区块链上的分布式物联网

想象一下你的洗衣机，当洗涤剂不够时可以自动联系供应商，并进行自助下订单购物，进行自我维护，从外部资源处下载新的洗衣程序，根据电价的变化周期 来安排最经济的洗衣计划表，还能和它的传感器互动来决定最优化的洗衣环境；再想象一辆汽车，实时联网，可以智能的选择最合适的零件和服务；还有这样的制造 厂，它们的机械在没有人工干预的情况下，知道自己的哪个部位什么时候需要修理。

以上的这些场景，在物联网（the Internet of Things IoT）的帮助下将会成为现实。事实上，那些曾不适应电脑的的产业已经被数十亿计的连接互联网的物联网设备改变；还没有被改变的产业，最终将在这样的浪潮中被迫跟上这种步伐。

未来的可能性是无限的，特别是当物联网和其它技术结合所产生的力量，比如和机器学习结合。然而，数十亿的智能设备之间想要产生互动，或者和它们的拥 有者互动，那么就会出现一些大问题。当现存的支持物联网通信的模型无法应对这样的挑战时，相关的技术公司和一些研究人员希望通过区块链技术来解决它们，这 个技术就是大名鼎鼎的比特币背后的基石。

中心化模型的问题

当前的物联网生态依赖于中心化系统，中介通信模型，也就是我们熟知的服务器/客户端（server/client）模型。拥有巨大计算能力和存储空间的云服务器与被标记和验证的设备相连。设备间的只通过互联网连接，即使它们只相隔几英尺。

这种模型在通用的计算设备连接中运行了几十年，它还会存在于小规模的物联网网络中，正如我们现在所看到的那些。然而在未来逐渐增长为大规模的物联网生态上，这种模型就会显得无能了。

现存的物联网方案是昂贵的，因为它的基础设施和维护费用极高，它需要中心云服务、大规模服务器集群和网络设备。当物联网设备以数十亿级别的速度增长时，它们之间要处理的通信量更是惊人，这样以来的费用会大幅度的增长。

即使这种经济上和工程上的挑战不是问题，那么云服务器依然存在瓶颈，还有就是它出现一个故障点就会导致整个网络的崩溃。如果将来人类的生命健康依赖于物联网，那么这个问题就非常非常的严重。

另外，不同设备间的多样化所有权，和它们支持的云服务架构多元化让机器对机器（machine-to-machine M2M）通信很困难。没有一个单独的设备可以连接其他所有设备，不同的云服务提供商也不会保证它们之间的互操作性和兼容性。

分布式物联网（IoT）网络

物联网的分布式方案可以解决以上的很多问题。采用标准化的点对点通信模型处理成千上万设备间的交易，这有效的削减了成本，包括部署和维护大型数据中 心的费用，而且可以通过成千上万的物联网设备把计算需求和存储需求去中心化。这将避免由于一个节点的失败而导致整个网络的崩溃。

可是，建立点对点通信也有它自己的问题，其中首要问题是安全。我们都知道，物联网的安全不仅仅只是要保护敏感数据。解决方案必须在大规模物联网网络中保护隐私安全，还要为交易提供一些验证形式和共识形式，来避免被欺诈和偷盗。

区块链方案

对于点对点通信平台问题，区块链给出了精妙的 解决方案，这种技术在网络节点间创建一种相互共享的分布式数字账簿，来记录交易，而不是把这些交易账簿存储于一个中心服务器。参与者通过区块链来记录交 易。这个技术使用加密技术认证识别参与节点，保证它们安全的在账簿中添加交易记录。交易是被这个网络中的节点所验证和确认，所以这就消除了中心验证的必要 性。

这个账簿是防干扰和不可被恶意者修改的，因为它不单独存在于本地独立设备，它也不可能被中间人攻击，因为交易不是可被拦截的单独一个线程。区块链让 去信任化、点对点通信成为现实，而且它在金融服务领域的价值已经通过加密货币（如比特币）证明，它在没有第三方支付参与的情况下为点对点支付做保障。

科技公司现在试图让区块链的实用性与网联网领域磨合。

这个概念可以直接解决物联网的规模化问题，不需要传统的昂贵资源就可以让数十亿计的设备共享于一个相同网络。区块链也可以解决不同供应商间的权威冲突，它提供了一个标准，让每个人有平等的权益。

这将打通M2M(机器对机器)间的通信，在当前的模型中，这是无法实现的，这也让一些全新的使用案例成为现实。

在物联网中混合使用区块链

物联网和区块链的结合正蓄势待发，创业公司和科技巨头都非常看好。IBM和三星引入他们的概念证明，ADEPT使用区块链技术支持下一代物联网生态，每天将会产生千亿计的交易。

IBM作为最早研究把区块链用于物联网中的企业之一，IBM的Paul Brody 这样描述：新设备被工厂组装完成后在一个通用的区块链中注册，在被出售后转移进一个区域区块链，在这个区块链上它们可以与其它设备自主互动。

物联网和区块链的结合让循环经济和资产流体化成为可能，资源可以被共享和再利用，而不是消费一次就处理掉。区块链平台领导者以太坊举办的物联网黑客 马拉松中，一个区块链驱动的物联网概念被测试，其中还有很多非常有创意的项目，其中包括能源分享、电力燃气账单等领域中的项目。

Filament是一个投身于物联网和区块链的创业公司，它专注于工业应用，像农业、制造业、石油和天然气等。Filament 使用一种名叫Taps的无线传感器，组成低功耗自治网状网络，来收集数据，监控资产，而且不需要云服务或中心网络服务器的参与。这家公司使用区块链技术识 别认证设备，通过提供这样的网络和数据服务来获得收入，当然是以比特币为支付方式。

Chain of Things 是一个联盟，他们的任务是探索区块链在处理物联网规模化和安全问题中所能扮演的角色。他们在最近伦敦举行的黑客马拉松中展示了区块链 和物联网的使用案例，包括一种太阳能堆栈设计，它可以提供可靠地、可验证的再生资源数据，加速刺激结算，减少其中的欺诈。这个系统加强了太阳能面板和数据 记录器的连接过程，跟踪太阳能的生产量，安全的把这些数据提交给节点，节点把这些数据记录在分布式账簿中，然后在范围更广的全球节点网络同步。

警示和挑战

把区块链技术应用于物联网并不是没有缺点的，还有一些问题需要解决。其一就是，在比特币开发者之间争吵不断的区块链基础问题，这个问题产生于，随着 这个网络的发展，交易量和体积越来越大，当区块链技术应用于物联网时，这个问题也不可避免。科技公司也承认这是一种挑战，然而有一些解决方案正在测试，其 中包括侧链、树链和迷你区块等方案。

能源消耗也是一个问题，加密和验证区块链交易是一种计算力集约操作，需要消耗大量的电力资源，这是物联网设备所缺少的。与此同时，还需要较大的存储空间，随着账簿的增长，节点的存储空间需求也越来越大。

还有，如Machina Research 的研究者 Jeremy Green所说，以区块链作为驱动的自治物联网对制造商来说，最大的挑战时寻求一种商业模型，其中包括持续盈利的长期合作伙伴，而且需要一个商业和经济模型的大转型。

物联网产业发展飞速，区块链是否是解决物联网面临的困难的关键，现在下结论还为时过早。它还不完美，然而与物联网结合非常的有希望，分布式自治网络将成为解决问题的关键因素。

更多信息请看《区块链与物联网专题》

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