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物联网与区块链:天作之合or乱点鸳鸯?

作者:佚名    来源:物联网智库   发布时间:2018-05-28 15:31:07

   【流媒体网】摘要:物联网与区块链两大热门概念的组合,将迸发出什么样的火花?这似乎不再受行业与技术的限制,而是创造力的问题。

 


 

  如果说2017年是区块链与加密货币的元年,那么2018年很有可能就是区块链与物联网的融合之年。而世界最为热门的两大趋势结合时,将会产生什么样的结果?

  物联网与区块链的诞生记

  1. 物联网

  物联网中的智能设备网络概念早在1982年就被卡梅隆大学的学生所提及,他们开发的网络可乐机可以告知用户机器里是否有存货以及饮料是否变冰。而物联网理念最早可以追溯到比尔·盖茨1995年《未来之路》一书。在未来之路一书中,比尔盖茨多次提及物物互联,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起重视。1998年,美国麻省理工学院创造性的提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年,建立在物品编码,RFID技术和互联网的基础上,美国Auto—ID中心首先提出物联网概念。

  至此,物联网概念诞生。但囿于传感器技术、网络技术、计算机软件技术的发展,物联网并没有得到迅速的发展,而是在试探中稳步推进:

  在2000年6月,LG 推出世界上第一台网络冰箱,数字网络DIOS。

  在2003 和2004 年间,物联网IoT一词在主流的出版物如卫报(Guardian)、科学人杂志(Scientific Americam)和波士顿环球报(the Boston Globe)中被提及。

  一些研究计划如Cooltown、Internet 0和Disappearing Computer(DC)提倡落实了一些物联网概念的想法,并且物联网一词第一次开始出现在书名中。

  2005年,联合国国际电信联盟(ITU)在突尼斯信息世界峰会(WSIS)上发布《ITU互联网报告2005:物联网》,标志着物联网进入了另外一个发展层次。

  从2006 年-2008,物联网开始获得欧盟认可,并举办了第一届欧洲物联网会议。

  在2008 年,美国国家情报委员会将物联网列为六项”颠覆性民用的技术”的其中之一。与此同时,除了欧盟、美国,其他国家也对物联网产生了浓厚的兴趣。

  2009年韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》,将物联网确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。

  2009年,中国温家宝总理“感知中国”的讲话将中国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮。

  在经历了各个领域先驱者的探索,智能硬件、智能家居、智慧农业、智慧交通、智慧安防、智慧教育、智慧工业等等都有了较为出色的发展,当然这中间少不了云计算、大数据、人工智能甚至边缘计算的助力。

  随着物联网整合ICT技术并与OT有机融合,诞生了以“物联网平台”为中心的完整上下游产业链:终端核心元器件(芯片、模组、传感器以及其他底层元器件)、数据传输通信(无线局域连接、无线广域连接、有线连接)、横向能力平台(云服务平台、操作系统、通用交互能力、物联网安全)、应用解方案(消费物联网、产业物联网)、产业服务(联盟协会、测试认证、标准化组织、媒体、研究机构、投资机构)等。

  

物联网

 

  2. 区块链

  区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。其发展历史可追溯至1976年,这一年, Bailey W. Diffie、Martin E. Hellman两位密码学的大师发表了论文《密码学的新方向》;哈耶克出版了他人生中最后一本经济学方面的专著:《货币的非国家化》。

  这两份著作,前者是密码学的发展指南,后者则是去中心化货币的精神指南。《密码学的新方向》覆盖了未来几十年密码学所有的新的进展领域,其中包括非对称加密、椭圆曲线算法、哈希等一些手段,奠定了迄今为止整个密码学的发展方向,也对区块链的技术和比特币的诞生起到决定性作用;《货币的非国家化》提出非主权货币、竞争发型货币等理念。

  有了这两份指南,区块链所用到的技术也就逐步开始发展:

  1977年,著名的RSA算法诞生,三位发明人也因此在2002年获得了图灵奖。

  1980年,Merkle Ralf提出了Merkle-Tree这种数据结构和相应的算法,后来的主要用途之一是分布式网络中数据同步正确性的校验,这也是比特币中引入用来做区块同步校验的重要手段。

  1982年,Lamport提出拜占廷将军问题,标志着分布式计算的可靠性理论和实践进入到了实质性阶段。

  同年,大卫·乔姆提出了密码学支付系统ECash,可以看出,随着密码学的进展,眼光敏锐的人已经开始尝试将其运用到货币、支付相关的领域了,应该说ECash是密码学货币最早的先驱之一。

  1985年,Koblitz和Miller各自独立提出了著名的椭圆曲线加密(ECC)算法。由于此前发明的RSA的算法计算量过大很难实用,ECC的提出才真正使得非对称加密体系产生了实用的可能。因此,可以说到了1985年,也就是《密码学的新方向》发表10年左右的时候,现代密码学的理论和技术基础已经完全确立了。

