重構(gòu)圖視角下超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究綜述

收稿日期：2022-01-24；修回日期：2022-03-25" 基金項(xiàng)目：吉林省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20210101176JC）

作者簡(jiǎn)介：冷澤琪（1996-），女，吉林延邊朝鮮族自治州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)；王坤昊（1981-），男（通信作者），吉林長(zhǎng)春人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用、生物信息學(xué)（wkhyoyo@jlnu.edu.cn）；梁緯（1996-），女，廣東廣州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閳D像識(shí)別；鄭月鋒（1978-），男，吉林吉林人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋⒋髷?shù)據(jù)技術(shù).

摘 要：在部署基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，出現(xiàn)了缺少細(xì)粒度隱私保護(hù)、事務(wù)處理效率低、高延遲、靈活性和動(dòng)態(tài)性不足等方面的技術(shù)阻礙。為進(jìn)一步推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用落地，致力于企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)塊鏈技術(shù)的超級(jí)賬本引起了研究界的廣泛關(guān)注。然而在當(dāng)前的研究中，缺少針對(duì)基于超級(jí)賬本的物聯(lián)網(wǎng)的客觀綜述。旨在以獨(dú)特的視角回顧超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究。為更直觀地展示差異和提供技術(shù)融合流程，提出了重構(gòu)圖的分析方法。重構(gòu)是將文獻(xiàn)中核心設(shè)計(jì)和原架構(gòu)圖融合，重新構(gòu)造可以展示文獻(xiàn)核心思想圖的過(guò)程，該方法旨在將文獻(xiàn)的核心思想可視化。最后，從低功耗共識(shí)算法、智能交易驗(yàn)證、鏈上鏈下混合存儲(chǔ)和自定義激勵(lì)機(jī)制四個(gè)方向?qū)Τ?jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)研究進(jìn)行展望和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：超級(jí)賬本；物聯(lián)網(wǎng)；區(qū)塊鏈

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號(hào)：1001-3695（2022）09-002-2570-12

doi： 10.19734/j.issn.1001-3695.2022.01.0040

Survey on application of Hyperledger in IoT from perspective of reconstructing diagrams

Leng Zeqi，Wang Kunhao，Liang Wei，Zheng Yuefeng

（College of Computer Science，Jilin Normal University， Siping Jilin 136000，China）

Abstract：In the deployment of blockchain-based IoT applications，technical hindrances in terms of lack of fine-grained privacy protection，low transaction processing efficiency，high latency，and lack of flexibility and dynamism have emerged. To further promote the popularization and application of blockchain technology in IoT，the Hyperledger dedicated to the enterprise standard blockchain technology has attracted wide attention from the research community. However，there is a lack of objective review for Hyperledger-based IoT in the current research. This study aimed to review the research on Hyperledger in the IoT domain with a unique perspective. In order to demonstrate more intuitive differences and provide a faster process of technology convergence，this study proposed a reconstruction diagrams analysis method. Reconstruction was the process of merging the core design of a literature with the original architecture and reconstructing the diagram that showed the core idea of the document. This approach aimed to visualize the core ideas of the literature. Finally，this article prospected and summarized the future research of Hyperledger in IoT in four directions： low-power consensus algorithm，intelligent transaction verification，on-chain and off-chain hybrid storage，and custom incentive mechanism.

Key words：Hyperledger; IoT; blockchain

0 引言

隨著智能設(shè)備和高速網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)作為資源受限的低功耗網(wǎng)絡(luò)，其主要標(biāo)準(zhǔn)得到了廣泛的接受和普及［1］。然而一些技術(shù)的漏洞和缺陷阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這些阻礙主要集中在集中式服務(wù)器帶來(lái)的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和網(wǎng)絡(luò)擁塞。區(qū)塊鏈突破了傳統(tǒng)意義的信任，使得網(wǎng)絡(luò)中的每一項(xiàng)決策從少數(shù)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樗泄?jié)點(diǎn)共同決定，增加了交易的透明度和存儲(chǔ)信任。因此，基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)研究被廣泛探索。這些研究在一定程度上解決了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證等問(wèn)題。但是區(qū)塊鏈技術(shù)在隱私保護(hù)、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)延遲等方面存在缺陷，導(dǎo)致了技術(shù)狀態(tài)無(wú)法達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。

近年來(lái)，超級(jí)賬本的出現(xiàn)為解決上述問(wèn)題提供了可能。除了具備區(qū)塊鏈一般的特性外，超級(jí)賬本在安全、互操作、共識(shí)以及性能四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了全新的賦能。在安全方面，超級(jí)賬本設(shè)計(jì)了細(xì)粒度的訪(fǎng)問(wèn)控制和私密數(shù)據(jù)管理，給企業(yè)之間提供了隱私保護(hù)機(jī)制和賬本隔離，為企業(yè)級(jí)的方案提供基礎(chǔ)設(shè)施。為保障消費(fèi)者的利益，超級(jí)賬本支持訪(fǎng)問(wèn)控制的自治性，這使得一些以消費(fèi)者為中心的應(yīng)用能夠被設(shè)計(jì)與實(shí)施。高度模塊化的結(jié)構(gòu)使得基于超級(jí)賬本開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在某個(gè)模塊或組件發(fā)生單點(diǎn)故障時(shí)，不會(huì)影響系統(tǒng)的整體運(yùn)作，這一特點(diǎn)同時(shí)也使超級(jí)賬本能夠更快地與各類(lèi)系統(tǒng)集成。這些可插拔的組件使得超級(jí)賬本能夠在同一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)中滿(mǎn)足豐富的業(yè)務(wù)邏輯。在互操作方面，超級(jí)賬本開(kāi)發(fā)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的身份認(rèn)證系統(tǒng)，為消費(fèi)者或企業(yè)通過(guò)便攜式的電子身份執(zhí)行跨鏈、跨層或跨系統(tǒng)的操作提供了基礎(chǔ)設(shè)施；在共識(shí)方面，可插拔的共識(shí)機(jī)制使得不同業(yè)務(wù)能夠在同一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)中達(dá)成共識(shí)，目前超級(jí)賬本所支持的共識(shí)算法覆蓋了節(jié)能、聲譽(yù)、工作量證明、時(shí)間證明、權(quán)威、容錯(cuò)、授權(quán)權(quán)益等方面，因此，顯著地提升了超級(jí)賬本的適用性；在性能方面，網(wǎng)絡(luò)中的決策由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)決定代替了由所有節(jié)點(diǎn)共同決定，這將大大減少算力成本并確保信任。超級(jí)賬本網(wǎng)絡(luò)可以是動(dòng)態(tài)的，為大量便攜式設(shè)備的連接提供了可能。超級(jí)賬本將處理交易的節(jié)點(diǎn)細(xì)分為四種角色，每種角色都具備不同的功能，并允許開(kāi)發(fā)者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載調(diào)整節(jié)點(diǎn)的部署。此外，解耦的排序處理能夠解決一定程度的網(wǎng)絡(luò)擁塞和延遲。

基于超級(jí)賬本的物聯(lián)網(wǎng)研究逐年增長(zhǎng)，然而目前沒(méi)有關(guān)于超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的綜述。此外，在區(qū)塊鏈綜述中大部分以文字為主，圖表為輔。精煉的語(yǔ)言為研究人員展示了最新的應(yīng)用進(jìn)展和趨勢(shì)，但無(wú)法直觀地給研究人員展示這些研究的設(shè)計(jì)思路，研究人員很難從凝練的語(yǔ)言中獲取足夠的技術(shù)融合指南和核心思想。

