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區塊鏈如何賦予物聯網更廣闊的空間?

2019-08-15 16:32       來源:區塊網 | 大東

物聯網(Internet of things,IoT)是新興技術中最令人興奮的技術之一。 連接數十億臺設備以實現網絡自動化絕對是一個振奮人心的主意,且這一構想可以在農業、制造業、消費技術以及幾乎所有機械密集型行業中具有相當廣泛的應用。但與此同時,它也存在著巨大的問題:即在目前的階段,物聯網在客觀上是不可行和危險的。

物聯網,顧名思義就是“物物相連的互聯網”,它可以用較少的能耗將各類裝有芯片和讀寫器等零件的物品連接起來。有了物聯網,醫院可以通過病人穿戴監測設備遠程監控和調節病人的病情,商店可以不用人工查貨就能知道商品售賣情況,智能恒溫器可以在家中無人時自動關閉加熱或冷卻功能,從而達到節省能源的目的。物聯網可以為我們的生產生活帶來巨大的方便,但與此同時,它也存在著重大的安全缺陷。截至目前,科學家們已經發現了外界在破壞物聯網方面所擁有的驚人能力和創造力。迄今為止,黑客們已經可以設法通過侵入物聯網控制植入人體中的心臟設備、遠程停用用戶的汽車、并發起了世界上最大規模的DDoS攻擊。

譯者注:DDoS(Distributed Denial of Service,分布式拒絕服務)攻擊指借助于客戶/服務器技術,將多個計算機聯合起來作為攻擊平臺,對一個或多個目標發動DDoS攻擊,從而成倍地提高拒絕服務攻擊的威力。

區塊鏈在物聯網領域的應用 

物聯網安全缺陷通常圍繞三個方面:認證、連接和交易。不正確地認證、連接或與其他設備進行交易都是主要的安全問題。(這些都屬于軟件或協議的問題。當然,物聯網也存在著硬件安全缺陷,但這不是本文討論的重點。)區塊鏈的嵌入可以緩解物聯網上述這三方面存在的問題。如果從整個物聯網的龐大體系來看,分布式賬本的嵌入似乎是物聯網領域一個微不足道的變化。但事實上,區塊鏈為物聯網帶來的是幾個王牌級別的應用。

免信任(Trustless):

完全可操作的物聯網設備可以與已知或未知的設備進行交互。例如,自動化機器維修是自動化行業的一大任務,當檢測到機械存在故障或老化跡象時,網絡可以通過訂購新零件作出響應。在可信的環境中,這個操作完全不構成問題; 在現實生活中,這就可能會成為被黑客攻擊的點。但是,這個棘手的問題可以通過區塊鏈的免信任、共識協議來解決。區塊鏈可以保護除最極端的惡意行為人以外的所有人。(譯者注:“Trustless”并不是“去信任”,只是用技術上的信任替代傳統的信任模式。用“免信任”來概括之可能更準確,即我們需要的不是傳統的信任,而需要建立一種基于新技術結構的信任關系。)

可審計性(Auditable):

追蹤互聯網中各元素走向并對其變動進行驗證是物聯網的一大任務之一。這種可審計性可以改善物聯網的分析能力、網絡性能,合規性和安全性。區塊鏈的不可篡改性非常適合創建可靠的網絡歷史記錄。

智能合同(Smart Contracts):

智能合同是物聯網中令人驚嘆的存在,它能夠實現高度的協調配合以及權限管理。特別是當涉及到管理交易和某些互動時,智能合約確保了物聯網中各項功能的適度性。物聯網希望網絡中的各事物能夠在正確的時間采取適當的行動。換句話說:假設你希望你的房子在燈泡燒壞時能夠訂購一個新的燈泡,你不會希望你的房子不分青紅皂白地訂購燈箱,對吧?智能合約是防止這種情況發生的好方法。

交易(Transactions):

