溫天力

摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)工程也得到了較快的發(fā)展，但在發(fā)展的過程中仍然存在一些問題需要立即解決。比如，用戶的信息遭到泄漏、維護(hù)故障的成本較高以及檢修維護(hù)較難的問題。本文首先簡要介紹了區(qū)塊鏈的概念和特征，其次分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的運(yùn)用，最后提出了物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用區(qū)塊鏈時(shí)面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展措施。

關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)工程 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

中圖分類號：TN929.5;TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0022-03

隨著時(shí)代的快速發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)工程中，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用也開始增多。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠有效地增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)的安全性，提高傳輸數(shù)據(jù)的效率與能力，但是在應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的過程中也存在一些問題丞待解決。

1 物聯(lián)網(wǎng)安全的分層模型

為了更好地保障網(wǎng)絡(luò)用戶可以對物聯(lián)網(wǎng)中的系統(tǒng)資源進(jìn)行有效控制，并使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得以安全運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)中的安全機(jī)制必須要根據(jù)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架，而要想保證物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營安全，就需要建立一個(gè)多層次的方法理論。

2 區(qū)塊鏈概念和特征分析

2.1 區(qū)塊鏈概念

區(qū)塊鏈技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)的一種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其主要是利用各種計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，涵蓋了共識機(jī)制、加密算法技術(shù)、以及p2p傳輸技術(shù)，其英文為Blockc-hain。將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)的工程中，能夠幫助用戶參與到數(shù)據(jù)庫的記錄中。區(qū)塊鏈技術(shù)包括兩個(gè)方面：區(qū)塊和交易，其中的交易指的是在數(shù)據(jù)庫中的一次性操作，而區(qū)塊則能夠?qū)@段時(shí)間所出現(xiàn)的交易進(jìn)行記錄[1]。區(qū)塊里面有塊身和塊頭，在塊身里面儲(chǔ)存的是通過驗(yàn)證的交易信息，塊頭里面則是區(qū)塊的描述，所以區(qū)塊鏈就是一個(gè)按照時(shí)間順序把諸多區(qū)塊聯(lián)系起來從而形成的數(shù)據(jù)庫。

2.2 區(qū)塊鏈的特征分析

2.2.1 透明可信

區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中心化系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都是對等的，而且各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的參與方都有相同的賬目，通過共識算法可以有效避免因中心化機(jī)構(gòu)所帶來的安全隱患。

2.2.2 隱私安全保障

區(qū)塊鏈技術(shù)可能會(huì)受到多個(gè)環(huán)節(jié)和技術(shù)的影響，它可以很好的保證各類數(shù)據(jù)的安全，并使其符合法律法規(guī)要求。

2.2.3 防篡改

這個(gè)特征可以有效保證區(qū)塊上的交易信息，以防止其他信息的篡改，并且可以為信息安全提供極大的保障。

2.2.4 智能合約

所有的參與節(jié)點(diǎn)都需要嚴(yán)格按照區(qū)塊鏈上所要求的開展執(zhí)行，并且使其符合邏輯與規(guī)定。

2.2.5 數(shù)據(jù)溯源

區(qū)塊鏈具有公平、公正、公開的運(yùn)行規(guī)則，可以保證每筆交易節(jié)點(diǎn)清晰可見。并且，通過開展全方位的鏈條追溯，可將購物的體驗(yàn)性提升上來。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）多方共識和身份限制的管理實(shí)現(xiàn)了設(shè)備身份管理，使用區(qū)塊鏈技術(shù)建立設(shè)備身份管理系統(tǒng)，建立個(gè)人實(shí)體身份和設(shè)備身份以及連接之間的映射關(guān)系，它使得用戶和設(shè)備之間的雙向追溯可有效確認(rèn)功能，有效識別不正確的節(jié)點(diǎn)，防止惡意節(jié)點(diǎn)有效地進(jìn)行不好的訪問。（2）通過有效地整合物聯(lián)網(wǎng)塊，可以有效地構(gòu)建電子證據(jù)存證，構(gòu)建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，有效地維護(hù)所有參與者同樣分發(fā)的賬簿，非常不必要的數(shù)據(jù)能夠有效地保證數(shù)據(jù)的可靠性得以提高，通過建立區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，有效地驗(yàn)證數(shù)據(jù)，從而也能夠有效地存儲(chǔ)電子證據(jù)。（3）對象的等價(jià)性和分布式體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是有助于破壞互聯(lián)網(wǎng)的信息孤島栓桔，根據(jù)數(shù)據(jù)讀取方法和智能合約的事前共識規(guī)則，信息可以進(jìn)行縱向流動(dòng)。（4）弱中心化和多中心的特點(diǎn)有助于降低集中化建筑的操作和維護(hù)成本，多中心分散系統(tǒng)選擇水平展開模式，使分布式系統(tǒng)更加靈活地?cái)U(kuò)展，有效地降低運(yùn)用和維護(hù)成本。（5）安全通信和信息加密的特性可以有效地保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私，使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以明確數(shù)據(jù)邊界，有效地改善數(shù)據(jù)的正確確認(rèn)，區(qū)塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在加密中，只能通過身份認(rèn)證、審計(jì)憑證和解密權(quán)進(jìn)行操作，從而有效地分離數(shù)據(jù)的使用權(quán)和所有權(quán)，有效地保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私[2]。