為更好地解決上述問(wèn)題，本文提出一種新的分析方法，即重構(gòu)圖方法。重構(gòu)圖分析方法的主要優(yōu)勢(shì)在于：a）以最直觀的方式展示研究進(jìn)展和核心思路，突出不同研究之間差異；b）增添了更多的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，將文獻(xiàn)中的核心設(shè)計(jì)可視化。本研究的主要貢獻(xiàn)如下：

a） 提出了重構(gòu)圖的分析方法。這項(xiàng)研究考慮了兩種情況：（a）針對(duì)沒(méi)有架構(gòu)圖的文獻(xiàn)，提煉文獻(xiàn)中的核心設(shè)計(jì)構(gòu)造重構(gòu)圖，最大程度地還原原文的核心設(shè)計(jì)思路；（b）文獻(xiàn)中已有架構(gòu)圖，在文獻(xiàn)核心設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上將原架構(gòu)圖重構(gòu)，增加更多的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

b） 展示了超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)中最新的應(yīng)用進(jìn)展。由于現(xiàn)階段超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)的研究比較分散，本研究以應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閱挝粴w納文獻(xiàn)。這些應(yīng)用領(lǐng)域涉及了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全、智慧農(nóng)業(yè)和漁業(yè)、智能城市監(jiān)控、智能玩具和IoT游戲、智能健身、智慧交通、智慧電網(wǎng)、智慧建筑項(xiàng)目和智慧能源（節(jié)能方向）。

1 超級(jí)賬本技術(shù)概述

超級(jí)賬本致力于開(kāi)發(fā)企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊鏈。在官方的概念層面，超級(jí)賬本是一個(gè)“溫室”體系，所有的技術(shù)由社區(qū)開(kāi)發(fā)。并為各個(gè)領(lǐng)域的用戶(hù)、開(kāi)發(fā)商和供應(yīng)商提供了一個(gè)開(kāi)源且安全的協(xié)作環(huán)境。因此，超級(jí)賬本鼓勵(lì)相似領(lǐng)域中參與者之間的互操作，每個(gè)參與者通過(guò)溝通獲取必要的信息。這種有效的協(xié)作方式大大減少了每個(gè)參與者的重復(fù)工作，使得參與者更有精力去孵化新的想法。為了提高代碼質(zhì)量，超級(jí)賬本的技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)（technical steering committee，TSC）定期檢查社區(qū)的代碼和項(xiàng)目，其中不合格的代碼和項(xiàng)目將被拋棄。另外，超級(jí)賬本鼓勵(lì)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化［2］，即讓更多的人集中精力完成更少的任務(wù)，提高參與者的專(zhuān)業(yè)程度。發(fā)展參與者的專(zhuān)業(yè)化還有助于促進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的統(tǒng)一，任何在超級(jí)賬本社區(qū)做貢獻(xiàn)的參與者不必?fù)?dān)心隱藏的法律問(wèn)題。

超級(jí)賬本的通用架構(gòu)具備共識(shí)層、合約層、通信層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、加密模塊、身份服務(wù)模塊、策略服務(wù)模塊、應(yīng)用程序接口（application programming interface，API）和互操作模塊［3］九個(gè)組件。這些組件構(gòu)成了高度模塊化的結(jié)構(gòu)，任何一個(gè)組件的故障不會(huì)影響整體的運(yùn)作。

1.1 賦能技術(shù)概述

作為最大的開(kāi)源項(xiàng)目之一，超級(jí)賬本目前擁有18個(gè)頂級(jí)項(xiàng)目（包括1項(xiàng)被淘汰的項(xiàng)目）。這些頂級(jí)項(xiàng)目為超級(jí)賬本提供關(guān)鍵技術(shù)，也使得超級(jí)賬本能廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。在技術(shù)方面，超級(jí)賬本涉及了跨系統(tǒng)身份認(rèn)證、權(quán)限控制、多通道（多鏈）的平臺(tái)、可視化界面、移動(dòng)應(yīng)用、基準(zhǔn)測(cè)試、密碼學(xué)庫(kù)、以太坊客戶(hù)端及其業(yè)務(wù)邏輯開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。在應(yīng)用方面，超級(jí)賬本已經(jīng)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字醫(yī)療、供應(yīng)鏈追溯、金融、數(shù)字證據(jù)，人工智能等主流領(lǐng)域。

超級(jí)賬本將目前的頂級(jí)項(xiàng)目分為distributed ledgers、domain-specific、libraries和tools四類(lèi)。每個(gè)貢獻(xiàn)到超級(jí)賬本的項(xiàng)目都需要開(kāi)發(fā)者定期維護(hù)，這意味著除了維護(hù)項(xiàng)目的正常運(yùn)營(yíng)，開(kāi)發(fā)者還要及時(shí)地為想?yún)⑴c到這個(gè)項(xiàng)目的成員解決問(wèn)題。TSC會(huì)定期審查各個(gè)項(xiàng)目的維護(hù)情況，并決定項(xiàng)目是否進(jìn)入下一階段。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目處于不再推薦使用階段時(shí)，六個(gè)月后該項(xiàng)目會(huì)被社區(qū)棄用。但棄用的項(xiàng)目信息和部分代碼仍然保留在社區(qū)中。超級(jí)賬本中的每個(gè)項(xiàng)目必須具備modular、highly secure、interoperable、cryptocurrency-agnostic和complete with API五種特征。模塊化的組件適用于開(kāi)發(fā)不同需求的分布式解決方案，高度的安全性確保了企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈的實(shí)施。互操作性和豐富的API給大型企業(yè)分布式網(wǎng)絡(luò)提供了輕松的信息交互。

一般情況下，超級(jí)賬本中的所有項(xiàng)目都要經(jīng)過(guò)proposal、incubation、graduated（active）、dormant、deprecated和end of life六個(gè)階段（狀態(tài)）。各個(gè)項(xiàng)目的狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的，并由項(xiàng)目的維護(hù)者和TSC多次審查共同決定。現(xiàn)階段，超級(jí)賬本中的頂級(jí)項(xiàng)目只有g(shù)raduted和incubation兩種狀態(tài)。處于graduted狀態(tài)的項(xiàng)目是目前最活躍、成員數(shù)量最多、貢獻(xiàn)代碼最多的項(xiàng)目。由于不斷地更新，活躍項(xiàng)目為超級(jí)賬本提供了比較成熟的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)官網(wǎng)（https：//www.hyperledger.org/）所提供的信息，本文剖析了目前處于graduted狀態(tài)的項(xiàng)目的核心架構(gòu)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1.1.1 Hyperledger Fabric概述

Fabric是超級(jí)賬本的基石，它的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得超級(jí)賬本能夠廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。Fabric率先引入了權(quán)限機(jī)制，給各行業(yè)的保密交易和賬本隔離提供了可能。Fabric的架構(gòu)由membership services、certificate authorities（CA）、nodes、peers 四種類(lèi)型的組件構(gòu)成。membership services主要為區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)提供數(shù)字證書(shū)；CA為網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)提供身份證書(shū)，這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)私鑰和公鑰完成交易；nodes由被允許加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)組成；而peers是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任不同任務(wù)的角色。

1.1.2 Hyperledger Sawtooth概述

Sawtooth的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在于強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)性和健壯性。每個(gè)Sawtooth節(jié)點(diǎn)由一個(gè)固定部件validator，和可能的部件transaction processor、rest API、和client。在Sawtooth網(wǎng)絡(luò)中，初始節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播包獲取附近的節(jié)點(diǎn)，鄰居節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)規(guī)則加入網(wǎng)絡(luò)，并廣播距離自己1跳的鄰居節(jié)點(diǎn)。只要有響應(yīng)，該節(jié)點(diǎn)就可以加入網(wǎng)絡(luò)。

Sawtooth架構(gòu)有peer-to-peer network、distributed log、state machine / smart contract logic layer、distributed state storage、consensus algorithm五個(gè)核心組件。peer-to-peer network允許節(jié)點(diǎn)通過(guò)TCP通信，包括區(qū)塊、對(duì)等體等信息。并且Sawtooth網(wǎng)絡(luò)通過(guò)gossip protocol廣播事務(wù)。distributed log包括事務(wù)的有序列表，節(jié)點(diǎn)根據(jù)共識(shí)算法將事務(wù)排序。Sawtooth擴(kuò)展了智能合約的功能，把智能合約視為狀態(tài)機(jī)或事務(wù)處理器。smart contract logic layer包括一些核心的智能合約（如settings、identity、validator registry）和事務(wù)家族（如IntegerKey、BlockInfo、HyperDirectory、Marketplace等）。Sawtooth 使用radix Merkle tree 的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它融合了radix tree 和 Merkle hash tree 的功能，并且通過(guò)這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)序列化的合約狀態(tài)。Consensus組件提供了共識(shí)接口，允許各種共識(shí)算法。

