“区块链”+“物联网”成天作之合?12大落地场景解密

  区块链作为“ 去中心化” 协作、分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法和智能合约等技术在网络信任管理领域的集成,近年来已成为众多国家政府、企业和研究机构的关注热点,相关技术和标准组织层出不穷,产业界亦纷纷加大投入力度,寻求相关技术方案应用落地。

“区块链”+“物联网”成天作之合?12大落地场景解密

  目前,区块链技术已被应用到物联网、智慧城市、智能制造、供应链管理、数字资产交易、可信云计算、网络标识管理等诸多领域并将逐步与实体经济深度融合,助力实体经济转型升级。业界预测,物联网、区块链与人工智能等技术的融合应用将引发新一轮的技术创新和产业变革。

  我国《 “ 十三五” 国家信息化规划》 中把区块链作为一项重点前沿技术,明确提出需加强相关新技术的创新、试验和应用,力求抢占先机,掌握新一代信息技术主导权。

  本期的智能内参,我们推荐中国通信标准化协会的研究报告《“物联网+区块链” 应用与发展》,详解区块链的技术特点、国内外区块链产业的发展现状及区块链与物联网融合带来的技术优势,着重分析区块链在物联网的网络、平台和行业应用等方面的发展及应用情况。

  一、什么是区块链?

  近年来,物联网网络和业务发展迅速。随着越来越多的物( 物理世界的物和虚拟世界的物) 的接入需求,现有的基于中心化信任管理的物联网网络与业务平台将面临越来越多的挑战。权威机构预测 2020年物连接数将超过 500 亿,2025 年物连接数可能超过 1000 亿。万物互联将重新塑造现有网络与业务平台。与此同时,万物互联也将使得现有物联网网络与业务平台面临巨大挑战,主要包括:

  1、扩展能力: 承载百亿级物联网设备连接服务,物联网网络与业务平台需要有新型的系统扩展方案;

  2、网间协作: 运营商之间需要构建新型的协作关系来满足海量物联网设备接入服务;

  3、安全与隐私保护: 缺乏针对海量物联网设备的通信和数据安全手段,以及隐私保护的措施;

  4、信任机制: 缺乏针对解决复杂环境下的海量物联网设备的连接与数据可信机制;

  5、通信协作:缺乏海量物联网设备之间通信的兼容和协作机制。

  近期,随着 5G 标准冻结、各国频谱加速发放,5G 商用进程正在快速推进。5G 网络将提供不少于十倍于 4G 网络的网络速率和海量连接,同时网络时延可以降低至 1 毫秒,且引入虚拟化、云化、智能化等技术,网络将变得更加灵活敏捷。这将直接促进各行各业的数字化转型,包括在物联网领域的应用,为物联网提供坚实的连接服务和网络基础设施。

  区块链技术的核心是分布式计算,以及分布式计算环境下的群体可信协作机制。(子午物联ziwuiot.com)区块链技术的分布式计算和群体可信协作机制,为解决物联网面临的可扩展性、协作能力、信任关系与安全保护等方面的挑战提供了崭新的思路和解决方案。

  1、区块链技术特点

  区块链的本质是一种数字分布式账本,它依托一系列加密算法、存储技术、对等网络等构建而成;它以对等访问、不可篡改和可信的方式保证所记录交易的完整性、不可篡改和真实性。区块链的区块被定义为一种具备一定信任机制,可执行读取或写入操作的数据集,区块链的区块存储交易的确认、合约、存储、复制、安全等相关的信息。

  区块链的主要特性包括“ 不可篡改” 、“ 共识机制” 和“ 去中心化” 。其中,区块链的“ 不可篡改” 特性旨在保证数据的稳定性和可靠性,降低数据被篡改的风险。区块链的“ 共识机制” 特性在假设多数区块链参与方是可信的前提下,通过多数参与方参与的共同验证过程达成的共识而实现区块链交易的真实性验证; 该特性可在很大程度上阻止基于区块链应用的违约现象发生。智能合约作为共识协议的一 种实现方式,可以提供共识机制的自动交互协议能力。“ 去中心化”特性是区块链分布式计算的自然结果,是以分布式计算的方式集体共享、维护数据体系,体系中每个节点的参与者都可根据自己的需求在权限范围内直接获取信息,而不需要中间平台传递。

  从应用形态上讲,区块链可以被划分为公有链、联盟链和私有链。不同类型的区块链适用于不同的应用场景。

  公有链是一种完全开放的区块链,其参与者均可以随时进入系统中进行数据读取、交易发送与确认、竞争记账以及系统维护等工作。公有链的典型应用包括比特币、以太坊等。

  联盟链是指由若干个机构共同参与管理的区块链,属于一类介于公有链和私有链之间的混合式区块链; 其中每个机构运行并管理着链上一个或多个节点,其数据只允许联盟内各机构进行读写,各机构间可发送交易,并共同来记录交易数据。联盟链的典型应用包括超级账本、企业以太坊等。