3.2 應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)工程的架構(gòu)

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、運(yùn)營支持平臺、包括信息傳輸系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)，主要是基于用戶需求為產(chǎn)業(yè)提供服務(wù)的運(yùn)營支持平臺，以應(yīng)用和商務(wù)支持為中心使用網(wǎng)絡(luò)，信息傳輸系統(tǒng)將收集到的信息傳送到平臺的信息獲取系統(tǒng)，包括網(wǎng)關(guān)、照相機(jī)、包括傳感器等各種設(shè)備，主要用于采集業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，使用信息采集系統(tǒng)，可以將所有設(shè)備和區(qū)塊鏈有效地連接到互聯(lián)網(wǎng)上，并進(jìn)行資源的配置。信息傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信息共享，使用操作支持平臺可提供隱私保護(hù)、智能合約等安全技術(shù)支持。

4 區(qū)塊鏈在互聯(lián)網(wǎng)安全中的應(yīng)用

4.1 區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)感知安全中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的感知設(shè)備一般是嚴(yán)重受到限制的一些設(shè)備，由于它的處理能力和儲(chǔ)存空間非常小，所以沒有辦法開展相對復(fù)雜的加密系統(tǒng)應(yīng)用，區(qū)塊鏈不可篡改的特性，要求保障物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，并且避免數(shù)據(jù)篡改現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4.1.1 區(qū)塊網(wǎng)安全性的核心缺陷

網(wǎng)絡(luò)的安全性中所存在的缺陷是因?yàn)樵O(shè)備之間缺乏相互的信任機(jī)制，所以一旦數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生破壞，就會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)的正常運(yùn)行，而整個(gè)區(qū)塊鏈的分布式機(jī)制，需要通過設(shè)備之間的公式，以保證數(shù)據(jù)的安全有效運(yùn)行，并且防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)遺失或泄露。

4.1.2 鑒權(quán)是物聯(lián)網(wǎng)感知層的認(rèn)知授權(quán)機(jī)制

區(qū)塊鏈技術(shù)通過運(yùn)用較長的計(jì)算容量，可以有效實(shí)現(xiàn)敏感數(shù)據(jù)的保存，并且在此過程中，通過使用遞增的區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，可以有效應(yīng)對故障問題，通過設(shè)置相對應(yīng)的權(quán)限，可以實(shí)現(xiàn)全方位的授權(quán)記錄，并且提高數(shù)據(jù)查詢的效率。

4.1.3 區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)在供應(yīng)鏈上的融合

通過兩者的融合，可以將數(shù)據(jù)設(shè)備有效地一體化，并且更好地解決商品轉(zhuǎn)移過程中防偽的問題，通過開展相對應(yīng)的區(qū)塊鏈金融平臺，簡化整個(gè)企業(yè)評估動(dòng)向流程，使整個(gè)融資效率得以提升。

4.2 區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)在供應(yīng)鏈上的融合

4.2.1 區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈通過對各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行登記和檢驗(yàn)，以保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以免遭到其他網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊，使得數(shù)據(jù)信息更加精確和完整，也保證數(shù)據(jù)真實(shí)可信，而且通過運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以避開惡意軟件。如今，隨著5G技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備受到黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)更大，所以企業(yè)就可以將企業(yè)服務(wù)分布在各個(gè)服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不受黑客的侵?jǐn)_。區(qū)塊鏈技術(shù)可以運(yùn)用在計(jì)算機(jī)當(dāng)中來儲(chǔ)存黑名單IP，并且對各類的攻擊流量進(jìn)行智能化的清潔，以使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以正常運(yùn)行。

