【得得专栏】刘志毅：区块链技术与物联网

随着全球物联网技术的逐渐发展和各国政策的大力扶持，物联网芯片、信息传感器等产品逐渐成熟，有力地促进了物联网的应用和普及。从物联网概念兴起发展至今，受基础设施建设、基础性行业转型和消费升级三大周期性发展动能的驱动，处于不同发展水平的领域和行业成波次动态地推进物联网的发展，基础性和规模化的行业需求正在不断增加。一方面，全球制造业正面临严峻发展形势，主要国家都制定了国家制造业转型战略，以物联网、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技术成为重建工业基础性行业竞争优势的主要推动理论，物联网持续创新并与工业融合，推动传统产品、设备、流程、服务向数字化、网络化、智能化发展，加速重构产业发展新体系。另一方面，市场化的内在增长机制推动物联网行业逐步向消费市场聚焦，受规模联网设备数量、高附加值、商业模式等因素推动，目前物联网发展的热点行业是车联网、社会公共事业以及智能家居等。在发展过程中物联网也受到了诸多条件的限制，其中很多部分是可以通过区块链技术解决其中的痛点的，这是我们理解两种技术融合的基本逻辑。

首先看下目前物联网行业的发展特点，按照全球物联网的总体态势，可以总结为以下三点：

• 第一， 物联网发展的内生动力不断增强，呈现出边缘的智能化、连接的泛在化以及服务的平台化等特质。互联网企业、电信运营商、设备商全面布局物联网，产业生态初具雏形,多种不同类型的低功耗光宇网全球商用化进程不断加速，物联网平台迅速增长，使得服务支撑能力迅速提升。区块链、边缘计算、人工智能等新技术不断的与物联网技术进行融合，为物联网的发展提供了新的动力。
• 第二， 全球物联网产业规模由2008年的500亿美元增长至2018年近1500亿美元，在连接数快速增长和梅特卡夫定律作用下，物联网在各行业新一轮应用已经开启，物联网在各行业数字化变革中的赋能作用越来越明显。新的应用范畴被开拓、新的技术演进在发生，也就形成了新的业务变革。
• 第三， 随着物联网应用速度的加快，全球互联网企业、通信企业、IT服务商、垂直行业领军企业对物联网的重视程度持续提升，进一步明确了物联网在其整体发展战略中的地位，因此物联网产业的理论不断得以增强，成为了整个信息行业重要的战略方向。与此同时，物联网的深度应用以及利用物联网的赋能实现大规模变革的行业企业比例并不高，上游物联网技术、产品、平台等的供给侧的力量远大于需求端的理论，产业供需不平衡的问题很明显。

然后看下目前物联网存在的痛点，主要体现在以下四个方面：（1）数据传输成本较高：物联网连接下的设备需要周期性的更新迭代，智能设备所获取的数据流也需要在中心化的平台上汇总，因此每一次的互动传说的成本和费用都非常高昂；（2）中心化的网络带来的安全风险：如果中央服务器出现安全漏洞将会对整个网络中的节点产生安全风险和隐患，曾经出现过超过200万的物联网设备被一次性的网络病毒感染，使得相关服务遭遇运营、成本以及信任危机。（3）用户隐私无法得到保障：当人们在物联网中进行交流和交易时，中心化服务器对大数据的掌控带来了隐私泄露的道德风险，这一类情况在过去数年间的大型互联网企业的相关案例中屡见不鲜。（4）非标准化的产业造成了网络孤岛的情况，由于物联网厂商都基于自身标准搭建网络平台，使得信息不兼容和网络之间的沟通非常困难，这个情况在目前还没有得到很好的解决，制约了物联网的发展。

以上就是传统物联网产业的主要痛点，这些痛点基本上都是因为其采用的是集中式的服务平台来连接能力需求方和供给侧的模式，根据有关机构预测到2020年全球物联网设备要达到百亿级别，那么这样的中心化模式将受到非常大的挑战。为了解决上述问题，创新者们开始尝试设计新型物联网服务模式，其中通过区块链技术来实现去中心化的物联网服务就是非常有价值的尝试。由于区块链技术支持设备拓展，可以用于构建高效、安全的分布式物联网网络，以及部署海量设备网络中运行的数据密集型应用，可以为物联网提供信任机制，保障所有权、交易记录的可信性、可靠性及透明度。同时，区块链技术可以为用户隐私提供保障机制，从而有效解决集中式物联网带来的数据管理、安全和隐私问题，推动物联网向着跟家智能化的高级形态演进。具体说来，可以应用的场景包括以下主要的场景：

