區塊鏈:深度解析“區塊鏈 物聯網”與新基建_區塊鏈技術通俗講解舉例

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。

國家會計學院金融系副教授：平臺的技術特征體現為區塊鏈技術的深度耦合與協同:金色財經報道，近日，國家會計學院金融系副教授黃波濤在接受經濟日報采訪時表示，平臺的技術特征體現為大數據、人工智能、移動互聯網、云計算以及區塊鏈技術的深度耦合與協同。平臺本身并不生產產品，但可以促成買賣雙方或多方之間的交易，實現供給與需求的智能化匹配。從供給端看，各行業產業鏈、供應鏈的組織方式正在快速平臺化，專業化分工體系的撮合越來越高效，大大加速了從技術、創意、設計到產品化、貨幣化的進程。從需求端看，互聯網平臺通過不斷拓展廣度和深度滿足了各類消費需求，提高了全社會資源的配置效率。《經濟日報》[2021/9/4 22:59:38]

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。

現場丨中國銀行業協會首席信息官高峰：大數據、區塊鏈、5G等多種技術生態融合有利于金融深度和廣度發展:金色財經報道，在上海舉辦的外灘大會上，中國銀行業協會首席信息官高峰現場進行主題分享《生態銀行讓金融更普惠》指出，5G為生態銀行帶來了新的機遇，5G主要是為移動場景下云計算、大數據、區塊鏈這些技術的基礎提供了環境，多種技術的生態融合，有利于金融的深度和廣度發展，場景能不能做成生態，關鍵是深度有多深，有多深才會有多寬。[2020/9/26]

“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

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。

Waves基金會與Suterusu基金會達成深度戰略合作:據官方消息，知名公鏈項目Waves基金會聯合旗下Gravity Tech同Suterusu基金會宣布深度戰略合作，共同推動二層隱私計算、公鏈和defi的合作，Waves和Gravity將集成Suterusu原創的零知識證明算法構建隱私二層網絡，給數據和交易加密。截止目前，SUTER在Gate和Kucoin的最高漲幅均超過72%。[2020/8/22]

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。

云南省省長：推動區塊鏈等信息技術與實體經濟深度融合:3月5日，云南省全省加大投資促進發展電視電話會議在昆明召開。省委副書記、省長阮成發指出，要抓好數字經濟投資，搶抓疫情催生線上新業態發展的機遇，加快5G網絡基礎設施建設，推動互聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等信息技術與實體經濟深度融合，大力培育新業態、新動能。（云南發布）[2020/3/5]

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。

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。

聲音 | 海通證券黨委副書記：區塊鏈等技術目前深度應用于金融行業的業務場景當中:金色財經報道，11月27日，以“人工智能與金融創新”為主題的2019金融發展高峰論壇在上海舉辦。海通證券黨委副書記、董事、總經理，海通國際控股、海通國際證券董事局主席瞿秋平表示，對于金融科技相關的技術我們用英文字母縮寫為ABCDMI，大家知道A代表人工智能、B代表區塊鏈、C代表云計算，D代表數據，M代表移動，I代表物聯網。這些技術目前深度應用于金融行業的業務場景當中，這些技術與證券行業的經濟業務、投資業務、投研業務、資管業務等業務形態相結合，助力證券公司的轉型。[2019/11/28]

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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