區塊鏈原始的王牌級應用程序。交易(尤其是微交易)對物聯網也很有用。微交易,特別是機器與機器之間的交互是確保經濟可行性和最優性的關鍵部分。

設備整合(Device Integration):

以安全的方式將設備添加到物聯網網絡可能是一件棘手的事情。很多已有的物聯網安全都圍繞著有效的加密或協議。為了讓設備之間互相信任并建立通信,他們會根據已知的設備注冊情況驗證其初始通信。問題是這些注冊表往往會成為黑客的理想目標。而區塊鏈則是追蹤這些注冊和更新系統的絕佳選擇。
區塊鏈在物聯網領域中的益處被Filament(一家專注于安全性的物聯網公司)詳細闡述在其白皮書當中。
“與諸如域名系統(DNS)之類的集中式技術(用戶網絡地址需按層級分配,即設備@主機,主機再通過注冊DNS域名獲得其身份)不同,基于區塊鏈的方法更靈活,因為它使設備能夠直接注冊。這避免了在集中式主機服務器上的帳戶需求,這些主機服務器經常遭受外部攻擊(例如字典式攻擊,即通過提交字典中的每個單詞作為可能的密碼而侵入電腦或網絡的攻擊)和內部泄漏(例如密碼數據庫的盜竊)。此外,這些技術的分散性降低了針對DNS發起的拒絕服務(DoS)攻擊的威脅。” (來源:Filament)
通過區塊鏈維護一個免信任和不可篡改的訪問和整合紀錄,物聯網網絡可以顯著提高其安全性。


區塊鏈在物聯網中的瓶頸

將區塊鏈整合到物聯網中有兩大問題:速度和計算復雜性。
在目前的狀態下,比特幣區塊鏈每秒可以管理7筆交易。以太坊每秒最多可處理25筆交易。而對于物聯網網絡所需的“供應成百上千個相連設備運行及同時交易”的能力,目前區塊鏈所擁有的速度未免顯得有些慢了。區塊鏈必須在每秒內處理多少筆交易才能滿足物聯網的需求目前來說還沒有定數,但當然是越快越好。等到區塊鏈的交易處理速度能夠達到每秒千筆的時候,大概就可以被運用到物聯網當中了。
物聯網一般通過物與物之間的聯結而非計算建立起來,其平均處理能力反映了這一點。物聯網網絡無法處理計算復雜的共識算法。工作量證明(proof of work)作為加密技術的重要組成部分,需要繁雜的計算才能在物聯網中得到有效利用。權益證明(Proof of Stake)及其變體或完全不同的協議較之工作量證明更可能被應用,但上述這些都還沒有被物聯網進行標準采用。


未來的路 

除了改善物聯網軟件基礎設施以使機器設備彼此更好地溝通之外,區塊鏈還可以創建一個自治的、分散的物聯網網絡以供共同使用。 這將是邁向更全面的共享經濟的開創性步驟。

比如,如下集中式和分散式系統中的共乘服務之間的比較:

物聯網與區塊鏈技術的結合將是技術領域的一個巨大飛躍。基于區塊鏈技術的覆蓋面廣泛的物聯網系統不僅意味著降低的出租車成本,還意味著電網浪費的減少、更智能的城市以及更有效的材料使用。

結論

物聯網是科幻小說的內容,也是一個臨近現實生活的現象。然而,其固有的安全缺陷對其推廣產生了巨大阻礙。區塊鏈技術可以在緩解這些擔憂的同時為物聯網增加一系列其他功能。

區塊鏈在技術上足以勝任安全處理笨重的物聯網網絡之前還有很長的路要走。盡管如此,區塊鏈似乎給未來物聯網的發展帶來了很大的希望。基于此,我們滿懷憧憬地想要知道這條路究竟會通向何方。


聲明:本文由入駐區塊網專欄作者撰寫,觀點僅代表作者本人,絕不代表區塊網贊同其觀點或證實其描述。

關鍵詞:區塊鏈物聯網

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