1.1.3 Hyperledger Iroha概述

Iroha也提供了一種分布式框架，它的特色設(shè)計(jì)在于權(quán)限管理、容錯(cuò)率和性能效率。相對(duì)于其他平臺(tái)，除了節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)需要授權(quán)以外，Iroha的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)也要授權(quán)。Iroha允許豐富的內(nèi)置命令能夠更簡(jiǎn)單地完成資產(chǎn)管理，不同于其他平臺(tái)中需要預(yù)設(shè)資產(chǎn)。它設(shè)計(jì)的容錯(cuò)共識(shí)算法Crash使得Iroha具有更低的延遲。

Iroha架構(gòu)有Torii、MST processor、peer communication ser-vice（PCS）、ordering gate、ordering service、verified proposal creator（VPC）、block creator、block consensus （YAC）、synchronizer、Ametsuchi blockstore、world state view（WSV）11種組件。Torii負(fù)責(zé)接收交易并進(jìn)行預(yù)處理。MST processor負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)交易和接收對(duì)等體的簽名信息。PCS主要負(fù)責(zé)傳遞交易給ordering gate。ordering gate將與其他對(duì)等方驗(yàn)證無(wú)狀態(tài)的交易，對(duì)等方中的ordering service創(chuàng)建交易提案（每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)ordering service），并驗(yàn)證該無(wú)狀態(tài)交易是否通過(guò)第一次驗(yàn)證。ordering gate收到建議后，將交易轉(zhuǎn)播至simulator中的VPC。VPC對(duì)交易執(zhí)行狀態(tài)驗(yàn)證，block creator將創(chuàng)建新的區(qū)塊并發(fā)送至YAC中執(zhí)行共識(shí)。YAC將最終的消息轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)對(duì)等方。synchronizer負(fù)責(zé)從block store中下載區(qū)塊，將對(duì)等方缺失的區(qū)塊添加到對(duì)等方中。WSV將展示最新的區(qū)塊信息。

1.1.4 Hyperledger Indy概述

Indy的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在于去中心化的身份認(rèn)證系統(tǒng)。這種身份認(rèn)證的核心特征是自我主權(quán)身份。這意味著身份一旦被確定，未經(jīng)身份所有者的允許任何機(jī)構(gòu)和人不得撤銷(xiāo)、選擇和關(guān)聯(lián)。因此，Indy可以為用戶(hù)提供便攜式身份證明，并且無(wú)須通過(guò)第三方集中認(rèn)證。Indy網(wǎng)絡(luò)中只有驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)（數(shù)量較少）和觀察者節(jié)點(diǎn)（數(shù)量很多）兩種節(jié)點(diǎn)。其中：驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)處理寫(xiě)入請(qǐng)求并參與共識(shí)；觀察者節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)讀取請(qǐng)求且依賴(lài)于信譽(yù)等級(jí)有機(jī)會(huì)成為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。

1.1.5 Hyperledger Aries概述

作為六個(gè)活躍項(xiàng)目中唯一不是分布式賬本平臺(tái)的技術(shù)，Aries是給去中心化的身份管理和可驗(yàn)證憑證提供安全通信的方法。Aries有agents、DID communications、protocols 和key management四個(gè)核心組件。agents提供了自我主權(quán)身份認(rèn)證的可信代理，用戶(hù)根據(jù)對(duì)代理的需求下載或編寫(xiě)相應(yīng)的代理，如物聯(lián)網(wǎng)代理、云代理、協(xié)議、規(guī)模和隱私性等要求。DID communications是為多個(gè)可信代理提供信息交換，這種信息交換是基于去中心化的協(xié)議，它的主要范式是基于消息的（通知）、異步的（請(qǐng)求—響應(yīng)消息）和單工的。key management提供了分布式密鑰管理系統(tǒng)，使用三種類(lèi)型的密鑰，包括主密鑰、密鑰加密密鑰和數(shù)據(jù)密鑰。分布式密鑰管理系統(tǒng)使得任何身份所有者免遭受第三方機(jī)構(gòu)的中心故障，無(wú)須依賴(lài)任何組織就能執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)連接、密鑰交換和恢復(fù)。

Aries的出現(xiàn)有助于去中心化的身份認(rèn)證的實(shí)施，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的證書(shū)認(rèn)證將根除監(jiān)控經(jīng)濟(jì)。這種認(rèn)證方法具有高移植性和適用性，用戶(hù)可以在錢(qián)包中存儲(chǔ)自己的工作證明或其他身份，并決定哪部分的信息可以被公開(kāi)查詢(xún)。

1.1.6 Hyperledger Besu概述

Besu是企業(yè)級(jí)的以太坊平臺(tái)。Besu有Ethereum virtual machine （EVM）、P2P network、storage、permissioning、privacy、user-facing API和monitoring七個(gè)核心模塊。在privacy方面，Besu通過(guò)Tessera節(jié)點(diǎn)確保隱私交互。為了更好地面向企業(yè)，permissioning啟用節(jié)點(diǎn)權(quán)限和賬戶(hù)權(quán)限，只有特定的節(jié)點(diǎn)和賬戶(hù)才能訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。storage存儲(chǔ)區(qū)塊鏈和世界狀態(tài)，其中世界狀態(tài)包括賬戶(hù)狀態(tài)、賬戶(hù)存儲(chǔ)和代碼存儲(chǔ)。Besu為用戶(hù)提供了監(jiān)控界面，去監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)。

Besu支持full nodes和archive nodes兩種節(jié)點(diǎn)類(lèi)型。full nodes只存儲(chǔ)當(dāng)前的區(qū)塊狀態(tài)，確保當(dāng)前的最新?tīng)顟B(tài)。archive nodes除了存儲(chǔ)最新?tīng)顟B(tài)，還負(fù)責(zé)存儲(chǔ)自創(chuàng)世區(qū)塊的所有歷史狀態(tài)。另外，Besu為用戶(hù)提供了基于HTTP/WebSockets的JSON-RPC、基于WebRocket的RPC發(fā)布/訂閱和基于 HTTP 的GraphQL三種API。

Besu能夠兼容以太坊主網(wǎng)，支持公有網(wǎng)絡(luò)和私有網(wǎng)絡(luò)。給搭建企業(yè)級(jí)以太坊平臺(tái)提供了可能。

2 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)由難度參差不齊的兩個(gè)部分組成。其中一個(gè)細(xì)分是人類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)（IoT），它是一項(xiàng)重大改進(jìn)，交互的主導(dǎo)類(lèi)型是客戶(hù)端—服務(wù)器［4］，IoT提供日益智能的服務(wù)，以滿(mǎn)足豐富的語(yǔ)義請(qǐng)求。另一個(gè)細(xì)分是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT），它旨在用于復(fù)雜的任務(wù)協(xié)同、基于收集數(shù)據(jù)的決策以及對(duì)機(jī)械的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)［5］。

2.1 IoT概念簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)是一種新的技術(shù)范式，是一個(gè)由機(jī)器和設(shè)備組成的全球網(wǎng)絡(luò)，能夠相互作用和互動(dòng)。在應(yīng)用層面，物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)消費(fèi)者預(yù)先設(shè)定的要求完成各種輕型任務(wù)。例如，自動(dòng)掃地、智能化識(shí)別、紅綠燈的聯(lián)動(dòng)等操作。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)企業(yè)的價(jià)值在于連接的設(shè)備能夠相互通信并與供應(yīng)商管理的庫(kù)存系統(tǒng)、客戶(hù)支持系統(tǒng)、商業(yè)智能應(yīng)用和商業(yè)分析整合［6］。

2.2 IIoT概念簡(jiǎn)介

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行軟件化、模型化，是提高制造的效率和質(zhì)量的技術(shù)。在應(yīng)用層面，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)最大的不同是它是為重型任務(wù)設(shè)計(jì)的，如智能制造、環(huán)境監(jiān)控、智能交通、敵情偵察等。

2.3 超級(jí)賬本與IoT和IIoT相融點(diǎn)