  1985-1997年这段时期,密码学、分布式网络以及与支付/货币等领域的关系方面,没有什么特别显著的进展。

  这种现象很容易理解:新的思想、理念、技术的产生之初,总要有相当长的时间让大家去学习、探索、实践,然后才有可能出现突破性的成果。前十年往往是理论的发展,后十年则进入到实践探索阶段,1985-1997这十年左右的时间,应该是相关领域在实践方面迅速发展的阶段。最终,从1976年开始,经过20左右的时间,密码学、分布式计算领域终于进入了爆发期。

  1997年,HashCash方法,也就是第一代POW(Proof of Work)算法出现了,当时发明出来主要用于做反垃圾邮件。在随后发表的各种论文中,具体的算法设计和实现,已经完全覆盖了后来比特币所使用的POW机制。

  到了1998年,密码学货币的完整思想终于破茧而出,戴伟(Wei Dai)、尼克·萨博同时提出密码学货币的概念。其中戴伟的B-Money被称为比特币的精神先驱,而尼克·萨博的Bitgold提纲和中本聪的比特币论文里列出的特性非常接近,以至于有人曾经怀疑萨博就是中本聪。有趣的是,这距离后来比特币的诞生又是整整10年时间。

  在二十一世纪到来之际,区块链相关的领域又有了几次重大进展:首先是点对点分布式网络,1999到2001的三年时间内,Napster、EDonkey 2000和BitTorrent分别先后出现,奠定了P2P网络计算的基础。

  2001年另一件重要的事情,就是NSA发布了SHA-2系列算法,其中就包括目前应用最广的SHA-256算法,这也是比特币最终采用的哈希算法。应该说说到了2001年,比特币或者区块链技术诞生的所有的技术基础在理论上、实践都被解决了,比特币呼之欲出。

  2008年11月,中本聪发表了著名的论文《比特币:点对点的电子现金系统》,2009年1月紧接着用他第一版的软件挖掘出了创始区块,包含着这句:“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout forbanks.”,像魔咒一样开启了比特币的时代。

  后续的发展历史,已经很接近我们,比如“比特币购买披萨”事件标志着加密数字货币逐渐获得大众的认可。伴随着区块链技术的逐步完善,出现了以太坊为代表的智能合约以及符合不同场景的区块链应用。各大公司,包括互联网巨头、通信运营商、传统企业、创业公司都开始了区块链的布局,根据业务需求搭建公链、联盟链、私有链、侧链以及互联链等。由于区块链去中心化的特点,为它带来了公开透明、安全度高、可追溯等能力,在金融、供应链管理、溯源、能源、物流、文化、媒体、娱乐、工业、农业、知识产权、旅游、房地产、物联网等行业或领域等方面有着得天独厚的优势。

  二、物联网与区块链融合之道

  

 

  物联网作为一个大趋势,并不是独立存在的一种新行业,而是与不同领域的传统行业深度结合,由物联网给传统行业赋能,在此基础上形成的一种新生态模式。物联网在不同领域都有着广泛的应用场景,比如车联网、智能家居、智能照明、智慧城市、智能电网、智慧农业、智慧工业、地产楼宇、医疗、教育等。并且在每种场景中都聚集着一大批科技企业,其中不乏IBM、谷歌、微软、BAT等科技巨头,中国移动、中国电信、中国联通、沃达丰、AT&T等通信运营商,以及通信设备厂商华为、思科、诺基亚等等……

  围绕整个物联网产业链,从感知层到网络层再到应用层,不断有行业巨头和创新企业的融入,例如芯片厂商高通、英特尔、ARM等;模组厂商高新兴物联、骐俊股份、U-blox、利尔达、有方科技等;物联网云平台服务商艾拉物联、机智云、云智易、树根互联等;通用交互能力科大讯飞、Face++、依图科技等;物联网安全服务商赛门铁克、梆梆安全、360安全、Blackberry等;消费物联网有美的、海尔、小米等;产业物联网中,不同领域都较为出色的企业提供物联网解决方案,例如飞利浦、西门子、研华科技等。

  1. 物联网发展受阻

  随着传感技术、通信网络、云计算等技术的突破,促进了物联网产业的发展壮大,但在物联网领域,也存在着一系列瓶颈与问题,表现在以下几方面:

  硬件方面:由于物联网应用场景的不同,传感器的种类众多,作用各不相同,在很多细分场景,存在着成本与规模的问题;硬件部分所需要的半导体材料、生物技术、芯片技术、封装工艺等的支撑,其技术更新换代会受到限制;固有的硬件设备网络化和智能化程度以及安全设计不足。

