【区块链+物联网】链博科技“区块链+产业”链改系列报告09

1.引言

近年来,物联网技术发展迅速,网络终端的数量、类型迅速增长。根据GSMA的统计,物联网对全球经济的影响已达1750亿美元,占GDP比重的0.2%。无论是在世界范围内还是在中国范围内,物联网产业的发展速度都非常迅速,但也面临着明显的问题。

区块链技术能够实现与物联网技术的结合,为物联网技术解决其目前存在着的瓶颈和问题。

2.物联网行业发展现状

物联网(Internet of things , Iot)是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联,进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物信息交互和无缝对接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

2.1 产业涉及面广泛

物联网产业链大致可以分为五个部分,涉及面非常广泛:

物联网终端:包括芯片、传感器、操作系统、屏幕、识别技术等;

管道层:包括非授权频无线连接、授权频谱无线连接、卫星与量子等;

边缘计算:包括硬件载体、平台软件等;

云平台:包括PaaS平台、云端通用能力等;

应用层:主要分为三大类,包括消费性物联网(智能家居、可穿戴设备等)、政策性物联网(智慧安防、智慧消防、智慧交通等)、生产性物联网(智能制造、智慧物流、车联网等)。

可以看到,物联网产业链涉及到制造业、物流、零售、政府部门、公共事业、汽车、通讯、软件开发、医疗等众多行业,且与这些行业的产业链各个环节联系紧密。尤其是制造业,是目前物联网技术影响最大的领域。据预测,工业物联网设备数量将在2023年超越消费物联网设备,可见物联网技术将愈发与各行业产业链的中上游结合紧密。

2.2 产业持续稳定发展

2018年,全球物联网设备连接数量高达91亿个。“万物物联”成为全球网络未来发展的重要方向,如图7-5所示,据GSMA预测,2025年全球物联网设备(包括蜂窝及非蜂窝)联网数量将达到252亿个。虽然全球物联网设备数量的增长率预计将在未来5年内持续走低,但仍能够保持12%~17%的年增长率。

图片来源:GSMA

国内方面,根据前瞻研究院数据,如图7-6所示,物联网产业规模稳定上升,从2013年4896.5亿元增加至2018年的13300亿元,复合增长率高达22.12%。

图片来源:前瞻产业研究院

3.物联网行业发展痛点

如前文所述,物联网行业涉及面广泛,且与各行业之间联系紧密。因此,物联网在各行业之间,会遇到具有行业特点的困难与痛点。这部分内容将不在本报告一一讨论,而是在与行业相关的章节中进行阐述,如溯源、医疗、智慧城市等板块,这些内容已经在过去的报告中,或者在今后的报告中进行较为详细的阐述。

本节所讨论的物联网行业痛点,以及接下来所讨论的区块链技术在物联网行业的应用,均是基于物联网行业本身综合特点的,而非与各行业深度结合的部分。

3.1 物联网安全性问题

网络安全性是传统互联网就面临的严重问题,物联网显然也会面对同样的问题。但与传统互联网不同的是,物联网的网络终端远远不止电脑和手机,还包括各类摄像头、智能家电设备,以及工业物联网设备,如生产设备、器械等等。传统互联网如果遭到入侵,只有线上会受到直接影响;而物联网由于与线下结合更为紧密,一旦遭到入侵,黑客可以直接操纵硬件设备对线下造成实际影响,这所带来的安全隐患,造成的各种损失,将远远比传统互联网更加严重。

例如,2019年5月,武汉市成功破获湖北省首例入侵物联网破坏计算机信息系统的刑事案件,某公司前员工离职后创业,出于竞争目的入侵了前东家的物联网系统,导致多台物联网终端设备出现故障:自助洗衣机、自助充电桩、自助吹风机、按摩椅、摇摇车、抓娃娃机等均脱网无法正常运行。经统计,共100余台设备被恶意升级无法使用、10万台设备离线,造成了重大经济损失。

如果说上述案例只是经济损失的话,2015年7月,两名网络安全专家做了一场实验,两人在家利用笔记本电脑,通过汽车的联网娱乐系统侵入其电子系统,远程控制车的行驶速度,操纵空调、雨刮器、电台等设备,甚至还把车“开进沟里”。该实验直接导致了美国菲亚特克莱斯勒汽车公司宣布,在美国召回140万辆轿车和卡车。2017年,美国FDA更是召回了50万个心脏起搏器,以防黑客攻击。

可见,物联网的安全性问题不仅可能造成经济损失,甚至有可能直接关乎人命。

3.2 物联网中心化系统成本问题

当前,物联网业务平台多种多样,支撑着种类繁多的物联网网络和服务需求。但传统的物联网业务平台通常是中心化的,如图7-7所示,其业务平台作为连接和服务中心,连接和管理物联网应用、物联网业务,物联网设备、物联网数据。在传统的物联网业务平台中,物联网应用和物联网业务只有通过物联网业务平台才可以访问物联网设备和物联网数据。

