区块链如何赋予物联网更广阔的空间

物联网(Internet of things,IoT)是新兴技术中最令人兴奋的技术之一。 连接

数十亿台设备以实现网络自动化绝对是一个振奋人心的主意,且这一构想可以在

农业、制造业、消费技术以及几乎所有机械密集型行业中具有相当广泛的应用。

但与此同时,它也存在着巨大的问题:即在目前的阶段,物联网在客观上是不可行 

和危险的。

物联网,顾名思义就是“物物相连的互联网”,它可以用较少的能耗将各类装有

芯片和读写器等零件的物品连接起来。有了物联网,医院可以通过病人穿戴监测

设备远程监控和调节病人的病情,商店可以不用人工查货就能知道商品售卖情

况,智能恒温器可以在家中无人时自动关闭加热或冷却功能,从而达到节省能源

的目的。物联网可以为我们的生产生活带来巨大的方便,但与此同时,它也存在

着重大的安全缺陷。截至目前,科学家们已经发现了外界在破坏物联网方面所拥

有的惊人能力和创造力。迄今为止,黑客们已经可以设法通过侵入物联网控制植

入人体中的心脏设备、远程停用用户的汽车、并发起了世界上最大规模的DDoS攻

击。

译者注:DDoS(Distributed Denial of Service,分布式拒绝服务)攻击指借助于

客户/服务器技术,将多个计算机联合起来作为攻击平台,对一个或多个目标发动

DDoS攻击,从而成倍地提高拒绝服务攻击的威力。

物联网安全缺陷通常围绕三个方面:认证、连接和交易。不正确地认证、连接或与

其他设备进行交易都是主要的安全问题。(这些都属于软件或协议的问题。当然,

物联网也存在着硬件安全缺陷,但这不是本文讨论的重点。)区块链的嵌入可以缓

解物联网上述这三方面存在的问题。如果从整个物联网的庞大体系来看,分布式

账本的嵌入似乎是物联网领域一个微不足道的变化。但事实上,区块链为物联网

带来的是几个王牌级别的应用。

完全可操作的物联网设备可以与已知或未知的设备进行交互。例如,自动化机器

维修是自动化行业的一大任务,当检测到机械存在故障或老化迹象时,网络可以

通过订购新零件作出响应。在可信的环境中,这个操作完全不构成问题; 在现实

生活中,这就可能会成为被黑客攻击的点。但是,这个棘手的问题可以通过区块

链的免信任、共识协议来解决。区块链可以保护除最极端的恶意行为人以外的所

有人。(译者注:“Trustless”并不是“去信任”,只是用技术上的信任替代传统

的信任模式。用“免信任”来概括之可能更准确,即我们需要的不是传统的信

任,而需要建立一种基于新技术结构的信任关系。)

追踪互联网中各元素走向并对其变动进行验证是物联网的一大任务之一。这种可

审计性可以改善物联网的分析能力、网络性能,合规性和安全性。区块链的不可

篡改性非常适合创建可靠的网络历史记录。

智能合同是物联网中令人惊叹的存在,它能够实现高度的协调配合以及权限管

理。特别是当涉及到管理交易和某些互动时,智能合约确保了物联网中各项功能

的适度性。物联网希望网络中的各事物能够在正确的时间采取适当的行动。换句

话说:假设你希望你的房子在灯泡烧坏时能够订购一个新的灯泡,你不会希望你的

房子不分青红皂白地订购灯箱,对吧?智能合约是防止这种情况发生的好方法。

区块链原始的王牌级应用程序。交易(尤其是微交易)对物联网也很有用。微交

易,特别是机器与机器之间的交互是确保经济可行性和最优性的关键部分。

以安全的方式将设备添加到物联网网络可能是一件棘手的事情。很多已有的物联

网安全都围绕着有效的加密或协议。为了让设备之间互相信任并建立通信,他们

会根据已知的设备注册情况验证其初始通信。问题是这些注册表往往会成为黑客

的理想目标。而区块链则是追踪这些注册和更新系统的绝佳选择。

区块链在物联网领域中的益处被Filament(一家专注于安全性的物联网公司)详细

阐述在其白皮书当中。

“与诸如域名系统(DNS)之类的集中式技术(用户网络地址需按层级分配,即设备@

主机,主机再通过注册DNS域名获得其身份)不同,基于区块链的方法更灵活,因

为它使设备能够直接注册。这避免了在集中式主机服务器上的帐户需求,这些主

机服务器经常遭受外部攻击(例如字典式攻击,即通过提交字典中的每个单词作为

可能的密码而侵入电脑或网络的攻击)和内部泄漏(例如密码数据库的盗窃)。此

外,这些技术的分散性降低了针对DNS发起的拒绝服务(DoS)攻击的威胁。”(来

源:Filament)

通过区块链维护一个免信任和不可篡改的访问和整合纪录,物联网网络可以显着

提高其安全性。

将区块链整合到物联网中有两大问题:速度和计算复杂性。

在目前的状态下,比特币区块链每秒可以管理7笔交易。以太坊每秒最多可处理25

笔交易。而对于物联网网络所需的“供应成百上千个相连设备运行及同时交

易”的能力,目前区块链所拥有的速度未免显得有些慢了。区块链必须在每秒内

处理多少笔交易才能满足物联网的需求目前来说还没有定数,但当然是越快越

好。等到区块链的交易处理速度能够达到每秒千笔的时候,大概就可以被运用到

物联网当中了。

物联网一般通过物与物之间的联结而非计算建立起来,其平均处理能力反映了这

一点。物联网网络无法处理计算复杂的共识算法。工作量证明(proof of work)作

为加密技术的重要组成部分,需要繁杂的计算才能在物联网中得到有效利用。权

益证明(Proof of Stake)及其变体或完全不同的协议较之工作量证明更可能被应

用,但上述这些都还没有被物联网进行标准采用。

1.《枣神:物联网板块概述:区块链 - 物联网的救赎》

2.《诺基亚推出了基于区块链的物联网传感技术,为智慧城市服务》

除了改善物联网软件基础设施以使机器设备彼此更好地沟通之外,区块链还可以

创建一个自治的、分散的物联网网络以供共同使用。 这将是迈向更全面的共享经

济的开创性步骤。

比如,如下集中式和分散式系统中的共乘服务之间的比较:

物联网与区块链技术的结合将是技术领域的一个巨大飞跃。基于区块链技术的覆

盖面广泛的物联网系统不仅意味着降低的出租车成本,还意味着电网浪费的减

少、更智能的城市以及更有效的材料使用。

物联网是科幻小说的内容,也是一个临近现实生活的现象。然而,其固有的安全

缺陷对其推广产生了巨大阻碍。区块链技术可以在缓解这些担忧的同时为物联网

增加一系列其他功能。

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