许多发展障碍正减缓着物联网(IoT)的采用.
首先, 物联网装置和平台市场是零散的, 其中存在许多标准和多家供应商. 关于技术, 供应商以及所提供的解决方案, 一直存在着不确定性.
其次, 对互通性也存在疑虑, 因为建置的解决方案往往容易造成新的数据孤岛.
云端中的数据通常是安全储存的, 但是基于云端的安全建置手段, 无法针对完整性打了折扣的装置保护你的数据, 也无法防止来源端的数据篡改.
最后, 大多数物联网解决方案的集中式架构(centralized architecture)意味著有可能严重缺乏弹性. 在云端处理所有交易时, 云端资源的不可用性, 可能会冻结你的商业营运.
什么是区块链?
区块链(Blockchain)是一种新兴技术, 可以协助提高系统弹性.
区块链的基本概念非常简单: 它是一种分散式数据库, 称为分散式帐本(distributed general ledger), 它维护着一个不断新增的有序记录清单.
媒体通常将 '区块链' 这一术语和交易, 智能合约或加密货币联系在一起, 但是这项技术本身拥有更大的潜力. 这就是为什么我们需要将区块链从诸如比特币(Bitcoin)和乙太坊(Ethereum)这样的具体建置中分离出来.
例如, 沃尔玛(Walmart)和福特(Ford)正在使用区块链技术来改善供应管理, 并未涉及加密货币. 事实上, 区块链和物联网的融合已经排进了多家公司的议程. 而且在物联网和金融服务之外的几个领域中已经存在具体建置, 解决方案和创新移动了.
根据IBM的介绍, 对物联网而言, 区块链的三大好处是建立信任, 降低成本和加速交易:
使用区块链密码技术在当事各方和装置之间建立信任关系, 并降低共谋和篡改的风险透过消除与中间人和仲介机构相关的开销来降低成本透过将结算时间从几天缩短至几乎为一瞬间, 从而加速交易20180507_blockchain_NT31P1
如何实现?
基于区块链的系统将如何实现这一切呢? IBM的观点, 是区块链中的所有装置都应具有执行区块链软体的资源. 随着物联网系统中的每个元素都能够处理区块链数据, 突然之间区块链成为了所有问题的解决方案! 对, 但不完全是这样.
分散式帐本的一个关键要素, 在于它们是开放的; 它们通常不被任何一个实体 '拥有' . 任何连接到分散式帐本的电脑都称为 '节点' . 大多数节点是羽量级的(或者至少相对于云端伺服器的容量来说是羽量级的), 因此它们不会保存完整的帐本. 帐本中每个 '区块' (block)的容量上限为1 MB. 一台小型桌上型电脑可以轻松地保存完整的帐本, 但是大多数物联网装置并非如此. 任何区块链系统至少需要一些包含完整帐本的 '完整节点' (full nodes).
另一个问题, 是你需要正确的安全认证才能查看交易. 因此, 使用此技术时, 物联网安全问题仍然存在. 装置启动运作和安全金钥管理仍然是物联网装置持续存在的问题, 并未由区块链所解决.
假设这些限制都解决了, 那么区块链将为物联网增加一种引人注目的商业面向. 一个区块包含交易, 但也可以包含合约. 因此, 一台物联网装置可以从另一台装置或另一个系统购买数据或向其销售数据. 而这可造就一个不太会出现弹性问题的交易系统.
区块链融合物联网的挑战
然而, 尽管有这些益处, 但区块链模式并非没有其缺点. 具体包括:
可扩展性. 区块链尚未具备良好的扩展性. 这可能会导致回归集中化, 从而无法体现分散式帐本的宗旨.
处理能力. 对于基于区块链的生态系统中所涉及的所有物件, 小型装置不具备执行加密所需的能力. 预计数十亿物联网装置将以非常低的成本进行量产, 并且这些装置中的大多数将不能以期望的速度执行所需的加密演算法.
储存. 尽管区块链消除了使用中央服务器来储存交易和装置ID的需求, 但帐本(ledger)也必须储存在节点上. 久而久之, 帐本的规模将会增加, 而这将超出了大量智能装置的能力, 例如传感器, 其储存容量非常低(无论是内部快闪存储器, 还是外部的NOR或NAND快闪存储器).
缺乏专业知识. 很少有人了解区块链技术的运作原理. 融合区块链和物联网技术会为系统增添巨大的复杂性.
互通性问题. 众所周知, 当你可以将数据来源整合在一起时, 物联网的价值会增加. 我们本来就缺乏很多垂直市场的数据模型标准, 将区块链融合只会使这个问题变得更加困难, 更不用说这种交易管理将会造成的法律和合法性问题.
区块链与数十亿物联网装置的融合并非不久的将来就会发生之事. 从运算方面来讲, 区块链处理任务困难且耗时; 而物联网装置的能力仍然相对不足, 缺乏直接参与区块链的处理能力. 这种限制有一个很好的理由: 繁重的运算量有助于保护完整性.
正如新南威尔士大学(University of New South Wales)副教授兼研究员Salil Kanhere所说: '标准的物联网装置无法进行这种繁重的运算工作, 就像你无法在一台标准的笔记型电脑上进行比特币挖矿一样. ' 所以, 最初这种类型的应用将会首先在高阶闸道器上看到.
现在, 业界媒体报导人工智能(AI)和区块链正在加速物联网的发展, 但我认为正好相反. 物联网现在已经能够提供一个架构, 使区块链在其中能发挥作用. 对于绝大多数边缘节点而言, 区块链功能最初需要在闸道器中实现, 闸道器是充当交易处理点的硬体装置. 这增加了一层额外的复杂性, 因为这意味着负责交易的边缘节点将不会是记录交易的装置. 边缘节点将是闸道器的周边装置.
尽管物联网和区块链的结合现在还没有准备好, 但已经是该开始考虑此种融合的时候了. 因应物联网的区块链服务可能会触发在使用者之间进行公开的数据交换, 并使限制存取有用数据之孤岛问题将得以化解. 我们看到这些新技术的应用已经起步, 在拥有足够资源的低成本处理器广泛普及之前, 推动区块链部署所需的物联网系统持续改进, 只是时间的问题.
Filament就是一个很好的例子. Filament是一家提供新型晶片的新创公司, 其晶片使连网装置和装置能够自行完成交易, 并基于规则和营运业者设定的程式创建记录在区块链上的合约.
此外, 由Linux基金会(Linux Foundation)主持的全球合作组织Hyperledger也提供区块链技术的开放来源(open-source)版本.