區塊鏈:深度解析“區塊鏈 物聯網”與新基建

本文轉自中物聯區塊鏈分會

根據國家發改委對“新基建”的界定，區塊鏈屬于新技術基礎設施，物聯網屬于通信網絡基礎設施。同屬于“新基建”的代表，區塊鏈與物聯網之間可能擦出什么樣的火花，需要哪些軟硬件支持？這是本文要討論的問題。

“區塊鏈物聯網”的核心問題

區塊鏈兼有信息互聯網和價值互聯網的功能，對應著區塊鏈的兩類應用方向，并與物聯網有很多結合點。

區塊鏈應用于供應鏈管理、防偽溯源、精準扶貧、醫療健康、食品安全、公益和社會救助等場景，主要體現區塊鏈作為信息互聯網的功能，是用共享賬本來記錄區塊鏈外商品、藥品、食品和資金等的流向，讓上下游、不同環節相互校驗，穿透信息“孤島”，讓全流程可管理。如果區塊鏈外信息在源頭和寫入環節不能保證真實準確，寫入區塊鏈內只意味著信息不可篡改，沒有提升信息的真實準確性。因此，這個應用方向要解決的核心問題是如何讓鏈外信息保真上鏈。

佟揚：金色財經、節點咨詢、IPFS100.com三劍客達成深度合作:2020年6月22日，由金色財經主辦，節點咨詢、IPFS100.com承辦，星際特工、麥客存儲聯合主辦的“星際漫游指南——IPFS技術與應用研討論壇”在深圳拉開帷幕。論壇上金色財經VP、CapitalIN CEO佟揚，在開場致辭中指出，金色財經自創立之初就始終深耕區塊鏈行業，節點咨詢是以助力區塊鏈行業實現良性循環、打通產業上下游為己任的咨詢公關公司，專注于IPFS垂直領域的生態平臺——IPFS100.com橫空出世。目前金色財經、節點咨詢、IPFS100.com三大超重量級平臺已經達成深度戰略合作，充分實現資源共享、雙贏共生。這一場由區塊鏈技術三劍客傾力打造的盛會將為行業帶來全新的思考方向，讓大家窺視IPFS技術發展先機，嗅探投資動向、看清技術前沿。[2020/6/22]

區塊鏈作為價值互聯網，涉及資產和風險的轉移。價值來自現實世界的資產，并通過經濟機制與區塊鏈內Token掛鉤。區塊鏈發揮金融基礎設施功能，優點是交易即結算，清算自動化、智能化。隨著央行數字貨幣和穩定幣的發展，區塊鏈作為價值互聯網的應用場景將越來越豐富。

上海經信委：推動工業互聯網平臺與區塊鏈等深度融合:上海經信委：上海的目標包括，到2022年，實現工業互聯網對實體經濟引領帶動效能顯著，工業互聯網核心產業規模達到1500億元人民幣等等。具體任務包括：推動工業互聯網平臺與5G、人工智能、區塊鏈等深度融合，打造10個“5G＋工業互聯網”先導應用；建立長三角工業互聯網平臺應用創新體驗中心；聚焦航天航空、高端裝備、生物醫藥等區域重點產業，面向全球開放工業場景，培育工業互聯網標桿平臺和龍頭企業等等。[2020/6/19]

“區塊鏈物聯網”需要討論以下核心問題：

第一，物聯網設備產生的數據如何上鏈？如何保障這些數據在源頭和上鏈環節的真實準確性？

第二，“區塊鏈物聯網”中的數據分析方法和應用場景。

第三，物聯網設備能否參與數字貨幣交易并調用區塊鏈內智能合約？

“區塊鏈物聯網”的可行性

聲音 | 經濟日報：積極推進區塊鏈等與實體經濟深度融合:2月22日，經濟日報刊文“高級化+現代化推動制造業高質量發展”。文章表示，要提升產業鏈融合水平。智能化引領產業鏈融合創新，加速傳統制造業數字化轉型，加快優化智能制造產業生態，以產業鏈智能化、高端化轉型升級拓展制造業換道超車的機遇和空間。密切關注區塊鏈技術發展趨勢，積極推進區塊鏈、互聯網、大數據、人工智能等與實體經濟深度融合，推動產業鏈供應鏈在組織、平臺、業態、模式及至市場、服務等的突破式、重構式創新。[2020/2/22]

