智能設(shè)備的普及帶動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，而基于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)面臨著數(shù)據(jù)隱私安全問(wèn)題、中心服務(wù)器單點(diǎn)問(wèn)題等，無(wú)法確保用戶數(shù)據(jù)的安全共享。我們提出一種使用區(qū)塊鏈技術(shù)增進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)管理能力的方案，通過(guò)選擇一定數(shù)量的邊緣物聯(lián)代理組成區(qū)塊鏈，將物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)高效融合。
關(guān)鍵技術(shù)
1、區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈?zhǔn)欠稚⒌姆诸愘~，其中包含關(guān)聯(lián)的交易塊。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，方便數(shù)據(jù)的查找與存儲(chǔ)。每個(gè)區(qū)塊都包含了兩部分，即區(qū)塊頭和區(qū)塊體。各個(gè)區(qū)塊通過(guò)父哈希值維持與上一區(qū)塊的關(guān)聯(lián)從而形成鏈狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)根哈希值快速驗(yàn)證區(qū)塊體交易集合的完整性。
按照區(qū)塊鏈參與者可將其分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈。公有鏈內(nèi)部信息*公開(kāi)。私有鏈內(nèi)部信息不對(duì)外公開(kāi)。聯(lián)盟鏈內(nèi)部信息不對(duì)外公開(kāi)。
區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)包含賬戶、區(qū)塊、事務(wù)、合約、實(shí)體和配置。在區(qū)塊、事務(wù)、合約和實(shí)體中存儲(chǔ)區(qū)塊鏈中的核心數(shù)據(jù)，支撐區(qū)塊鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
2、邊緣物聯(lián)代理
邊緣物聯(lián)代理將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備與中心化平臺(tái)互連，通常部署在感知層，支持各類物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的即時(shí)接入、實(shí)時(shí)傳輸?shù)刃枨?，?shí)現(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景的區(qū)域自治和邊緣計(jì)算。區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)間共識(shí)的形成需要消耗網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)資源。
基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)
1、物聯(lián)網(wǎng)終端
物聯(lián)網(wǎng)終端在基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中處在邊緣位置，將傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層相連。在基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，外部數(shù)據(jù)信息可由物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備采集而得，在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)“物”與“物”的互聯(lián)互通。
2、輕節(jié)點(diǎn)
隨著區(qū)塊鏈中交易量的增加，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)越來(lái)越多的歷史交易數(shù)據(jù)。為避免資源浪費(fèi)，輕節(jié)點(diǎn)概念被提出。 輕節(jié)點(diǎn)只需要維護(hù)區(qū)塊鏈中區(qū)塊頭的信息。相比全節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)內(nèi)容更加簡(jiǎn)單，在節(jié)省計(jì)算資源的同時(shí)，還可以快速對(duì)交易信息進(jìn)行查找驗(yàn)證。
3、共識(shí)節(jié)點(diǎn)
共識(shí)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)信息涵蓋了區(qū)塊鏈中各個(gè)區(qū)塊的信息，是一種全節(jié)點(diǎn)。共識(shí)節(jié)點(diǎn)在區(qū)塊鏈中參與共識(shí)進(jìn)行投票，通過(guò)尋找物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)信息來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。
基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)管理方案
區(qū)塊鏈中的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通過(guò)無(wú)線或有線的方式與網(wǎng)關(guān)連接，以北京數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)機(jī)房為例，機(jī)房網(wǎng)關(guān)作為區(qū)塊鏈中的一個(gè)輕節(jié)點(diǎn)，與物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備相連，監(jiān)測(cè)狀態(tài)變化，通過(guò)執(zhí)行發(fā)布智能合約完成一系列智能化操作。
1、發(fā)布智能合約
首先由機(jī)房網(wǎng)關(guān)A發(fā)布合約，并寫(xiě)入相應(yīng)的權(quán)限驗(yàn)證策略。該合約可以通過(guò)空調(diào)B感知的狀態(tài)來(lái)控制空調(diào)B的開(kāi)關(guān)，通過(guò)權(quán)限驗(yàn)證策略來(lái)驗(yàn)證合約調(diào)用者的身份，滿足條件即可成功調(diào)用。在區(qū)塊鏈中可以查找到已經(jīng)成功發(fā)布的智能合約，在此之后，機(jī)房網(wǎng)關(guān)A將對(duì)空調(diào)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)機(jī)房中溫濕度的變化做出一系列智能化操作。例如，當(dāng)機(jī)房中溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)控制空調(diào)B打開(kāi)開(kāi)關(guān)進(jìn)行降溫。
2、執(zhí)行智能合約
當(dāng)機(jī)房網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)A控制空調(diào)的開(kāi)關(guān)時(shí)，節(jié)點(diǎn)A會(huì)連接到區(qū)塊鏈中的共識(shí)節(jié)點(diǎn)并發(fā)生一筆合約調(diào)用，合約內(nèi)部通過(guò)權(quán)限驗(yàn)證策略驗(yàn)證請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)是否具備該合約函數(shù)的執(zhí)行權(quán)限，驗(yàn)證通過(guò)后執(zhí)行該合約，改變空調(diào)的狀態(tài)。機(jī)房網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到合約中空調(diào)的狀態(tài)發(fā)生了變化后，會(huì)控制空調(diào)的開(kāi)關(guān)。
結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)面臨著隱私安全問(wèn)題、中心服務(wù)器單點(diǎn)問(wèn)題等一系列挑戰(zhàn)。我們通過(guò)選擇一定數(shù)量的邊緣物聯(lián)代理組成基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)管理體系，每一個(gè)邊緣代理可以得到鏈上全部可信的信息，將物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)融合，為解決物聯(lián)網(wǎng)管理問(wèn)題提供了新的思路。