根據(jù)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（GSMA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量高達(dá)147億個(gè)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到眾多領(lǐng)域，如前所述，區(qū)塊鏈技術(shù)雖然被廣泛研究但難以落地，物聯(lián)網(wǎng)迫切地需要全新的技術(shù)解決所面臨的挑戰(zhàn)。本文總結(jié)了超級(jí)賬本與物聯(lián)網(wǎng)融合具備的基本優(yōu)勢(shì)：

a）分布式存儲(chǔ)和協(xié)作確保了大量數(shù)據(jù)和決策的抗竄改性；

b）細(xì)粒度的權(quán)限控制增強(qiáng)了企業(yè)之間和消費(fèi)者之間的隱私保護(hù)；

c）細(xì)粒度的基于狀態(tài)的背書(shū)策略加強(qiáng)了企業(yè)交易的安全；

d）高效的共識(shí)機(jī)制有效地降低了設(shè)備或大型器械協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)延遲，并且能夠更快地使節(jié)點(diǎn)狀態(tài)達(dá)成一致，可以為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間；

e）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的身份認(rèn)證確保了身份的高移植性，為便攜式的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的身份識(shí)別提供了極大的便利；

f）高度模塊化的框架和支持多樣化的鏈碼編寫(xiě)語(yǔ)言使得超級(jí)賬本能夠快速與任何物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成；

g）動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)使得系統(tǒng)具備強(qiáng)大的靈活性和健壯性，能夠滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)基本的業(yè)務(wù)需求。

3 超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用研究

3.1 物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域

在當(dāng)前的研究中，數(shù)據(jù)的隱私性、機(jī)密性和完整性安全比其他安全需求受到了更多的關(guān)注。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)主要由集中式的云服務(wù)處理，這些數(shù)據(jù)很難保證其隱私性和機(jī)密性。Wang等人［7］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.1.0）的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方案。如圖1所示，將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分割為多個(gè)碎片，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的智能合約（鏈碼）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)驗(yàn)證和處理設(shè)備元數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)記錄。云服務(wù)提供商只負(fù)責(zé)將驗(yàn)證結(jié)果返回用戶(hù)。減少了開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算成本，但缺少處理比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型的設(shè)計(jì)。為解決不同云服務(wù)提供商之間的交易安全問(wèn)題，Yang等人［8］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.0）的聯(lián)合云系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了通過(guò)用戶(hù)信用值確定受信等級(jí)機(jī)制，代替了集中式管理，不同云服務(wù)提供商之間簽署鏈碼進(jìn)行安全交易。在一定程度上保證信任，提高了云計(jì)算資源的利用率。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集的云服務(wù)中，存在數(shù)據(jù)所有者的數(shù)據(jù)集模型被惡意竄改和單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，Dib等人［9］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.1）的數(shù)據(jù)集利用系統(tǒng)。云服務(wù)只存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所有者加密的數(shù)據(jù)模型，消費(fèi)者在共享數(shù)據(jù)集時(shí)通過(guò)超級(jí)賬本進(jìn)行付費(fèi)服務(wù)。增強(qiáng)了數(shù)據(jù)集被利用的透明度和數(shù)據(jù)集的安全性，但沒(méi)有設(shè)計(jì)針對(duì)高信任級(jí)別用戶(hù)的監(jiān)管策略。為解決不同參與者之間的數(shù)據(jù)共享，于金剛等人［10］提出了一種基于超級(jí)賬本（Fabric 1.4.0）的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享模型，設(shè)計(jì)了新型網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)收集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)證書(shū)、身份驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)格式清洗和轉(zhuǎn)換。該模型確定了基于超級(jí)賬本的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享模型的關(guān)鍵組件，證實(shí)了超級(jí)賬本能夠提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的效率。在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)安全性是首先要考慮的問(wèn)題，Cao等人［11］提出了一種鋼材業(yè)的追溯系統(tǒng)（Sawtooth）。如圖2所示，通過(guò)智能合約將各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，監(jiān)管部門(mén)通過(guò)區(qū)塊獲取整個(gè)流通數(shù)據(jù)。消費(fèi)者掃描RFID碼獲取最終的追溯信息。張森等人［12］提出一種冷鏈物流數(shù)據(jù)安全方案。如圖3所示，利用超級(jí)賬本（Fabric）確保物流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上鏈，結(jié)合Diffie-Hellman 密鑰交換算法生成共享密鑰確保用戶(hù)的隱私性。

被入侵設(shè)備的自動(dòng)處理能夠及時(shí)避免危險(xiǎn)行為，文獻(xiàn)［13］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric）的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)視方案。源設(shè)備與目標(biāo)設(shè)備通過(guò)超級(jí)賬本中背書(shū)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證交易可靠性，通過(guò)鏈碼自動(dòng)隔離危險(xiǎn)設(shè)備。保證了設(shè)備數(shù)據(jù)的安全性。為解決延遲、效率等問(wèn)題， Kim等人［14］提出了一個(gè)結(jié)合深度學(xué)習(xí)和超級(jí)賬本（Fabric） 的輕量級(jí)方案。如圖4所示，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)行為、經(jīng)緯度等信息，使用聚類(lèi)K-means算法進(jìn)行聚類(lèi)并生成多個(gè)集群。系統(tǒng)生成對(duì)應(yīng)的鏈驗(yàn)證器（由篩選的四個(gè)節(jié)點(diǎn)組成）驗(yàn)證通信合法性并存儲(chǔ)交易記錄。一定程度上提高了數(shù)據(jù)的安全性。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的配置數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的重要組成部分，一旦被竄改將直接影響原定的任務(wù)方向，文獻(xiàn)［15］提出了基于超級(jí)賬本（Composer）的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備配置文件系統(tǒng)。如圖5所示，設(shè)計(jì)了鏈上和鏈外（存儲(chǔ)大型配置文件）存儲(chǔ)的方案，將修改配置的消息加密，并將管理ID、設(shè)備ID和時(shí)間戳加載到新區(qū)塊中。但缺少對(duì)更多配置信息的監(jiān)管，比如電量、CPU利用率和磁盤(pán)空間等。多級(jí)代理的方法有助于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸安全，Mbarek等人［16］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.1.0）的多級(jí)代理的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)。如圖6所示，通過(guò)三級(jí)代理的檢查驗(yàn)證區(qū)塊的有效性，確保了數(shù)據(jù)的安全性。

由于超級(jí)賬本中密鑰管理大都由政府節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)頒發(fā)和管理，仍存在密鑰竄改、偽造等安全問(wèn)題，Ribeiro等人［17］提出了分布式密鑰管理的方案（Fabric 1.4.0）。通過(guò)設(shè)備與連接服務(wù)器簽署智能合約，建立臨時(shí)的會(huì)話(huà)密鑰保障設(shè)備隱私，一定程度上解決了設(shè)備密鑰的安全問(wèn)題。

一些研究專(zhuān)注于物聯(lián)網(wǎng)安全中身份驗(yàn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)等安全需求，Hang等人［18］提出了一個(gè)基于超級(jí)賬本（Fabric 1.2）的物聯(lián)網(wǎng)通信平臺(tái)。如圖7所示，系統(tǒng)使用智能合約實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的安全訪(fǎng)問(wèn)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于超級(jí)賬本，提高了交易的安全性。由于其輕量級(jí)的架構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信提供了可行性。為提高智能合約的可靠性，Liu等人［19］提出一種數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)控制系統(tǒng)（Fabric 1.4.3）。多個(gè)用戶(hù)共同制定訪(fǎng)問(wèn)控制策略，并通過(guò)超級(jí)賬本存儲(chǔ)記錄和這些數(shù)據(jù)的URL，減少了鏈上存儲(chǔ)的壓力。為解決頂級(jí)域名授權(quán)中的集中式根管理，Zhang等人［20］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.4）的分布式根管理方案。如圖8所示，將某個(gè)域名授權(quán)的交易發(fā)送給多個(gè)授權(quán)節(jié)點(diǎn)，只有在時(shí)間閾值內(nèi)響應(yīng)的授權(quán)節(jié)點(diǎn)被認(rèn)定為有效，并通過(guò)智能合約統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)處理授權(quán)消息。為提高身份驗(yàn)證的效率，Chi等人［21］提出了一種數(shù)據(jù)身份驗(yàn)證方案（Fabric）。

