯網中心架構已經被去中心化架構取代，既能充分降低中心計算的壓力，又能為物聯網的組織結構帶來更多的可能性，使其創新發展的空間更加廣泛。