4.2.2 區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全中的應(yīng)用

這項(xiàng)技術(shù)可以使物聯(lián)網(wǎng)的海量信息設(shè)備得以擴(kuò)展，并且通過構(gòu)建高效安全的分布式物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，區(qū)塊鏈所設(shè)置的信任機(jī)制可以保證數(shù)據(jù)的所有權(quán)以及使數(shù)據(jù)記錄更加科學(xué)合理，不僅如此，還可以使用戶的隱私得到保護(hù)，從而進(jìn)一步解決物聯(lián)發(fā)展過程中所遇到的數(shù)據(jù)管理以及安全隱私的問題。

通過應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的相關(guān)機(jī)制構(gòu)建來借助與第三方之間的關(guān)系，可以有效應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中影響應(yīng)用層的各種復(fù)雜的原因，這項(xiàng)技術(shù)中的各類算法可以使用加密鑰匙進(jìn)行加密保管，進(jìn)一步識別數(shù)據(jù)并防止其數(shù)據(jù)遭到篡改，在整個(gè)區(qū)塊鏈的系統(tǒng)當(dāng)中，不對稱的加密技術(shù)還可以有效解決身份不對等問題。

5 區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用開始于2015年，一般在物聯(lián)網(wǎng)平臺和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理以及各個(gè)安全領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用。從我國目前區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀來看，供應(yīng)鏈管理等一些領(lǐng)域應(yīng)用相對較為成熟，而一些其他相關(guān)的領(lǐng)域依然還處于初步實(shí)驗(yàn)階段。

5.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

建立高效率、低成本的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是有效建立智能制造網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的關(guān)鍵一步。以往傳統(tǒng)的物業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模式下，很多設(shè)備之間要進(jìn)行連接，都必須要通過網(wǎng)絡(luò)以及通信代理的方式實(shí)現(xiàn)，這不僅加大了網(wǎng)絡(luò)組織和運(yùn)營成本，而且也無法提高組網(wǎng)模式的穩(wěn)定性和拓展性。

區(qū)塊鏈接方法能夠大大降低中心化數(shù)據(jù)的建設(shè)和維護(hù)成本，而且還可以將網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和儲(chǔ)存的能力分散到物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中去，以避免一個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗而致使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)崩潰。而且區(qū)塊鏈中分布式賬本的防篡改特性也能夠大大降低工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)遭到惡意侵襲或者黑客攻擊所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。所以，利用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的組建和管理，能夠及時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)制造設(shè)備的狀況，并且進(jìn)一步提高設(shè)備的利用率和后期維護(hù)效率，加強(qiáng)區(qū)塊供應(yīng)鏈服務(wù)。

5.2 物流與物流金融

區(qū)塊鏈在一些物流和金融領(lǐng)域有極其廣泛的應(yīng)用，而且也是目前網(wǎng)絡(luò)行業(yè)著重研究和探索的熱門話題，區(qū)塊鏈數(shù)字簽名以及加解密機(jī)制可以保障信息的隱私安全，并且提高物流管理效率。

區(qū)塊鏈的物流快遞是非常具有特點(diǎn)的，區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在進(jìn)行快遞交接時(shí)，快遞交接的雙方需要簽訂相關(guān)合同，如果用戶沒有確認(rèn)快遞收到，那么區(qū)塊鏈中就不會(huì)有快遞簽收的顯示，這樣的機(jī)制可以有效防止惡意簽名代領(lǐng)冒領(lǐng)，保證用戶信息的安全。

5.3 智能交通

區(qū)塊鏈技術(shù)在智能交通行業(yè)也有極大的作用，比如說在進(jìn)行車輛認(rèn)證管理時(shí)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的自身不可更改性，可以為車輛提供認(rèn)證服務(wù)，并且可以實(shí)現(xiàn)電子車牌認(rèn)證服務(wù)。而且在進(jìn)行交通管理時(shí)，可以使用電子區(qū)塊鏈進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)支付，實(shí)現(xiàn)人臉識別及時(shí)付款，以減少付款過程中不必要的人力資源成本，進(jìn)行道路交通管理時(shí)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對車輛的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行記錄，并且利用其去中心化服務(wù)的特點(diǎn)，對不同地區(qū)交通擁堵的程度進(jìn)行判斷，以為道路交通管理者提供良好的道路交通疏導(dǎo)方案。

5.4 醫(yī)療保健

區(qū)塊鏈技術(shù)與醫(yī)療保健進(jìn)行結(jié)合，是當(dāng)前區(qū)塊鏈應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，醫(yī)療技術(shù)的共享可以有效提升醫(yī)療水平，并且降低患者的治療成本，解決數(shù)據(jù)共享潛在的難題，并且為患者提供不同的電子治療方案，方便患者在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行就醫(yī)查詢，解決線下無法解決的問題，同時(shí)也降低了醫(yī)治成本。