• （1） 工业物联网领域：在传统的工业物联网的组网模式下，所有设备之间的连接和通信需要通过中心化的网络及通信实现，这极大的增加了组网和运维成本，同时中心化组网模式的可扩展性、可维护性和稳定性也相对较差。区块链技术基于点对点的组网技术和通信协议处理异构设备间的通信，能够显著降低中心化数据中心的建设和维护成本，同时可以将计算和存储能力部署到物联网网络各处，有效避免由单一节点失败带来的整体网络失效或者崩溃的状况。区块链技术采用的分布式账本具备防篡改的特性，能够有效降低工业物联网中任何单一节点设备被恶意攻击和控制后带来的信息泄露和恶意操控的风险。利用区块链技术组建和管理工业物联网，能够即时掌控网络中各种生产制造设备的状态，提高设备的利用率和维护效率，从而能够提供更加精准和高校的工业物联网服务。
• （2） 溯源防伪：利用区块链的不可篡改、数据完整追溯以及时间戳等功能建立物联网平台，可以对不同类型的商品以及食品、艺术品等进行溯源。利用区块链技术搭建的防伪追溯能力开放平台，通过联盟链的方式，可以实现线上线下零售商品的身份认证、流转追溯与交易记录等，从而更有效地保护品牌和消费者的权益，帮助消费者提升消费体验，有效推动商业信用的提升。在食品领域，也可以通过区块链技术与物联网的结合，使得整个食物链都有证可查，每个环节都可以追根溯源，从而加强食品的可追溯性和安全性，提升食品供应链和透明度，保障食品安全，可以解决目前在这个领域出现的很多社会问题。在医药溯源领域，区块链技术可以用于可追溯医药的交易、运输和溯源的系统，推动药品需求的可预测、采购流程的透明、库存信息的合理以及物流运输的高效，从而解决医药供应链上下游的信息不透明和信息不对称难题。
• （3） 智能交通：区块链技术可以通过物联网在智能交通在诸多领域发挥作用，比如在利用区块链技术的不可更改性以及去中心化的共识机制，管理和提供车辆认证服务，从而实现电子车牌号认证服务；比如使用区块链电子代币（token）支付交通违规罚款、路桥通信费用等，实现即时付款和信息记录，节省管理和运营成本；比如通过区块链技术来记录车辆的实时位置，通过区块链平台的去中心化服务特性来判断不同区域的交通堵塞的程度，提供区块性的交通协调方案。
• （4） 医疗领域：区块链技术可以帮助建立可信共享的医疗大数据。医疗大数据的有效共享可以提升整体医疗水平，同时降低患者的就医成本。医疗大数据共享是敏感话题，是医疗行业应用发展的痛点和关键难题，这主要源于患者对个人数据的隐私保护需求。区块链为解决医疗大数据共享难题提供了解决方案，患者在不同医疗机构之间的历史就医记录可以上传到区块链平台上，不同的数据提供者可以授权平台上的不同类型的用户对数据进行不同层级的访问，这样降低了成本也解决了信任问题。
• （5） 环保领域：环保行业的共享数据开放是一个非常重要的问题，这个领域可以通过区块链和物联网的融合来解决。通过区块链技术可以解决环保监管过程中存在的末端监控、数据有效性第、监控手段单一等问题。环保行业通常利用建立相关监测系统，实现重点勿扰源自动监控、环境质量在线监测等功能，而在这中间存在着对环保监测设备和监测数据的信任问题。应用区块链技术可以确保每个环保监测设备身份可信任、数据防篡改，这样既能够保障企业和机构的隐私，又能够做到必要的环保数据开放共享。基于区块链技术的物联网平台，能够实现不同厂家、协议和型号的设备统一接入，建立可信任的环保数据资源交易环节，助力环保等政策的落地实施 在环保领域比较典型的应用有三个方面：环保数据管理、一源一档以及环保税实施。污染数据从环保监测设备传送到网络过程中存在被篡改的可能性，区块链技术能为每次监测提供永久性记录，并通过应用加密技术防止篡改，提升数据的可靠性，加强对排污企业的监管。

除此之外，应用区块链技术还可以实现排污全程的数字化跟踪，避免人为因素对排污数据准确性的影响，这是在环保数据领域的应用。环保部门使用区块链技术搭建排污企业基础信息库，对备案排污企业所有资料和污染设备进行集中管理，为每个污染源建立对应的档案，并将档案放在区块链上防止伪造和篡改，同时采用区块链技术非对称加密的方式建立账户验证机制，防止账户数据被窃取，从而建立一源一档的机制。区块链技术可以实现数据全网共识和共同维护，与物联网结合可以更准确的采集排污企业的排污数据，同时应用区块链区分授权，监管机构能够标注免税企业，防止企业滥用免征条例。

• （6） 能源领域：区块链技术可以在一定程度上解决能源领域的产能过剩、新能源利用率和回报率低以及相关基础设施和硬件配置不完备等问题。区块链的分布式账本可以实施分布式能源管理，相关的技术可以用于电网服务体系、微电网运行管理、分布式发电系统以及能源批发市场。同时，区块链与物联网技术融合应用能为可再生能源发电的结算提供可行途径，并且可以有效提升数据可信度。此外，利用区块链技术还可以构建自动化的实施分布式能源交易平台，实现实时能源监测、能耗计算、能源使用情况跟踪等诸多功能。此外，物联网与区块链技术融合可以提升新能源汽车管理能力，主要包括新能源汽车的租赁管理、充电桩智能化运营和充电场站建设等，同时可以提升电动汽车供应商、充电桩供应商、交通运营公司之间的互联互通和数据共享。

总结一下，区块链在物联网的应用场景丰富，基于区块链拓展分布式物联网可以实现跨环节和跨行业应用。除了以上场景之外，区块链技术在物联网领域的应用还包括数字身份信息认证、物联网数据交易确权、5G网络中的边缘计算等领域，简而言之，区块链与物联网融合一方面可以拓展去中心化、去平台化的分布式架构，另外一方面可以保障物联网数据跨环节和跨行业流动的真实性，形成多方参与信息透明共享的溯源链，从而拓展物联网应用。我们在关注这些应用场景的同时，也需要关注到区块链技术目前还不能做到高性能交易，智能合约不够完善以及数据迁移困难等问题，因此如何通过加强区块链基础技术的研究，将其与大数据、云计算、人工智能等技术融合，形成规模化和集约化的运营支撑体系，是区块链技术在万物互联时代发挥作用的关键。