如圖9所示，將用戶(hù)的身份信息分割為標(biāo)簽數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)。根據(jù)K-medoids algorithm［22］將網(wǎng)絡(luò)劃分多個(gè)社區(qū)，并利用cosine similarity 算法［23］衡量節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)與社區(qū)數(shù)據(jù)的相似性。用戶(hù)根據(jù)標(biāo)簽檢索相關(guān)信息，提高了身份相關(guān)數(shù)據(jù)檢索和共享效率。張江徽等人［24］提出了一種基于超級(jí)賬本（Fabirc 1.4.4）的訪(fǎng)問(wèn)控制策略模型。如圖10所示，利用智能合約實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的訪(fǎng)問(wèn)控制權(quán)限管理，在過(guò)度授權(quán)、越權(quán)訪(fǎng)問(wèn)的問(wèn)題上具備較好的防御能力。

在超級(jí)賬本中，CA的集中授權(quán)和認(rèn)證可能會(huì)產(chǎn)生竄改、偽造等風(fēng)險(xiǎn)。為解決CA集中授權(quán)的問(wèn)題，Siris等人［25］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric）的兩種分散授權(quán)策略。如圖11所示，將多個(gè)組織授權(quán)代替了統(tǒng)一由CA節(jié)點(diǎn)授權(quán)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)時(shí)間篩選某時(shí)刻交易的授權(quán)節(jié)點(diǎn)。在確保分布式授權(quán)安全性的同時(shí)提高了授權(quán)效率，但第一種策略需要更高的計(jì)算成本。

圖11 基于超級(jí)賬本的兩種分散授權(quán)策略的重構(gòu)圖

Fig. 11 Reconstruction diagram of two decentralized authorization strategies based on Hyperledger

為解決CA集中認(rèn)證的問(wèn)題，Kakei等人［26］提出了一種分布式的CA認(rèn)證的策略（Fabric）。如圖12所示，將德克薩斯州的CA節(jié)點(diǎn)分為元CA和CA。通過(guò)元CA與CA的交叉認(rèn)證判斷該CA節(jié)點(diǎn)是否為受信方，一定程度地提高了CA節(jié)點(diǎn)的可靠性。

為提供一種通用型的基于超級(jí)賬本的授權(quán)架構(gòu)，Pajooh［27］提出了一種基于蜂窩系統(tǒng)的多層區(qū)塊鏈模型（Fabric）。如圖13所示，根據(jù)SI （swarm intelligence）和EC （evolutionary computation）算法將網(wǎng)絡(luò)分為三層，并在超級(jí)賬本中連接多個(gè)基站，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的分布式授權(quán)和認(rèn)證。該模型降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但是沒(méi)有實(shí)際地搭建測(cè)試平臺(tái)。

基于超級(jí)賬本開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足服務(wù)可用性的安全需求，對(duì)數(shù)據(jù)加密是確保數(shù)據(jù)不被攻擊的有效方式之一。Zhou等人［28］提出一種全同態(tài)計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)保護(hù)方案（Fabric）。通過(guò)使用同態(tài)加密算法加密會(huì)話(huà)消息，并通過(guò)多個(gè)服務(wù)器驗(yàn)證消息是否被更改。有效地保護(hù)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)不被攻擊，并具有良好的性能。Hou等人［29］提出了邊緣計(jì)算保護(hù)數(shù)據(jù)的方案。如圖14所示，將設(shè)備的消息通過(guò)LoRa網(wǎng)關(guān)獲取，并將上行消息存儲(chǔ)在超級(jí)賬本中，降低了消息被攻擊的可能性。

3.2 智能漁業(yè)與智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

信息技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了漁業(yè)和農(nóng)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在概念層面，智能漁業(yè)與智能農(nóng)業(yè)相似。兩者都是通過(guò)深度融合大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等信息技術(shù)，獲取數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、定量決策、智能控制、精準(zhǔn)投資、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、以及其他個(gè)性化服務(wù)［30］。智能漁業(yè)以水質(zhì)監(jiān)控為主，實(shí)現(xiàn)大面積水質(zhì)的分析和調(diào)控。相比之下，智能農(nóng)業(yè)的主要需求是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析進(jìn)行智能決策，以提高生產(chǎn)力和資源效率［31］。目前，超級(jí)賬本在智能漁業(yè)和農(nóng)業(yè)的應(yīng)用較少，解決的問(wèn)題主要集中在數(shù)據(jù)的抗竄改性和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。

漁場(chǎng)的準(zhǔn)確調(diào)控和數(shù)據(jù)不被竄改具有一定難度。Hang等人［32］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.4.3）的智能養(yǎng)魚(yú)平臺(tái)。如圖15，通過(guò)水位傳感器預(yù)測(cè)實(shí)際水位數(shù)據(jù)，利用Kalman filter算法消除誤差，并計(jì)算實(shí)際所需的水位和持續(xù)時(shí)間，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。該平臺(tái)為智能漁業(yè)提供了更安全的開(kāi)發(fā)思路，但是缺少與不同漁場(chǎng)的交互。

在智能農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)中，有關(guān)農(nóng)作物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及監(jiān)測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可靠性問(wèn)題，Lee等人［33］提出了基于超級(jí)賬本（Sawtooth）的食品生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的中間件。如圖16所示，將傳感器收集的農(nóng)作物數(shù)據(jù)上鏈，超級(jí)賬本對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)執(zhí)行10個(gè)周期的認(rèn)證。證明了POET（proof of elapsed time）共識(shí)具有更快的處理效率，具備實(shí)際適用性。為解決查詢(xún)追溯信息時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，弋偉國(guó)等人［34］提出了一種基于超級(jí)賬本（Fabric 2.0）的增強(qiáng)果蔬產(chǎn)品追溯可信度系統(tǒng)。

如圖17所示，通過(guò)數(shù)據(jù)哈希值二次上鏈和驗(yàn)證改進(jìn)了“數(shù)據(jù)入庫(kù)+哈希值上鏈”的數(shù)據(jù)保存、提前驗(yàn)證并上鏈和追溯方面的性能。降低了查詢(xún)時(shí)間算法的復(fù)雜度。

3.3 智能玩具和IoT游戲領(lǐng)域

智能玩具與IoT游戲雖然都屬于智能化的娛樂(lè)服務(wù)，但實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)卻大相徑庭。智能玩具的用戶(hù)主要由兒童組成，通過(guò)融合IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)打電話(huà)、兒童教育、瀏覽網(wǎng)站、位置追蹤和其他服務(wù)。全球市場(chǎng)上的智能玩具類(lèi)型包括附加機(jī)械玩具、聲音/圖像識(shí)別玩具、無(wú)屏幕玩具、生活玩具、益智和建筑游戲，以及健康跟蹤/可穿戴玩具［35］。然而智能玩具面臨橫向數(shù)據(jù)無(wú)法交換的問(wèn)題。這是由于異構(gòu)的API很難完成不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換［35］，導(dǎo)致大量的冗余數(shù)據(jù)（用戶(hù)不需要的數(shù)據(jù)）無(wú)法得到有效利用。IoT游戲突破了以圖像和視頻為主的傳統(tǒng)意義，是一種以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主要?jiǎng)恿Γ谖锢硎澜绲恼鎸?shí)物體之間進(jìn)行互動(dòng)獲取獎(jiǎng)勵(lì)的游戲。因此，IoT游戲面向的對(duì)象是分散的，主要包括基于位置的感知游戲。然而這種游戲缺少一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)保證任務(wù)的真實(shí)性和用戶(hù)的隱私不被侵犯。超級(jí)賬本為上述問(wèn)題提供了有效的解決方法。

在智能玩具的數(shù)據(jù)共享中，橫向的數(shù)據(jù)安全交換具有一定難度，Yang等人［36］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.0）的玩具數(shù)據(jù)交換模型。如圖18所示，玩具數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)脫敏處理后供應(yīng)商為玩具生成唯一標(biāo)識(shí)，超級(jí)賬本將玩具數(shù)據(jù)檢查并存儲(chǔ)于Couch DB，以確保存儲(chǔ)安全。

