邹传伟:深度解析“区块链+物联网”与新基建

2020-07-30 19:26 栏目:经验之谈 来源:网络整理 查看()

根据国家发改委对“新基础设施”的定义,区块链属于新技术基础设施,物联网属于通信网络基础设施。作为“新基础设施”的代表,区块链与物联网之间会出现什么样的火花,需要什么样的软硬件支持?这是本文要讨论的问题。

作者|普拉东,万向集团邹传伟首席经济学家

1.“区块链物联网”的核心问题

区块链具有信息互联网和价值互联网的功能,与区块链的两个应用方向相对应,与物联网有许多融合点。

Blockchain应用于供应链管理、安全追溯、精确扶贫、医疗保健、食品安全、公共福利和社会救助等。这主要反映了区块链作为信息互联网的功能。它使用共享账户记录区块链境外的货物、药品、食品和资金流动,允许上游和下游环节相互检查,渗透信息“孤岛”,并使整个过程易于管理。如果不能保证区块链以外的信息在来源和写作环节是真实和准确的,那么在区块链写作只能意味着信息不能被篡改,但并不能提高信息的真实准确性。因此,这一应用方向需要解决的核心问题是如何保持信息的链外保真度。

作为一个价值互联网,区块链涉及资产和风险的转移。价值来自现实世界的资产,并通过经济机制与区块链的令牌挂钩。区块链起到了金融基础设施的作用,其优点是交易是结算,清算是自动的和智能的。随着央行数字现金和稳定货币的发展,区块链作为价值互联网的应用场景将越来越丰富。

“块状链物联网”需要讨论以下核心问题:

首先,如何链接物联网设备产生的数据?如何在源和上行链路上确保这些数据的真正准确性?

二是“块状链物联网”的数据分析方法和应用场景。

第三,在区块链,物联网设备能参与数字现金交易并调用智能合同吗?

2.“块状链物联网”的可行性

物联网设备不断从外围获取地理位置、温度和湿度、速度和高度等数据。物联网的数据源是扭曲的,在端端主要有两种类型的攻击。

第一类是窃取物理设备,篡改其内部和外部连接,并使其收集错误的数据,将其误认为正确的数据并上传(指将其上传到云或区块链,下同)。

第二类是窃取设备密钥、破解通信和认证机制、在逻辑上冒充真实设备,或者伪造不存在的设备并上传伪造的数据。因此,有两种反攻击方法。第一类是人身安全,如采取防拆卸外壳和安装措施,这意味着一旦拆卸就自毁或报警。第二类是通过安全元素(SE)和可信执行环境(TEE)等技术适当保护敏感信息(如密钥),特别是使每个设备的密钥不同。即使一个设备被破解,破解另一个设备也无济于事。

从目前物联网设备的实际部署来看,金融领域涉及的设备或具有强制性国家标准的设备的安全防护等级相对较高。消费类设备的安全保护是有限的,但普通人不容易破解。因此,物联网数据在源头的真正准确性在很大程度上得到保证。

只要安装了无线通信模块,物联网设备就可以实现无线通信,成为无线物联网设备。所谓的无线通信模块实质上是将无线通信的主芯片以及射频、电源和屏蔽罩等外围设备焊接在印刷电路板上。

物联网设备集成无线通信模块有两种方式。首先是单片机(微控制器或主机)的设计。整个物联网设备以单片机为中心,无线通信模块仅作为单片机的通信通道。第二个是“开放式中央处理器”设计。无线通信模块打开必要的软件接口到因特网

首先,大多数物联网设备可以运行区块链计算,如哈希算法和公钥-私钥签名操作。目前,无线通信模块的处理器主要是ARM,RISC-V发展迅速。处理器的范围从几十兆赫的单核到2千兆赫的八核,甚至那些与图形处理器。

其次,根据具体的应用场景,物联网设备制造商选择不同的设备实现不同的网络连接能力,从偶尔传输少量数据到持续高速传输数据。例如,车载机顶盒通常使用中等性能的微控制器,或第4类或第1类的4G模块,而不使用图形处理器。即使没有区块链,物联网数据仍然需要去云。上行链路上增加的流量通常比云本身上的数据小得多。此外,由于区块链的容量限制,很多情况下物联网的数据都是哈希汇总,而不是原始数据,上行增加的流量也较小。

第三,无线通信模块的行为是预编程的,这基本上是确定性的行为。只要模块软件设计为根据特定触发条件自动启动链上交易,物联网设备就能参与数字现金交易并在区块链调用智能合同吗?例如,一辆无人驾驶出租车会自动找到一个充电桩进行充电。无人出租车找到充电桩后,通过充电插头上的数据线交换信息。无人驾驶出租车首先告诉充电桩给A充电,充电桩报告说它需要给B支付数字现金到它的地址xxx。无人出租车根据充电桩的支付要求,发起B数字现金的转账交易,然后发送交易凭证(如转账交易的哈希摘要)。充电桩到链条上检查它是否已经到达,如果它已经到达,它将为无人驾驶出租车充电。所有这些都可以通过编程来实现。