图:传统中心化物联网平台

但是,随着物联网中设备数量的急剧上升,服务需求不断增加,传统物联网服务模式面临巨大挑战,这主要体现在数据中心基础设施建设与维护投入成本的大幅攀升,以及相关物联网业务平台存在的性能瓶颈等问题。

4.区块链技术在物联网行业的应用

通过将区块链技术与物联网技术相结合,可以建立一个去中心化的物联网系统。使用区块链技术搭建的物联网业务平台,是一种“去中心化”的业务平台(简称物联网区块链,或 Blockchain of Things, BoT),如图7-8所示。物联网区块链支持物联网实体(例如,物联网设备、物联网服务器、物联网网关、服务网关和终端用户设备等)在“去中心化”的模式下相互协作。在一个物联网实体上可以部署一个或多个物联网区块链节点(BoT节点)和“去中心化”应用(dApp)。物联网实体通过去“中心化”应用连接到BoT节点,进而在物联网区块链上相互协作。

图:物联网区块链

这样,可以起到两个基本作用:

一是保护物联网系统的安全性。目前,物联网设备数量非常多,例如家庭摄像头、智能路灯、监视器等。出于成本和管理等方面的因素,很难做到为所有物联网设备都提供有效的安全保护机制。因此这些物联网设备容易被劫持。为了防止这些物联网设备遭到攻击,相关的管理和运营者可以升级物联网网关,并将其用区块链连接起来,从而保障并提升网络安全。同时,区块链技术还可以利用其不可篡改的特性,将物联网数据实时上链,防止物联网数据遭到入侵者的篡改。

二是降低物联网运维成本。对于通信运营商来说,传统的电信设备运维,面临着诸多问题,例如,设备的日常维护、巡检等工作会耗费大量人力和时间,同时中心化的服务器也会带来高昂的运维成本,还会限制网络的性能。而基于区块链技术,则可以减轻或解决这些问题。利用区块链技术,将中心化服务器改为去中心化的分布式存储,不仅可以节约运维中心化服务器的巨大成本,还可以将传统的设备运维扩展为自动化检查,可极大地提升运维工作效率。

5.区块链+物联网应用案例

区块链在物联网方面的应用广泛,但实际应用案例大多与具体行业相结合,如智慧城市、车联网、智能制造、安防、交通、医疗等。这些应用案例将在相关具体行业的报告中各自进行阐述,因此本报告仅举以物联网作为方向的两条公链为例。

5.1 ETC

首先是以太经典。ETC在与ETH分叉后,方向几经调整,之后选择了侧链和物联网作为发展方向。2017年12月,ETC曾在香港峰会表示要进军物联网领域,希望以太经典在物联网领域有所建树。因此我们可以在ETC路线图里找到开发侧链来提高物联网空间的可扩展性的计划。ETC主链高度安全、分散,这和物联网领域中对通信要求的特征不谋而合。从本质上讲,ETC对物联网已经做了充分的准备,剩下的就是等待物联网的基础设施推出和落地。ETC预计这一目标看来很可能将在2019年实现,但近年来ETC发展并不顺利,遇到了技术团队解散、双花攻击等难题。

但ETC并没有放弃。2020年2月,ETC宣布与Chainlink达成合作,其主要目标是将分散的Oracle和外部数据引入ETC区块链,允许区块链安全地访问外部数据,使得数据准确,可靠且不受任何可能的干扰,对于以太坊经典和其他区块链上的许多开发人员而言都是有益的,也有利于区块链与传统支付系统,市场数据和基于物联网(IoT)的数据的集成。

5.2 IOTA

另外一个例子是IOTA。IOTA是一个开源的分布式账户,初衷是一个给物联网设计的加密货币体系。IOTA认为,在物联网的世界中,海量智能硬件终端之间将会根据用户设定的规则进行大量频繁的小额交易。

IOTA相对于其他的区块链项目技术细节有着较为明显的区别,它基于有向无环图(DAG)的概念,这是一种独特的结构“Tangle”,但它使用网络结构而不是链状结构,这使它更具拓展性和稳定性。

图:IOTA的网络结构

参考文献

前瞻产业研究院,2019年物联网行业市场研究报告.

中国通信标准化协会,“物联网+区块链”应用与发展白皮书(2019).

武汉网警破获湖北省首例入侵物联网系统案,武汉市公安局,https://baijiahao.baidu.com/s?id=1633667260947641617&wfr=spider&for=pc

汽车联网陌生WIFI 黑客也许就能开走你车,http://auto.people.com.cn/n/2015/0728/c1005-27372487.html

FDA召回46.5万个心脏起搏器 存在安全漏洞怕黑客利用,https://tech.qq.com/a/20170831/161046.htm

Ethereum Classic and Chainlink Enter into a Partnership,https://www.dcforecasts.com/ethereum-classic-news/ethereum-classic-and-chainlink-enter-into-a-partnership/

以太经典ETC重磅出击——5G网络将使物联网成为现实,https://www.ethereumclassicasia.org/news/?p=4504&lang=zh

IOTA分析报告——物联网的血液系统,https://www.jianshu.com/p/869296f0be03

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