在基于超級(jí)賬本的IoT游戲系統(tǒng)中，有關(guān)游戲任務(wù)的實(shí)時(shí)更新、玩家隱私以及游戲任務(wù)位置的可靠性問(wèn)題，Manzoor等人［37］提出了基于位置感知的移動(dòng)狩獵游戲（Fabric）。玩家所提交的狩獵任務(wù)通過(guò)智能合約進(jìn)驗(yàn)證，并只發(fā)布獎(jiǎng)勵(lì)信息，不顯示狩獵細(xì)節(jié)。通過(guò)錢(qián)包功能確保玩家的獎(jiǎng)勵(lì)，將完成的任務(wù)信息存儲(chǔ)在超級(jí)賬本中。增強(qiáng)了基于位置游戲的獎(jiǎng)勵(lì)透明度和安全性，但是物聯(lián)網(wǎng)信標(biāo)的檢測(cè)延遲較大，并且無(wú)法保證狩獵的位置是安全的。考慮到部分玩家無(wú)法完成狩獵任務(wù)的情況，Pittaras等人［38］開(kāi)發(fā)了以太坊和超級(jí)賬本（Fabric 1.4）互連的基于位置的移動(dòng)游戲（由于原文沒(méi)有說(shuō)明以太坊的設(shè)計(jì)，圖中只展示超級(jí)賬本相關(guān)的設(shè)計(jì)）。開(kāi)發(fā)了廣告功能，并利用鏈碼統(tǒng)計(jì)玩家觀看廣告的次數(shù)和自動(dòng)發(fā)放獎(jiǎng)勵(lì)。

3.4 智能健身領(lǐng)域

智能健身是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的熱門(mén)場(chǎng)景之一。智能健身旨在通過(guò)傳感器獲取用戶(hù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，再結(jié)合人工智能算法提供智能訓(xùn)練決策、監(jiān)督飲食、預(yù)測(cè)行為等服務(wù)。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能健身分為健身追蹤器（包括可穿戴和非可穿戴傳感器）、運(yùn)動(dòng)分析和健身應(yīng)用［39］三類(lèi)。目前，超級(jí)賬本主要為智能健身解決了訓(xùn)練模型以及決策的安全、并增強(qiáng)了精準(zhǔn)的自動(dòng)化服務(wù)。

基于超級(jí)賬本的健身數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，為提供更安全的智能服務(wù)，Jamil等人［40］提出了一個(gè)基于超級(jí)賬本（Fabric 1.2，Composer 1.13.0）的健身模型。如圖19所示，利用機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)健身數(shù)據(jù)的推理引擎，提供合理的健身計(jì)劃和飲食計(jì)劃。并將推理知識(shí)的閾值與實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和存儲(chǔ)，更新推理信息，提高了健身數(shù)據(jù)的安全性。

3.5 智能城市監(jiān)控領(lǐng)域

城市監(jiān)控是智能城市中重要的基礎(chǔ)設(shè)施。基于物聯(lián)網(wǎng)的城市監(jiān)控是通過(guò)攝像機(jī)收集信息以獲取地理空間的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的分析和檢測(cè)。

城市監(jiān)控系統(tǒng)中，有關(guān)用戶(hù)提供的監(jiān)控信息真實(shí)性的問(wèn)題，Khan等人［41］提出了基于超級(jí)賬本的監(jiān)控信息檢測(cè)系統(tǒng)。如圖20所示，通過(guò)超級(jí)賬本（Fabric 1.4）的背書(shū)節(jié)點(diǎn)判斷監(jiān)控視頻/圖像的重要性，利用鏈碼將重要的信息優(yōu)先檢測(cè)并提取幀數(shù)與原視頻比較。該系統(tǒng)在一定程度上確保了CCTV（closed-circuit television camera）數(shù)據(jù)的真實(shí)性，但檢測(cè)機(jī)制單一。

3.6 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是一種先進(jìn)的數(shù)字雙向潮流電力系統(tǒng)，具有自愈、自適應(yīng)、彈性和可持續(xù)性，并能對(duì)不確定性進(jìn)行預(yù)測(cè)［42］。智能電網(wǎng)對(duì)可靠的，可持續(xù)的電力供應(yīng)具有較高的要求［43］，安全的電力雙向交易是確保可持續(xù)供應(yīng)的重要因素。安全除了安全存儲(chǔ)、交易可追蹤之外，還包括合理的隱私保護(hù)。目前基于超級(jí)賬本的研究主要集中在解決電力交易、隱私保護(hù)以及能耗負(fù)載。

在基于超級(jí)賬本的智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)調(diào)度策略是電力交易的重要部分。Zhao等人［44］建立了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.1）的微電網(wǎng)市場(chǎng)模型。利用多個(gè)鏈碼對(duì)電力資源進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，將交易記錄存儲(chǔ)于超級(jí)賬本區(qū)塊鏈上。并根據(jù)不完全信息靜態(tài)博弈的貝葉斯—納什均衡理論確定交易價(jià)格和交易量，有效地降低了電力用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)成本，但是無(wú)法保證在處理大量的交易時(shí)的系統(tǒng)性。Li等人［45］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.4.0）的雙向電力交易系統(tǒng)。如圖21所示，通過(guò)基于迭代雙層優(yōu)化的充放電策略為電動(dòng)車(chē)制定實(shí)時(shí)調(diào)度策略，并利用鏈碼進(jìn)行調(diào)度交易和清算。分層電力調(diào)度的結(jié)構(gòu)有助于提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。考慮到交易的穩(wěn)定性，Li等人［46］提出了一種電力調(diào)度方案（Fabric 1.4.0）。如圖22所示，根據(jù)改進(jìn)的磷蝦群算法的優(yōu)化模型對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充/放電制定了充/放電時(shí)間表，將電網(wǎng)的負(fù)荷方差最小化，進(jìn)而提高了電動(dòng)汽車(chē)的電力交易的安全性和穩(wěn)定性。在電力交易中，合理的出價(jià)策略有助于電力調(diào)度，Yu等人［47］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric）的電力交易模型。通過(guò)改進(jìn)貝葉斯競(jìng)價(jià)算法為用戶(hù)提供最佳出價(jià)策略，包括可能的出價(jià)類(lèi)型、最佳出價(jià)和對(duì)手的概率分布。并采用用戶(hù)層、代理層和超級(jí)賬本層的三層結(jié)構(gòu)確保詳細(xì)的交易信息不會(huì)被代理和超級(jí)賬本獲取。為解決用戶(hù)由于過(guò)度調(diào)度導(dǎo)致的供應(yīng)鏈?zhǔn)Ш猓琇ohachab等人［48］討論了一種新型的電能交易框架（Fabric 1.4.0，F(xiàn)abric 1.4.1）。將超級(jí)賬本實(shí)時(shí)調(diào)度代替集中式的微電網(wǎng)調(diào)度電能，并設(shè)計(jì)了獎(jiǎng)勵(lì)算法和調(diào)度算法鼓勵(lì)用戶(hù)出售多余電能、維持電能的需求平衡和保證每個(gè)用戶(hù)的能量水平在最低需求和最大需求之間，提高電能的利用率。

為保證不同時(shí)期能源交易的穩(wěn)定性，Jamil等人［49］結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和超級(jí)賬本（Fabric 1.2），提出了一種智能電力交易平臺(tái)。如圖23所示，根據(jù)物理網(wǎng)絡(luò)收集客戶(hù)信息，利用機(jī)器學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)特征并預(yù)測(cè)短期和長(zhǎng)期的調(diào)度交易。有效地保證了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但預(yù)測(cè)的指標(biāo)單一。為更好地緩解電力系統(tǒng)峰值時(shí)的網(wǎng)絡(luò)擁塞，眾包任務(wù)是有效的方案，文獻(xiàn)［50］提出一種能耗負(fù)載響應(yīng)方案（Fabric）。通過(guò)數(shù)據(jù)集線(xiàn)器預(yù)測(cè)第二天的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，將降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載任務(wù)眾包給用戶(hù)。利用智能合約根據(jù)基線(xiàn)評(píng)估每個(gè)參與降低電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的用戶(hù)的實(shí)際負(fù)載能力，并分配相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)任務(wù)，有效地解決了電力系統(tǒng)中峰值負(fù)載造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。在智能電力交易中，關(guān)于用戶(hù)隱私保護(hù)，Wang等人［51］提出了一個(gè)電能管理系統(tǒng)。采用實(shí)體映射協(xié)議均值和零知識(shí)證明相結(jié)合的認(rèn)證方法來(lái)分離用戶(hù)信息，保證用戶(hù)的隱私。

