區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的運(yùn)用研究

韓明杰 蘇存利 王賓 王松松 曹夏陽(yáng)

摘要：近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)迅速發(fā)展，已經(jīng)逐漸成為未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，但是，在這發(fā)展進(jìn)程中，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也暴露了一些問(wèn)題，如泄露用戶隱私等，這些都是阻礙物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的不利因素。經(jīng)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)于解決這些弊端有一定的幫助?；诖耍疚膶?duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述，并分析研究了該技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)而提出一些完善措施。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)工程;應(yīng)用研究

最近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迎來(lái)了發(fā)展高潮，人們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛。但是，在此過(guò)程中，隱私保護(hù)等問(wèn)題也逐漸暴露在大眾視野。而應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，將會(huì)為有效解決這些發(fā)展弊端提供可能。

1.區(qū)塊鏈技術(shù)概述

1.1區(qū)塊鏈技術(shù)定義

區(qū)塊鏈技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的一種，它結(jié)合了包括共識(shí)機(jī)制、加密算法技術(shù)等在內(nèi)的各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促使用戶參與到數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄之中。區(qū)塊與交易是區(qū)塊鏈技術(shù)的主要部分。所謂的交易，就是指操作一次數(shù)據(jù)庫(kù)，至于區(qū)塊，就是對(duì)某段時(shí)間出現(xiàn)的結(jié)果和交易進(jìn)行記錄。而且區(qū)塊包括塊身和塊頭兩部分，塊頭就用于區(qū)塊的描述的儲(chǔ)存，塊身則用于交易信息的儲(chǔ)存。

1.2區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)

首先，使用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)之后，用戶就能夠?qū)ψ约旱男畔⑦M(jìn)行加密、解密操作了。其中，這些密碼包括私鑰和公鑰兩種，私鑰是經(jīng)過(guò)解密的密碼，公鑰就是經(jīng)過(guò)加密的密碼。公鑰是被公開的，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中是對(duì)外可見(jiàn)的，但是能夠掌握私鑰的只有信息擁有者自身，這樣一來(lái)，數(shù)據(jù)的安全性就有保證。借助私鑰，用戶能夠設(shè)置加密信息，其他用戶則需要對(duì)這些加密信息進(jìn)行驗(yàn)證，如此一來(lái)，就有效地保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。其次，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的的所有儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)都能夠是實(shí)現(xiàn)有效連接了。這些儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)被不同的用戶所掌握。所以，區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了去中心化的設(shè)置，以構(gòu)建智能合約的形式阻止可溯源鏈接數(shù)據(jù)的偽造、篡改。此外，分布式結(jié)構(gòu)是區(qū)塊所使用的儲(chǔ)存方式，借助這種結(jié)構(gòu)，能夠連接儲(chǔ)存系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)，與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存工作。

2.區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一，在物聯(lián)網(wǎng)工程中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多方對(duì)于設(shè)備身份的管理。設(shè)備身份管理體系的建設(shè)就是基于區(qū)塊鏈技術(shù)完成的，然后借助這個(gè)體系就能夠構(gòu)建個(gè)人實(shí)體身份和設(shè)備身份之間的映射關(guān)系了。這樣就能夠?qū)κ褂谜吆驮O(shè)備端進(jìn)行驗(yàn)證了，最終達(dá)到阻止非法節(jié)點(diǎn)的接入的目的。

第二，區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)σ恍╇娮幼C據(jù)進(jìn)行有效存證。利用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，所有的參與方都能夠?qū)Ψ植际劫~本進(jìn)行維護(hù)，進(jìn)而使數(shù)據(jù)的可信度不斷提高。

第三，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，對(duì)于打破物聯(lián)網(wǎng)信息的孤島栓桔有積極促進(jìn)作用。利用通依托數(shù)據(jù)讀取等方式，橫向信息的流動(dòng)就會(huì)加快，那么也就能夠很好地促進(jìn)各方的共同工作了。

第四，能夠弱化中心化的功能，進(jìn)而降低整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的運(yùn)維成本。多中心的分散式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加便捷、靈活，以及拓展性能也會(huì)有所增強(qiáng)。