5.5 環(huán)保

環(huán)保行業(yè)通過建立相關(guān)的監(jiān)測體制系統(tǒng)，對污染問題進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，而因?yàn)閰^(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)之間有融合，可以有效解決環(huán)保監(jiān)管過程中存在的數(shù)據(jù)無法得到有效控制、監(jiān)控手段單一等一系列問題。而且，根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)多家設(shè)備同時(shí)接入，通過建立相對應(yīng)的環(huán)保數(shù)據(jù)資源環(huán)境，來保證各項(xiàng)環(huán)保資源政策有效落實(shí)。

6 物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的挑戰(zhàn)及發(fā)展措施

6.1 挑戰(zhàn)

利用區(qū)塊鏈技術(shù)，項(xiàng)目互聯(lián)網(wǎng)面臨如下挑戰(zhàn)。一是數(shù)據(jù)展開，區(qū)塊鏈技術(shù)不能刪除或添加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，區(qū)塊鏈技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)容量有限;二是其發(fā)展瓶頸，傳統(tǒng)的比特幣的交易是6/s，以及共識確認(rèn)，如果想再記錄在區(qū)塊鏈上，就需要60分鐘，警報(bào)和反饋就會(huì)被延遲，物聯(lián)網(wǎng)尤其是物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)性互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域延遲極其敏感，所以出現(xiàn)上述現(xiàn)象是不合理的;三是資源的消耗，物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備有很多問題，很明顯從比特幣交易的業(yè)務(wù)量就能得出其機(jī)制消耗了大量資源，物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)也會(huì)不適應(yīng)發(fā)展，并且為了確保數(shù)據(jù)的一致性，分布式結(jié)構(gòu)需要共識機(jī)制。

6.2 發(fā)展措施

針對于物聯(lián)網(wǎng)工程利用區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展措施主要有以下兩個(gè)部分：（1）從物聯(lián)網(wǎng)的角度來看，我國目前一直在不斷開發(fā)低能耗廣域網(wǎng)技術(shù)，解決了較多歷史遺留問題，比如實(shí)現(xiàn)了電力儲(chǔ)存、降低了其耗電量、解決了傳輸距離以及傳輸質(zhì)量等各種問題。在數(shù)據(jù)出現(xiàn)膨脹問題時(shí)，則需要利用超摩爾定律和摩爾定律對其進(jìn)行分析，可以有效地降低存儲(chǔ)成本，有效地提高物聯(lián)網(wǎng)的存儲(chǔ)容量。在面對性能瓶頸問題時(shí)，隨著各種高端科技的出現(xiàn)和對各種工藝的不斷完善，低功率低容量傳感器節(jié)點(diǎn)也被逐漸普及。（2）從區(qū)塊鏈技術(shù)的角度來看，在資源消耗上不能使用高資源消耗的共識機(jī)制，可以選擇投票共識機(jī)制，但需要將實(shí)際業(yè)務(wù)的情況作為有效評估的基礎(chǔ)，對節(jié)點(diǎn)問題進(jìn)行制衡，為了有效地解決節(jié)點(diǎn)的發(fā)展問題，需要選擇spv模式。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持輕型節(jié)點(diǎn)和重型節(jié)點(diǎn)，其中輕型節(jié)點(diǎn)主要用于驗(yàn)證，重型節(jié)點(diǎn)主要存儲(chǔ)區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)量。面對性能瓶頸的問題時(shí)，許多企業(yè)都對區(qū)塊鏈軟件平臺進(jìn)行了改進(jìn)，如IOTA建議為了有效改善交易性能，賦予其反量子攻擊特性，應(yīng)該選擇DAG數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為替代鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。

7 結(jié)語

自從區(qū)塊鏈技術(shù)出現(xiàn)以來，有效地解決了我國互聯(lián)網(wǎng)中存在的問題，但目前我國的區(qū)塊鏈技術(shù)還處于初期開發(fā)階段，存在很多問題和缺點(diǎn)。例如共識易出現(xiàn)延遲、數(shù)據(jù)查詢速度較緩慢等。因此在今后的研究中，將有效地結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)特性，深入研究區(qū)塊結(jié)構(gòu)，有效地提高數(shù)據(jù)檢索效率，對于物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行深入研究，詳細(xì)研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和智能合約的有效性，制定有效的區(qū)塊技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，將區(qū)塊鏈技術(shù)最大程度地應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)工程中。

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