物聯網設備不斷從周邊獲取地理位置、溫濕度、速度和高度等數據。物聯網數據源頭失真，在端側主要有兩類攻擊手段。

第一類是竊取設備實物，篡改其內外部連接，令其收集錯誤數據并誤當成正確數據并上傳。

第二類是竊取設備秘鑰，破解通信和認證機制，在邏輯上冒充實際存在的設備，或者偽造實際不存在的設備，并上傳偽造的數據。相應地，有兩類抗攻擊方法。第一類是物理安全，比如采取防拆卸的外殼和安裝措施，一拆即自毀或告警。第二類是通過安全元件和可信執行環境等技術，對秘鑰等敏感信息進行妥善保護，特別是使每個設備的秘鑰都不一樣，即使破解了一個設備，也無助于破解另一個設備。

聲音 | 新華網：未來區塊鏈等創新技術與金融業務深度融合，必將為金融發展提供源源不斷的創新與活力:據新華網消息，12月16日，中國工商銀行與阿里巴巴、螞蟻金服在京簽署全面深化戰略合作。雙方達成共識，全面升級戰略合作伙伴關系，也代表了互聯網公司和商業銀行對金融科技創新共贏前景的共同期待。工商銀行與阿里巴巴、螞蟻金服的戰略合作，既是順勢而為，也是因時而動。未來，數字技術、云計算、人工智能、區塊鏈等創新技術與金融業務深度融合，必將為金融發展提供源源不斷的創新與活力。[2019/12/17]

從目前實際部署的物聯網設備看，涉及金融領域或國家有強制規范的設備的安全防護等級較高。消費類設備的安全防護較為有限，但也不是普通人能輕易破解的。因此，物聯網數據在源頭的真實準確性有相當程度的保障。

物聯網設備，只要安裝無線通信模組，就可以實現無線通信，成為無線物聯網設備。所謂無線通信模組，本質上將無線通信的主芯片，以及外圍的射頻、電源和屏蔽罩等器件，焊在印刷電路板上。

聲音 | 經濟日報：推進區塊鏈健康穩步發展，必須引導區塊鏈技術與實際應用場景深度融合:\u202811月8日，經濟日報刊文“區塊鏈：腳踏實地走向光明未來”。文章表示，當前，區塊鏈的關注熱度起來了，但區塊鏈行業的發展還需要靜下心來，踏踏實實進行技術探索，才能實現區塊鏈技術和產業創新發展，實現區塊鏈在數字經濟時代應有的價值，占據以區塊鏈為代表的新時代互聯網科技制高點。推進區塊鏈健康穩步發展，必須繼續嚴厲打擊投機行為，必須引導區塊鏈技術與實際應用場景深度融合。[2019/11/8]

物聯網設備有兩種整合無線通信模組的方式。第一種是MCU設計。整個物聯網設備以MCU為中心，無線通信模組僅僅作為MCU的通信通道。第二種是“OpenCPU”設計。無線通信模組向物聯網設備開放必要的軟件接口，便于后者的業務處理軟件在前者的處理器中運行。

不管是哪種MCU設計，還是“OpenCPU”，物聯網設備的計算、存儲和網絡連接等能力，隨軟件和硬件的不同，會有較大差異。

第一，大多數物聯網設備能夠運行哈希算法和公私鑰簽名運算等區塊鏈計算。目前，無線通信模組的處理器以ARM為主，RISC-V正在快速發展。處理器從單核幾十MHz到八核2GHz甚至帶GPU的都有。

第二，物聯網設備廠商根據具體應用場景，選擇不同器件，實現不同的網絡連接能力，從偶發性傳輸少量數據的，到持續高速傳輸數據的都有。比如，車載T-BOX一般使用中等性能的MCU，或者Cat.4或Cat.1的4G模組，不會使用GPU。即使沒有區塊鏈，物聯網數據仍然是要上云的。上鏈增加的流量，一般遠小于上云的數據本身。而且因為區塊鏈容量限制，物聯網數據在很多場合是哈希摘要而非原始數據上鏈，上鏈增加的流量更小。