  私有链是指其写入权限由某个组织或机构控制的区块链,其读取权限可对外开放,或者附加一定程度的限制。

  作为一种在缺乏相互信任的竞争环境中低成本完成可信交易的新型计算范式或协作模式,区块链凭借其独有的信任解决机制,正在 改变诸多行业的运行规则,是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的关键技术。

  2、区块链的产业情况

  全球范围内,区块链已被众多国家、企业和研究机构认可,并被逐步推广应用到诸多领域。在中国,区块链更是获得高度重视,成为国家积极布局,各行各业积极探索并寻求应用落地的热点。

  《 “ 十三五” 国家信息化规划》突出强调发展区块链与大数据、人工智能等新技术的重要性。2017 年,工信部发布了《 中国区块链技术和应用发展白皮书》 ,成为全球首个官方的区块链落地指导文件。中国人民银行印发的《 中国金融业信息技术“ 十三五” 发展规划》 ,也明确提出了积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究的要求。2018 年 6 月,工信部印发《 工业互联网发展行动计划( 2018-2020 年) 》 ,鼓励推进边缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。2019 年 1 月,国家互联网信息办公室发布《 区块链信息服务管理规定》 ,明确区块链信息服务提供者的信息安全管理责任,规范和促进区块链技术及相关服务健康发展,规避区块链信息服务安全风险,为区块链信息服务的提供、使用、管理等提供有效的法律依据。

  至 2019 年 5 月底,北京、上海、广东、河北( 雄安) 、江苏、山东、贵州、甘肃、海南等省市或地区发布了区块链相关政策及指导意见,多个省份将发展和应用区块链技术列入本地的“ 十三五” 战略发展规划,并积极开展区块链的产业链布局。这其中,尤以北京市、上海市和广东省出台政策最为频繁。

  当前,诸多产、学、研组织或单位正将区块链技术与云计算、大数据和人工智能等前沿技术深度融合、集成创新,面向各行各业探索商业应用,不断构建各类技术多元化、领域精细化的专业型区块链。区块链“ 脱虚向实” 趋势明显,行业生态已经初步成形,正在助力诸多领域实体经济高质量发展。

  区块链作为一种通用技术,正加速渗透至人类生产、生活的各个领域,和各行各业创新融合。据有关国际研究机构预测,2020 年全球区块链市场规模将达到 139.6 亿美元(约合 986.23 亿元人民币),2017~ 2022 年间区块链的年复合增长率将高达 42.8%。随着各国国家政策的不断推进引导,区块链产业将迎来更广阔的发展空间。

  3、区块链与物联网的融合

  物联网近年来的发展已经渐成规模,但在长期发展演进过程中也仍然存在许多需要攻克的难题。

  在设备安全方面,缺乏设备与设备之间相互信任的机制,所有的设备都需要和物联网中心的数据进行核对,一旦数据库崩塌,会对整个物联网造成很大的破坏。

  在个人隐私方面,中心化的管理架构无法自证清白,个人隐私数据被泄露的事件时有发生。

  在扩展能力方面,目前的物联网数据流都汇总到单一的中心控制系统,未来物联网设备将呈几何级数增长,中心化服务成本难以负担,物联网网络与业务平台需要有新型的系统扩展方案。

  在通信协作方面,全球物联网平台缺少统一的技术标准、接口,使得多个物联网设备彼此之间通信受到阻碍,并产生多个竞争性的标准和平台。

  在网间协作方面,目前,很多物联网都是运营商、企业内部的自组织网络。涉及到跨多个运营商、多个对等主体之间的协作时,建立信用的成本很高。

  区块链凭借“ 不可篡改” 、“ 共识机制” 和“ 去中心化” 等特性,对物联网将产生重要的影响,概括如下:

  降低成本: 区块链“ 去中心化” 的特质将降低中心化架构的高额运维成本;

  隐私保护: 区块链中所有传输的数据都经过加密处理,用户的数据和隐私将更加安全;

  设备安全: 身份权限管理和多方共识有助于识别非法节点,及时阻止恶意节点的接入和作恶;

  追本溯源: 数据只要写入区块链就难以篡改,依托链式的结构有助于构建可证可溯的电子证据存证;

  网间协作: 区块链的分布式架构和主体对等的特点有助于打破物联网现存的多个信息孤岛桎梏,以低成本建立互信,促进信息的横向流动和网间协作。

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