3.7 智慧交通

智慧交通是利用人工智能的潛力，開(kāi)發(fā)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧交通管理解決方案，實(shí)現(xiàn)有效決策［52］。這種決策大部分是指有效地避免或減緩交通擁堵和交通事故［53］。在面對(duì)高流動(dòng)性、高動(dòng)態(tài)性的交通情況時(shí)作出快速且精準(zhǔn)的調(diào)控成為了急需解決的挑戰(zhàn)。目前，超級(jí)賬本在智慧交通的研究覆蓋了多個(gè)方面，包括自動(dòng)認(rèn)證、交叉口調(diào)控與監(jiān)控、ETC（electronic toll collection）、空陸一體化認(rèn)證和車(chē)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全。

在基于超級(jí)賬本的車(chē)輛系統(tǒng)中，有關(guān)實(shí)時(shí)身份認(rèn)證的問(wèn)題，F(xiàn)eng等人［54］提出了一種基于超級(jí)賬本（Fabric，Composer 0.20.7）的自動(dòng)認(rèn)證車(chē)輛信息系統(tǒng)。如圖24所示，將車(chē)載單元作為車(chē)輛的唯一身份標(biāo)識(shí)，利用路邊單元和車(chē)載單元進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并通過(guò)鏈碼自動(dòng)認(rèn)證。其中，車(chē)輛的身份在認(rèn)證過(guò)程中被加密，提高了認(rèn)證的隱私性。

為解決跨域身份認(rèn)證，Li等人［55］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.2，Ursa）的車(chē)輛位置感知系統(tǒng)。如圖25所示，采用I-SIG系統(tǒng)獲取車(chē)輛的數(shù)據(jù)，為交叉路口提供最優(yōu)的信號(hào)方案，并使用零知識(shí)范圍證明（zero knowledge range proofs，ZKPR）協(xié)議加密車(chē)輛的信息，最后通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)核實(shí)車(chē)輛身份的合法性。在交易延遲、吞吐量和成功率上具有較好的優(yōu)勢(shì)。由于路邊單元的監(jiān)測(cè)范圍有限，一些方案致力于結(jié)合空中資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，Luo等人［56］提出了空陸一體化的車(chē)輛跨域身份監(jiān)控系統(tǒng)（Indy）。如圖26所示，利用軟件無(wú)線(xiàn)電設(shè)備（universal software radio peripheral，USRP）技術(shù)提供車(chē)輛的身份特征，通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)車(chē)輛身份進(jìn)行認(rèn)證，并采用相鄰無(wú)人機(jī)交叉認(rèn)證的方式確保無(wú)人機(jī)的身份的合法性。利用空中節(jié)點(diǎn)擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)范圍，但認(rèn)證的延遲較高。

針對(duì)交叉路口的交通安全問(wèn)題，Buzachis等人［57］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric）的監(jiān)控交叉路口的車(chē)輛系統(tǒng)。通過(guò)鏈碼對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的軌跡仿真，背書(shū)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)檢測(cè)仿真結(jié)果。測(cè)試了在1～2個(gè)路口的自動(dòng)駕駛汽車(chē)通過(guò)交叉口的情況，證明該系統(tǒng)的可用性，但是沒(méi)有針對(duì)多個(gè)交叉路口的設(shè)計(jì)。為解決車(chē)輛發(fā)生危險(xiǎn)實(shí)時(shí)協(xié)助問(wèn)題，Mbarek等人［58］提出了一種多級(jí)背書(shū)的車(chē)輛通信系統(tǒng)（Fabric）。利用BF-DF-AF-IF（belief function-desire function-analysis function-intension function）模型將車(chē)輛的需求細(xì)化為具體的修理行動(dòng)需求。設(shè)計(jì)背書(shū)等級(jí)機(jī)制（根據(jù)交易所獲得的分?jǐn)?shù)，由鏈碼自動(dòng)升級(jí)或降級(jí)背書(shū)等級(jí)），將每筆交易由更高等級(jí)的背書(shū)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行背書(shū)，確保交易的可靠性。實(shí)現(xiàn)了智能化的背書(shū)機(jī)制，增強(qiáng)了背書(shū)效率，但評(píng)分機(jī)制不夠完整。針對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)中事故信息的真實(shí)性，Xiao等人［59］提出了一種車(chē)聯(lián)網(wǎng)假新聞檢測(cè)模型（Fabric）。如圖27所示，采用貝葉斯算法檢測(cè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)消息真實(shí)性的概率并存儲(chǔ)在超級(jí)賬本中。實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡，并在先驗(yàn)概率、事務(wù)處理速度和準(zhǔn)確性方面證明其可行性。為能及時(shí)獲取路面情況，避免交通事故，Chen等人［60］提出了一種基于邊緣服務(wù)器的車(chē)輛區(qū)域信息拍賣(mài)方案。如圖28所示，利用邊緣服務(wù)器劃分地區(qū)，并發(fā)布某地區(qū)信息報(bào)告的請(qǐng)求任務(wù)。通過(guò)路邊單元（road side unit，RSU）技術(shù)將完成任務(wù)的車(chē)輛進(jìn)行身份識(shí)別，并利用最大期望算法（expectation maximization，EM）算法評(píng)估信息的真實(shí)性。適用于低功耗設(shè)備，確保了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和獎(jiǎng)勵(lì)。

一些研究致力于智慧交通中安全交易問(wèn)題。Gao等人［61］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 0.6）的V2G（vbehicle-to-grid）支付模型。通過(guò)付款人在同一交易中可創(chuàng)建多個(gè)賬戶(hù)確保隱私。Chiu等人［62］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 2.2）的ETC系統(tǒng)。車(chē)輛與ETC門(mén)進(jìn)行交叉認(rèn)證，由ETC門(mén)檢測(cè)車(chē)輛的身份合法性，將交易記錄存儲(chǔ)于超級(jí)賬本中。具有穩(wěn)定性和高性能，但是PBFT共識(shí)并不適用于大型網(wǎng)絡(luò)。在收費(fèi)站系統(tǒng)中，為解決電子身份的問(wèn)題，文獻(xiàn)［63］提出了一種基于5G的C-V2X（vehicle to everything）的道路收費(fèi)系統(tǒng)（Fabric）。如圖29所示，采用Indy的可移植身份技術(shù)，通過(guò)智能手機(jī)發(fā)送身份信息代替路邊單元獲取身份信息。通過(guò)手機(jī)處理收費(fèi)請(qǐng)求并存儲(chǔ)交易記錄。該提案首次在V2X系統(tǒng)中展示了5G與超級(jí)賬本結(jié)合的可行性。Lee等人［64］提出了一種基于拍賣(mài)機(jī)制和霧計(jì)算的交通系統(tǒng)（Fabric）。如圖30所示，利用霧計(jì)算將公共交通資源進(jìn)行分配，并設(shè)計(jì)了拍賣(mài)機(jī)制選擇出價(jià)最高的車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)。實(shí)現(xiàn)了公共交通資源的合理分配，但選擇獲勝者的方式單一。另外，相鄰RSU節(jié)點(diǎn)默認(rèn)是安全的，降低了背書(shū)結(jié)果的可信度。

3.8 智慧建筑項(xiàng)目

在本文中，智慧建筑項(xiàng)目是指將建筑項(xiàng)目和前沿的IT技術(shù)高度融合，以達(dá)到實(shí)時(shí)更新建筑建模、交易安全、降低交付成本、有效協(xié)作的目的［65，66］。目前的研究大多集中在解決建筑類(lèi)項(xiàng)目中多方信息交換。

