根据国家发改委对“新基建”的界定,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。同属于“新基建”的代表,区块链与物联网之间可能擦出什么样的火花,需要哪些软硬件支持?接下来让我们一起讨论一下。
“区块链+物联网”的核心问题
区块链兼有信息互联网和价值互联网的功能,对应着区块链的两类应用方向,并与物联网有很多结合点。
区块链应用于供应链管理、防伪溯源、精准扶贫、医疗健康、食品安全、公益和社会救助等场景,主要体现区块链作为信息互联网的功能,是用共享账本来记录区块链外商品、药品、食品和资金等的流向,让上下游、不同环节相互校验,穿透信息“孤岛”,让全流程可管理。如果区块链外信息在源头和写入环节不能保证真实准确,写入区块链内只意味着信息不可篡改,没有提升信息的真实准确性。因此,这个应用方向要解决的核心问题是如何让链外信息保真上链。
区块链作为价值互联网,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内Token挂钩。区块链发挥金融基础设施功能,优点是交易即结算,清算自动化、智能化。随着央行数字货币和稳定币的发展,区块链作为价值互联网的应用场景将越来越丰富。
“区块链+物联网”需要讨论以下核心问题:
第一,物联网设备产生的数据如何上链?如何保障这些数据在源头和上链环节的真实准确性?
第二,“区块链+物联网”中的数据分析方法和应用场景。
第三,物联网设备能否参与数字货币交易并调用区块链内智能合约?
“区块链+物联网”的可行性
物联网设备不断从周边获取地理位置、温湿度、速度和高度等数据。物联网数据源头失真,在端侧主要有两类攻击手段。
第一类是窃取设备实物,篡改其内外部连接,令其收集错误数据并误当成正确数据并上传(指上传到云上或区块链上,下同)。
第二类是窃取设备秘钥,破解通信和认证机制,在逻辑上冒充实际存在的设备,或者伪造实际不存在的设备,并上传伪造的数据。相应地,有两类抗攻击方法。第一类是物理安全,比如采取防拆卸的外壳和安装措施,一拆即自毁或告警。第二类是通过安全元件(SE)和可信执行环境(TEE)等技术,对秘钥等敏感信息进行妥善保护,特别是使每个设备的秘钥都不一样,即使破解了一个设备,也无助于破解另一个设备。
从目前实际部署的物联网设备看,涉及金融领域或国家有强制规范的设备的安全防护等级较高。消费类设备的安全防护较为有限,但也不是普通人能轻易破解的。因此,物联网数据在源头的真实准确性有相当程度的保障。
物联网设备,只要安装无线通信模组,就可以实现无线通信,成为无线物联网设备。所谓无线通信模组,本质上将无线通信的主芯片,以及外围的射频、电源和屏蔽罩等器件,焊在印刷电路板上。
物联网设备有两种整合无线通信模组的方式。第一种是MCU(微控制器或上位机)设计。整个物联网设备以MCU为中心,无线通信模组仅仅作为MCU的通信通道。第二种是“Open CPU”设计。无线通信模组向物联网设备开放必要的软件接口,便于后者的业务处理软件在前者的处理器中运行。
不管是哪种MCU设计,还是“Open CPU”,物联网设备的计算、存储和网络连接等能力,随软件和硬件的不同,会有较大差异。
第一,大多数物联网设备能够运行哈希算法和公私钥签名运算等区块链计算。目前,无线通信模组的处理器以ARM为主,RISC-V正在快速发展。处理器从单核几十MHz到八核2 GHz甚至带GPU的都有。
第二,物联网设备厂商根据具体应用场景,选择不同器件,实现不同的网络连接能力,从偶发性传输少量数据的,到持续高速传输数据的都有。比如,车载T-BOX(Telematics BOX)一般使用中等性能的MCU,或者Cat.4或Cat.1的4G模组,不会使用GPU。即使没有区块链,物联网数据仍然是要上云的。上链增加的流量,一般远小于上云的数据本身。而且因为区块链容量限制,物联网数据在很多场合是哈希摘要而非原始数据上链,上链增加的流量更小。
文章来源:《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/zonghexinwen/2020/0812/631.html