第五，數(shù)據(jù)的隱私性更強(qiáng)，使用區(qū)塊鏈技術(shù)，有助于提高數(shù)據(jù)的精確性，在整個(gè)區(qū)塊鏈中，數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)加密后才進(jìn)行儲(chǔ)存的，所以能夠有效分離數(shù)據(jù)的使用權(quán)和所有權(quán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的有效保護(hù)。

2.2基于區(qū)塊鏈技術(shù)所形成的物聯(lián)網(wǎng)工程構(gòu)架

2.2.1支撐平臺(tái)

區(qū)塊鏈技術(shù)的使用，使整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程的設(shè)備的安全性能得到提升，通過(guò)對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行驗(yàn)證的操作，保證所獲取數(shù)據(jù)的精確性。同時(shí)，利用智能合約技術(shù)，有利于數(shù)據(jù)操作情況協(xié)議的達(dá)成。而非對(duì)稱加密算法技術(shù)，則對(duì)于用戶數(shù)據(jù)信息的保護(hù)大有作用。

2.2.2應(yīng)用系統(tǒng)

在實(shí)際生活中，運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)要注意與行業(yè)需求的有效結(jié)合，這樣才能夠使設(shè)備技術(shù)服務(wù)不斷進(jìn)步，更好地服務(wù)于大眾，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。譬如區(qū)塊鏈技術(shù)與二維碼技術(shù)的結(jié)合，就使產(chǎn)品防偽溯源服務(wù)有效地運(yùn)用于實(shí)際，使消費(fèi)者更加清楚產(chǎn)品的來(lái)源，更好地保證產(chǎn)品信息的公開、透明。

2.2.3應(yīng)用分析

第一，在信息采集系統(tǒng)中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)的使用，使數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)信息的傳輸能夠通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)，然后這些信息又會(huì)構(gòu)建一個(gè)區(qū)塊，這個(gè)區(qū)塊的塊頭和塊身分工合作，共同服務(wù)于信息采集系統(tǒng)。其中，塊頭部分就被用于儲(chǔ)存設(shè)備的信息鏈接，而且這些被儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)是不能夠進(jìn)行更改和刪除的。

第二，區(qū)塊鏈技術(shù)在信息傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用。根據(jù)P2P協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)都能夠借助區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，進(jìn)而形成新的區(qū)塊，然后再完成相應(yīng)的儲(chǔ)存工作。當(dāng)然，某一節(jié)點(diǎn)不能工作時(shí)，P2P也會(huì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.挑戰(zhàn)與措施

3.1遇到的問(wèn)題

區(qū)塊鏈技術(shù)雖然對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用，但仍舊存在一定的問(wèn)題。比如數(shù)據(jù)膨脹和資源消耗等。刪除等操作是不會(huì)在區(qū)塊鏈技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的，所以，當(dāng)區(qū)塊鏈技術(shù)水平不斷提高時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的儲(chǔ)存空間也會(huì)變得越來(lái)越擁擠，不久的將來(lái)就很難支撐數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。此外，資源消耗也是一個(gè)很大的問(wèn)題，通過(guò)比特幣的交易，就可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制需要大量的資源進(jìn)行支撐，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的部署對(duì)此是很難適應(yīng)。

3.2改善方法

首先，對(duì)于資源的消耗問(wèn)題，我們可以借助我國(guó)的低能耗廣域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行改善，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，如功耗問(wèn)題等都能夠得到有效解決。而且，還可以對(duì)共識(shí)機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，用投票的共識(shí)機(jī)制替代高資源消耗率的共識(shí)機(jī)制，這樣就能夠減少能源的消耗了。其次，對(duì)于數(shù)據(jù)膨脹的問(wèn)題，可以利用對(duì)摩爾定律的分析數(shù)據(jù)，不斷提高物聯(lián)網(wǎng)自身的儲(chǔ)存能力。

結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程中的應(yīng)用仍舊任重而道遠(yuǎn)，還需要更多的技術(shù)支撐以及人才支援。今后的研究工作，工作人員要以物聯(lián)網(wǎng)的工程特點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行更深入的分析、探討，這樣才能夠更好地助力于物聯(lián)網(wǎng)工程的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳雨芯，蔡婷.區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2019（9）：16-17.

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