【特邀】高級工程技術專家談區塊鏈與物聯網的結合
要把區塊鏈技術作為核心自主創新的重要突破口,明確主攻方向,加大投入力度,著力攻克一批關鍵核心技術,加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。
如今,區塊鏈技術應用已延伸到數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易等多個領域。可以預見,在未來,區塊鏈將會對我們的生產生活帶來巨大影響。
從2016年開始,戴爾科技集團旗下戴爾易安信、VMware、Pivotal的技術人員就組成了區塊鏈興趣小組(BIG),為客戶提供戴爾科技的區塊鏈能力。因此,憑借著在區塊鏈方面多年深入的研究與應用,戴爾科技也來談一談區塊鏈在物聯網方面的相關技術和應用場景,供各位讀者學習與參考。
被推出機房的基礎設施
面臨嚴重安全挑戰
隨著物聯網的發展,大量部署在傳統數據中心、云內的基礎設施(存儲、計算、網絡)將不可避免的被推出機房,重新部署在邊緣和終端設備上。這是物聯網將帶來的深刻變革之一。
然而,缺少機房的物理屏障,部署在防火墻外的設備將面臨嚴重的安全挑戰。
例如
? 單個邊緣設備易于被黑客通過物理手段攻克;
? 邊緣或終端設備可自組織地加入某一物聯網系統;
? 系統缺乏對設備的控制權,進而缺乏對惡意設備的識別及防范能力。
同時,傳統的中心化管理方式難以在物聯網時代有效工作:物聯網時代的邊緣與終端設備數量巨大,單一中心服務器或集群難以有效管理如此大規模設備,中心化系統面臨嚴重性能瓶頸。
幸運的是,作為大規模分布式去中心化系統,區塊鏈通過哈希鏈及共識算法,提供了數據永久保存及防篡改特性,可以有效地輔助物聯網解決各類安全問題。此外,通過有效利用區塊鏈的去中心化特性,亦可以構建去中心化文件系統、去中心化計算系統等,為物聯網的發展提供有效支撐。
那么,區塊鏈與物聯網如何有效結合呢?
下面分享一些有趣例子
我們分別從
相關技術和應用場景
兩大部分講起
相關技術
01 去中心化身份
? 物聯網時代,設備及用戶的身份管理面臨嚴峻挑戰。
?不同組織機構簽發的身份需要在物聯網中互聯互通。身份信息不應該由單一的中心化機構控制。
? 區塊鏈可以很好的解決上述問題,實現去中心化的身份管理,把身份的所有權還給設備或用戶本身。
? 基于區塊鏈的去中心化身份系統是目前一個熱點研究領域,如Decentralized identity Foundation,Sovrin 。
?戴爾易安信在去中心化身份領域有著深入的研究:通過將IPFS與區塊鏈結合,提出了一種去中心化身份管理解決方案。該方案已申請美國專利。

一種去中心化身份實現方案。使用區塊鏈技術將人類可讀的ID與公鑰綁定,并去中心化地存儲在區塊鏈上,永久保存。每個ID對應的證書信息可以保存在IPFS上。
02 去中心化訪問控制
? 使用區塊鏈(如以太坊)替代傳統中心化服務器,實現去中心化訪問控制。
? 物聯網數據可以保存在去中心化文件系統,如IPFS上。
? IPFS通過ACL代碼,連接以太坊網絡,通過運行在以太坊上的智能合約(Smart Contract)實現去中心化訪問控制。

03 增強IoT數據置信度
? 通過與戴爾科技邊緣計算開源項目EdgeX Foundry結合,區塊鏈可以幫助提高IoT數據置信度。
? IoT設備產生的原始數據可以記錄在分布式防篡改文件系統(如IPFS)之上,而對應的元數據則可以記錄在區塊鏈之上,實現數據可溯源、防篡改。
? 同時,戴爾科技成員VMware也推出了自己的區塊鏈平臺。

應用場景
IoT環境下,數據和計算節點可能由相互間缺乏信任的不同組織機構控制,但數據交換的需求依舊存在。在該場景下,區塊鏈可以在這樣的環境下起到“數據審計”的作用,從而成為黏合IoT數據孤島的“膠水”!

01 智能家居
? 智能家居是物聯網的一個典型應用場景。智能家居對隱私及安全性提出了極高的要求。
? 通過區塊鏈連接家中智能設備,并與服務提供商、云及其它智能家庭連接,可輔助實現智能家居中萬物互聯,并同時保護了用戶隱私,提高系統整體安全性。

基于區塊鏈的智能家庭架構

智能家庭包含IoT設備,本地存儲設備,礦機以及本地區塊鏈
02 車聯網
? 在車聯網和自動駕駛世界,無障礙的數據交互顯得格外重要:你無法決定行駛在你周圍的車輛是不是與你的座駕來自同一制造商,因此車輛間通信依然面臨缺乏信任的問題。而區塊鏈可以作為一個虛擬的中心服務(雖然它本質上是去中心化的)存在:所有的車輛從區塊鏈獲取核心車聯網控制策略,無論這些車輛是否屬于同一品牌;

? 車企可以在自身的區塊鏈節點上配置不同的策略審批準則。任何車企均可以嘗試發布新的車聯網控制策略,這種策略會在全網生效,包括那些不同品牌的車輛。但新策略只有獲得所有網內車企批準才會在區塊鏈上生效,從而提供給所有聯網的車輛使用;
? 不同車輛通過從自己信任的區塊鏈節點獲取(事實上相同的)車聯網控制策略,從而實現車輛間順暢的點對點交互。

03 智能電網與新能源汽車
? 新能源汽車云與邊緣(Electric vehicles cloud and edge, EVCE)計算,作為物聯網的一個典型應用場景,同時涉及到信息和能量的傳輸與交易。
? 使用區塊鏈同時打通強弱電的連接,可以為EVCE提供透明(Transparency)及可溯源(Traceability)的安全保障。

結 語
一言以蔽之,區塊鏈通過構建去中心化系統,可以為物聯網提供基礎設施架構支撐,并幫助解決物聯網中無處不在的安全問題;而物聯網則給區塊鏈提供了大量的落地場景。
致謝:本回答深受與陳思、林蓁蓁、張瑞雪及賈真的討論啟發。
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尊敬的讀者,本文作者來自戴爾易安信中國研發集團。戴爾易安信中國研發集團是戴爾易安信全球八大研發中心之一,始終致力于為中國市場量身打造解決方案和客戶服務,在中高端存儲、大數據存儲,云存儲、融合及超融合基礎設施、數據管理、數據保護等領域有著深厚的研發實力。
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