第四,不同物联网设备的存储容量差异很大,从几十千字节到几十千兆字节不等。根据存储性能,一些物联网数据可以保存在物联网设备上,一些物联网数据可以上传到云中。在数据上行链路上,少量结构化数据可以直接写入区块链,大部分数据以哈希摘要的形式上传。在物联网数据的分析中,由于区块链的计算性能有限,在区块链复杂的分析一般不通过智能合同进行,而是主要在供应链下进行。

第一个是云,特别是当分析算法复杂,数据上传和数据分析是异步执行或有很大的时间差时。第二,边缘计算。在从物联网设备的端侧收集数据之后,它使用近场或其他本地通信方法将数据传输到边缘,然后边缘将分析的信息上传到云中。最后,如果数据没有离开物联网设备,则通常结合联邦学习或多方安全计算来实现数据不出去,但信息可以被控制出去。在这些数据分析场景中,区块链主要提供了一个查询链中数据的接口(即原始数据或分析结果的哈希摘要)。

基于以上分析,大多数物联网都可以运行哈希算法和公钥私钥签名操作。物联网数据主要存储在云和本地物联网设备中。少量结构化数据可以直接写入区块链,大部分数据以哈希摘要的形式上传。物联网设备的安全措施可以在一定程度上保证数据源的真实准确性。数据自动上传,减少了人工干预,有助于确保上传过程中数据的真实准确性。物联网数据上行的上、下行和不同环节,通过相互验证,也能在一定程度上保证数据上行的真实准确性。物联网数据分析主要在产业链下进行,包括物联网设备的云、边缘和本地通道。Blockchain主要提供查询链中数据的接口。只要对应用场景进行编程,物联网设备就可以在区块链参与数字现金交易并调用智能合同。

“区块链物联网”组合的基本要求之一是通过模块或更复杂的芯片技术将唯一标识引入物联网设备,即数字标识(公钥和私钥)不能在硬件底层被篡改。物联网设备标识广泛应用于物联网数据记录、云上传、连锁上传和数字现金交易。这样,物联网中的数据存储、传输、挖掘和价值交互可以以可信的方式进行。区块链作为分布式信任基础设施的作用主要体现在两个方面。首先,提高物联网数据的安全性和可信度,这适用于在云上存在的数据和物联网设备本地的数据,以及写入区块链的少量数据。其次,为物联网设备之间的数字现金交易提供基础设施。

3.“区块链物联网”的潜在创新

2020年5月,紫光展锐、万向积木链、莫林科技和广核通联合推出了基于“物联网芯片积木链”的底层可信数字解决方案(图1)。该方案是围绕紫光展锐开发的1类芯片产品——春腾8910DM和莫林科技自主开发的区块链应用框架BoT(人工智能事物的区块链)开发的。

BoAT支持IoT设备的可信数据上行链路。BoAT不仅可以实现设备链上的身份生成和数据上传,还支持利用蜂窝物联网平台的安全能力和根信任来实现设备链下的数据关联验证和确认。它已经应用于三个场景:物联网机器支付、物联网设备管理和物联网资产使用权管理。春腾8910DM已经成为世界上第一个支持区块链技术的1类双物联网芯片平台。基于春腾8910DM的物联网设备具有访问区块链和调用智能合同的能力,确保数据特征值同时上传到云端(主要是哈希摘要上传),实现“云上链”的数据可信对应。在此方案的基础上,广和通推出了全球首款卡特彼勒1区块链模块L610,该模块将在智能农业、汽车联网和其他行业创新新的商业模式[1]。

邹传伟:深度解析“区块链+物联网”与新基建

4.摘要

块状链物联网将在新基础设施中发挥重要作用。

在不久的将来,物联网设备的数量将远远超过移动互联网设备。物联网设备将会带来丰富的经济活动。在物联网中引入中央银行数字现金和稳定货币作为机器间支付工具,有助于实现机器经济的应用场景。请参考:

邹传伟:机器之间的大规模合作不是幻想,它需要区块链引入市场机制|云地图思潮

物联网数据将远远超过互联网数据,成为数据要素市场的重要组成部分。块状链物联网为物联网数据提供的安全性和可信性将为物联网数据的分析和利用奠定坚实的基础。

“区块链物联网”的意义将远远不限于证书存储和可追溯性。人类社会数字迁移的每一个进步都会带来新的产业变革和商业机会。随着电子商务、社交媒体等的发展,人们在消费和社交场合的行为被记录下来,在电子支付和人工智能等技术的祝福下,一股金融技术的浪潮应运而生。“块状链物联网”将带来同样的变化。

[1]2019年12月,国内9家主流蜂窝模块制造商(友源、广核通、友方、美格、高新兴、新迅通、易科、宇歌、利达)联合推出区块链模块联盟。

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