針對(duì)建筑項(xiàng)目信息交換的問(wèn)題，Suliyanti等人［67］提出了一種多個(gè)相關(guān)方交換建筑信息的系統(tǒng)（Fabric，Composter）。如圖31所示，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了建筑項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)系統(tǒng)，并將建筑完成的整個(gè)周期存儲(chǔ)于超級(jí)賬本。探索了建筑信息模型（building information modeling，BIM）信息的完整記錄和交換，但是該方案過(guò)于以業(yè)主為中心，導(dǎo)致業(yè)主的選擇沒(méi)有適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管方式。針對(duì)建筑項(xiàng)目中財(cái)務(wù)分配問(wèn)題，Elghaish等人［68］提出了一種建筑信息模型系統(tǒng)（Fabric）。如圖32所示，利用智能合約檢查施工團(tuán)隊(duì)的財(cái)務(wù)分配，根據(jù)總利潤(rùn)、成本節(jié)約和已償還成本的凈金額向每個(gè)參與者分配相應(yīng)的財(cái)務(wù)。該方案證明了超級(jí)賬本應(yīng)用于集成項(xiàng)目交付（integrated project delivery，IPD）系統(tǒng)的可行性。為解決不同建筑項(xiàng)目賬本隱私性問(wèn)題，Yang等人［69］討論了一個(gè)多通道的設(shè)計(jì)方案（Fabric）。如圖33所示，通過(guò)智能合約實(shí)現(xiàn)架構(gòu)師與供應(yīng)商、工程師、客戶(hù)端、建筑測(cè)量師和城市規(guī)劃師之間的通信，并將每一個(gè)環(huán)節(jié)的信息存儲(chǔ)在不同通道中。這項(xiàng)研究確定了基于超級(jí)賬本的建筑項(xiàng)目系統(tǒng)在可擴(kuò)展性、跟蹤性和可審計(jì)性特征上獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，和在事務(wù)處理效率、業(yè)務(wù)變動(dòng)、身份、成本和智能合約的安全性等方面的挑戰(zhàn)。針對(duì)建筑項(xiàng)目信息不完整問(wèn)題，Sheng等人［70］提出了一種基于超級(jí)賬本（Fabric 1.4）的建筑項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)超級(jí)賬本的背書(shū)節(jié)點(diǎn)檢查建筑信息的真實(shí)性、利用orderer進(jìn)交易排序，通過(guò)Web查詢(xún)完整的建筑項(xiàng)目信息。在一定程度上解決了建筑項(xiàng)目信息的不完整性和難追溯問(wèn)題。

3.9 智慧能源

智慧能源交易旨在通過(guò)消費(fèi)者和企業(yè)之間出售自己剩余能源或購(gòu)買(mǎi)自己所需能源，實(shí)現(xiàn)自主能源調(diào)控和有效的能源利用。在本節(jié)中能源的概念可能是電能或碳排放量。智慧能源交易提高了能源的利用率，減少了人工的誤差和管理成本。超級(jí)賬本主要解決了智慧能源交易中安全交易、交易完整性驗(yàn)證的問(wèn)題。

為解決能源排放的安全調(diào)度，Yuan等人［71］提出了基于超級(jí)賬本（Fabric 1.1）的能源排放交易系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)通過(guò)特定通道分配排放量，利用智能合約對(duì)能源排放交易進(jìn)行存儲(chǔ)和審查。為確保能源排放量交易身份的合法性，Hu等人［72］提出了分布式能源交易的模型（Fabric）。通過(guò)背書(shū)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證企業(yè)的身份和所申請(qǐng)的排放量，并將交易信息存儲(chǔ)于鏈上。為提高能源排放交易的驗(yàn)證效率，Che等人［73］提出了在鏈上和鏈外共同驗(yàn)證能源交易的方案（Fabric 1.1）。如圖34所示，由匹配單元打包并驗(yàn)證一定數(shù)量交易，再由鏈上對(duì)等點(diǎn)再次驗(yàn)證并存儲(chǔ)。為提高能源的調(diào)度效率，Silva等人［74］提出了電動(dòng)車(chē)能源競(jìng)標(biāo)系統(tǒng)。利用超級(jí)賬本（Fabric，Composter）設(shè)計(jì)了競(jìng)標(biāo)電能，并連接本地停車(chē)場(chǎng)的控制器進(jìn)行電能調(diào)度。利用鏈碼完成電能交易，在交易的完整性和透明度具有較好的優(yōu)勢(shì)，但是買(mǎi)方在交易中接近中心化，監(jiān)管買(mǎi)方存在明顯的不足。

4 未來(lái)研究方向

隨著超級(jí)賬本技術(shù)的應(yīng)用和研究，物聯(lián)網(wǎng)與超級(jí)賬本融合引起了廣泛關(guān)注。超級(jí)賬本解決了其他區(qū)塊鏈技術(shù)在靈活性、健壯性和隱私性等方面的不足，但是基于超級(jí)賬本的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仍然存在一些問(wèn)題沒(méi)有充分研究和解決，這些局限性主要集中在性能和激勵(lì)機(jī)制方面。為此，本文提出了四個(gè)未來(lái)方向：

a）低能耗共識(shí)算法。共識(shí)算法是決定基于超級(jí)賬本的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。大部分的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)法完全滿(mǎn)足處理大量共識(shí)時(shí)所需的計(jì)算和高能源。因此，適用于大部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低能耗共識(shí)算法是一項(xiàng)急需解決的重要問(wèn)題。

b）智能交易驗(yàn)證。超級(jí)賬本中的“Endorse+Kafka+Commit”等模式并沒(méi)有完全解決交易驗(yàn)證的性能問(wèn)題，現(xiàn)有的交易驗(yàn)證性能仍然無(wú)法滿(mǎn)足處理大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的信息交換需求。某些參與驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將影響交易驗(yàn)證的效率。因此，利用一些智能聚類(lèi)算法篩選當(dāng)前活躍度較高的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)驗(yàn)證角色可能會(huì)解決此問(wèn)題［12］。

c）鏈上鏈下混合存儲(chǔ)。超級(jí)賬本的區(qū)塊存儲(chǔ)于節(jié)點(diǎn)中，然而這些節(jié)點(diǎn)通常是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。某些設(shè)備存儲(chǔ)容量很低，無(wú)法存儲(chǔ)多條區(qū)塊鏈。利用一些分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（如IPFS等）與超級(jí)賬本融合進(jìn)行鏈上鏈下存儲(chǔ)可能會(huì)緩解設(shè)備的存儲(chǔ)壓力。

d）自定義激勵(lì)機(jī)制。超級(jí)賬本不提倡任何的加密貨幣作為獎(jiǎng)勵(lì)，但是分布式的任務(wù)承擔(dān)仍然需要激勵(lì)機(jī)制作為主要驅(qū)動(dòng)力。本研究認(rèn)為這種激勵(lì)機(jī)制可以是自定義的，開(kāi)發(fā)者可以重點(diǎn)關(guān)注消費(fèi)者的興趣領(lǐng)域。比如，消費(fèi)者對(duì)某種游戲或某網(wǎng)站的會(huì)員服務(wù)情有獨(dú)鐘，那么該消費(fèi)者的任務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)可以在這些選項(xiàng)中自行選擇。這種激勵(lì)機(jī)制將提高協(xié)作效率，激勵(lì)用戶(hù)更好地參與協(xié)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在可擴(kuò)展性、靈活性、健壯性和隱私性方面存在明顯的不足。為解決上述問(wèn)題，超級(jí)賬本被視為一種理想的技術(shù)并引起了廣泛關(guān)注。本研究歸納并總結(jié)了超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)的研究，展示了超級(jí)賬本在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的可行性和有效性。旨在以重構(gòu)圖視角展示更直觀的差異和設(shè)計(jì)思路，為研究人員提供快速的技術(shù)融合指南。超級(jí)賬本技術(shù)已能夠滿(mǎn)足多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，但在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的探索還在初步階段。此外，重構(gòu)圖的綜述方式在可視化的業(yè)務(wù)邏輯、技術(shù)融合、易讀易懂等方面初步體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

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