智能設(shè)備的普及帶動了物聯(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)隱私安全問題、中心服務(wù)器單點問題等，無法確保用戶數(shù)據(jù)的安全共享。我們提出一種使用區(qū)塊鏈技術(shù)增進物聯(lián)網(wǎng)管理能力的方案，通過選擇一定數(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)塊鏈是分散的分類賬，其中包含關(guān)聯(lián)的交易塊。區(qū)塊鏈是一種鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分布式數(shù)據(jù)庫，方便數(shù)據(jù)的查找與存儲。每個區(qū)塊都包含了兩部分，即區(qū)塊頭和區(qū)塊體。各個區(qū)塊通過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)，通過根哈希值快速驗證區(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。私有鏈內(nèi)部信息不對外公開。聯(lián)盟鏈內(nèi)部信息不對外公開。
區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)對象結(jié)構(gòu)包含賬戶、區(qū)塊、事務(wù)、合約、實體和配置。在區(qū)塊、事務(wù)、合約和實體中存儲區(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)備的即時接入、實時傳輸?shù)刃枨螅瑢崿F(xiàn)應(yīng)用場景的區(qū)域自治和邊緣計算。區(qū)塊鏈節(jié)點間共識的形成需要消耗網(wǎng)絡(luò)及存儲資源。
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)部進行處理與轉(zhuǎn)換，最后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)“物”與“物”的互聯(lián)互通。
2輕節(jié)點。隨著區(qū)塊鏈中交易量的增加，每個節(jié)點需要存儲越來越多的歷史交易數(shù)據(jù)。為避免資源浪費，輕節(jié)點概念被提出。 輕節(jié)點只需要維護區(qū)塊鏈中區(qū)塊頭的信息。相比全節(jié)點，存儲內(nèi)容更加簡單，在節(jié)省計算資源的同時，還可以快速對交易信息進行查找驗證。
3共識節(jié)點。共識節(jié)點中的數(shù)據(jù)信息涵蓋了區(qū)塊鏈中各個區(qū)塊的信息，是一種全節(jié)點。共識節(jié)點在區(qū)塊鏈中參與共識進行投票，通過尋找物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)信息來驗證數(shù)據(jù)信息的準確性。
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)備通過無線或有線的方式與網(wǎng)關(guān)連接，以北京數(shù)據(jù)中心云平臺機房為例，機房網(wǎng)關(guān)作為區(qū)塊鏈中的一個輕節(jié)點，與物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備相連，監(jiān)聽狀態(tài)變化，通過執(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。首先由機房網(wǎng)關(guān)A發(fā)布合約，并寫入相應(yīng)的權(quán)限驗證策略。該合約可以通過空調(diào)B感知的狀態(tài)來控制空調(diào)B的開關(guān)，通過權(quán)限驗證策略來驗證合約調(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，機房網(wǎng)關(guān)A將對空調(diào)的狀態(tài)進行監(jiān)聽，根據(jù)機房中溫濕度的變化做出一系列智能化操作。例如，當機房中溫度過高時，會控制空調(diào)B打開開關(guān)進行降溫。
2、執(zhí)行智能合約。當機房網(wǎng)關(guān)節(jié)點A控制空調(diào)的開關(guān)時，節(jié)點A會連接到區(qū)塊鏈中的共識節(jié)點并發(fā)生一筆合約調(diào)用，合約內(nèi)部通過權(quán)限驗證策略驗證請求節(jié)點是否具備該合約函數(shù)的執(zhí)行權(quán)限，驗證通過后執(zhí)行該合約，改變空調(diào)的狀態(tài)。機房網(wǎng)關(guān)節(jié)點監(jiān)聽到合約中空調(diào)的狀態(tài)發(fā)生了變化后，會控制空調(diào)的開關(guān)。
結(jié)語：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展受到世界各國的廣泛關(guān)注。同時，物聯(lián)網(wǎng)面臨著隱私安全問題、中心服務(wù)器單點問題等一系列挑戰(zhàn)。我們通過選擇一定數(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)管理問題提供了新的思路。