  标准兼容方面:物联网终端设备的千差万别,通信协议的差异,不同的应用场景需求,导致物联网领域的各类标准不一致:硬件协议、数据模型标准、网络协议、传感器标准、设备连接标准、平台兼容性、第三方应用接口、服务接口等。各类标准不一致会导致资源浪费、设备互通调用上存在各类问题。

  数据存储问题:目前对物联网设备信息采集后的数据,存储在中心服务器(云服务)上,但随着联网设备数量的几何级增加,数据的传输和存储成本、存取效率、性能稳定性等方面,会面临巨大的考验。

  数据分析问题:目前对采集后的物联网设备数据的处理,只是简单的设备联网管理、运行状态等方面的数据处理和服务,缺乏对数据的深度挖掘和价值运用在企业提升生成效率、收益等方面。这方面也会受制于人工智能和大数据技术的发展。

  行业应用场景问题:目前基于物联网的行业应用场景尚处于初期,智能设备联网后并未通过智能化改善人们生活及问题,消费者意愿不强烈,缺乏成熟的商业模式。

  安全问题:物联网领域在智慧城市、交通、能源、金融、家居、医疗等方面都有具体的应用场景,在这些场景中,各种不同类型的设备连接数量和数据传输量,都会达到前所未有的高度,其执行环境又各不相同,传统的网络安全防御面临着巨大挑战。安全问题表现在2个方面,一个是机器被攻击或篡改后对系统安全、个人生命安全的影响,另一个是数据泄露问题。物联网领域一旦产生安全问题,危害将极大。

  2. 区块链应运而生

  有人说区块链是互联网的2.0,将引发一场新的伟大革命,也有人认为它的革命性被高估了,因为区块链仍处于发展的最初阶段,我们很难看清楚未来的方向。

  抛去各种炒作,物联网与区块链这两大热门的结合绝非是互蹭热点。曾有机构预测物联网将是区块链迅猛发展的一片沃土,这不仅仅是因为物联网发展的瓶颈问题,更得益于区块链带来的交易共享性和不可篡改性,去中心化的价值传递将给物联网服务带来变革式的提升。而区块链的通用性能,也将助力其在各行各业绽放异彩。

  物联网龙头纷纷开始布局区块链。IBM、微软、亚马逊和SAP都在各自的云平台上提供区块链服务(Blockchain-as-a-Service),为未来海量的物联网设备接入提供弹性资源池,做了超前布局。

  对物联网深入研究数十年的IBM在2015年联合三星推出了ADEPT(Autonomous Decentralized Peer-to-Peer Telemetry,去中心化的p2p 自动遥测系统))项目利用比特币来打造去中心化的物联网,为交易提供最优的安全保障。

  2017年3月,中国联通联合众多公司和研究机构在ITU-T SG20成立了全球首个物联网区块链(BOT,Blockchain of Things)标准项目,定义了去中心化的可信物联网服务平台框架。信通院也在ITU-T的SG 16工作组也完成了区块链的相关立项。

  此外,在物联时代没有很好发展的微软也搭乘了区块链这趟末班车,进入了物联网的新赛道。谷歌、BAT、华为、京东、小米、360等也相继进入了区块链领域,探索区块链与物联网以及其他领域的应用。

  三、那么区块链到底能为物联网做些什么?

  区块链拥有去中心化、去信任和高安全隐私性三大特点,面对未来IoT设备规模的爆发性增长,应用区块链技术有望改善物联网平台的痛点:

  降低交易前的验证成本:物联网区块链应用通过在区块链系统下记录不可篡改的优势,平台下的用户和设备不需要验证双方信息,只需要在交易时判断对方给予的条件与之前是否不同,区块链通过智能合约自动执行并不可篡改,保证了无需建立可信关系也可以完成交易功能。

  降低运营管理成本:对于原本物联网设备来说,所有的操作都需要经过中心服务器的处理,带来了额外的管理、数据通信成本和处理时间的增加。通过区块链点对点网络技术,每个节点作为对等节点,可以不需要额外的协议、硬件支持和数据通信处理成本进行点对点的交互,从而降低成本。

  保护数据安全与隐私:在区块链系统中,所有的数据传输都是通过严格的加密方式进行处理,并通过点对点的网络进行通信,不需要在交易中将数据信息委托给第三方来实现。并且根据区块链中信息不可篡改的特点,可以通过查看交易记录时间戳的方式,判断数据信息是否被窃取,保证了数据安全和隐私保护。

  物联网与区块链两大热门概念的组合,将迸发出什么样的火花?这似乎不再受行业与技术的限制,而是创造力的问题。因此,笔者认为,未来在这领域将会有更多的参与者。其中,“古典”物联网企业、寻求数字化转型的传统企业以及区块链领域的初创企业,将迎接这一次行业变革的挑战和机遇。

责任编辑:张君华
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