第三，無線通信模組的行為是預先編程的，基本是確定性行為。只要模組軟件設計成根據特定觸發條件自動發起鏈上交易，物聯網設備能否參與數字貨幣交易并調用區塊鏈內智能合約。比如，無人駕駛出租車自動找充電樁充電場景。無人駕駛出租車找到充電樁后，通過充電插頭上的數據線進行信息交互。無人駕駛出租車先跟充電樁說要充a度電，充電樁反饋說需要向其地址xxx支付b個數字貨幣。無人駕駛出租車根據充電樁的這個支付要求為觸發條件，發起b個數字貨幣的轉賬交易，然后把交易憑證。充電樁去鏈上查詢是否到賬，如果到賬就給無人駕駛出租車充電。以上都可以通過編程來實現。

第四，不同物聯網設備的存儲能力差異很大，從幾十kB到幾十GB的都有。取決于存儲性能，一些物聯網數據可以保存在物聯網設備上，一些物聯網數據可以上傳到云上。在數據上鏈上，少量結構化數據可以直接寫入區塊鏈，大部分數據是以哈希摘要的形式上鏈。在對物聯網數據的分析上，因為區塊鏈上計算性能限制，復雜分析一般不通過區塊鏈內智能合約進行，主要還是在鏈下進行。

首先是云端，特別是分析算法復雜，并且數據上傳和數據分析之間異步進行或時間差較大時。其次是邊緣計算。物聯網設備端側采集數據后，采用近場或其他本地通信方式，把數據傳輸到邊緣，邊緣再將分析后的信息上云。最后，如果數據不離開物聯網設備本地，一般是結合聯邦學習或多方安全計算，實現數據不出去，而信息可控出去。在這些數據分析場景中，區塊鏈主要只是提供一個接口，供查詢鏈上數據。

綜合以上分析，大部分物聯網能夠運行哈希算法和公私鑰簽名運算。物聯網數據主要存放在云上和物聯網設備本地，少量結構化數據可以直接寫入區塊鏈，大部分數據是以哈希摘要的形式上鏈。物聯網設備的安全防護措施能在相當程度上保障數據源頭的真實準確性。數據自動上鏈，減少了人為干預，有助于保障數據在上鏈環節的真實準確性。上下游、不同環節的物聯網數據上鏈，通過相互校驗，也能在一定程度上保障數據上鏈的真實準確性。對物聯網數據的分析，主要在鏈下進行，包括云上、邊緣和物聯網設備本地等渠道。區塊鏈主要只是提供一個接口，供查詢鏈上數據。只要針對應用場景做好可編程設計，物聯網設備能夠參與數字貨幣交易并調用區塊鏈內智能合約。

“區塊鏈物聯網”的結合的一個基礎要求是，通過模組或更復雜的芯片技術對物聯網設備引入唯一ID，即數字身份在硬件底層實現不可篡改。物聯網設備的ID廣泛應用在物聯網數據記錄、上云、上鏈以及數字貨幣交易等方面。這樣，物聯網中的數據存儲、傳輸和挖掘以及價值交互就能以可信方式進行。區塊鏈作為分布式信任基礎設施的功能主要體現在兩個方面。第一，提高物聯網數據的安全可信，這適用于存在云上以及物聯網設備本地的數據，以及少量寫入區塊鏈的數據。第二，為物聯網設備之間的數字貨幣交易提供基礎設施。

總結

“區塊鏈物聯網”將在新基建中發揮重要作用。

在不久的未來，物聯網設備數量將遠超移動互聯網設備數量。物聯網設備之間將發生豐富的經濟活動。通過在物聯網中引入央行數字貨幣和穩定幣作為機器間支付工具，有助于實現機器經濟應用場景。

物聯網數據將遠超互聯網數據，將成為數據要素市場的重要組成部分。“區塊鏈物聯網”對物聯網數據提供的安全可信性，將為物聯網數據的分析和利用打下堅實基礎。

“區塊鏈物聯網”的意義將遠不限于存證和溯源。人類社會數字化遷徙的每一次進步，都將帶來新的產業變革和商業機會。電商、社交媒體等的發展，使人們在消費和社交等場合的行為被記錄下來，在電子支付和AI等技術的加持下催生出金融科技浪潮。“區塊鏈物聯網”帶來的變革，將不亞于此。

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