許多發展障礙正減緩著物聯網(IoT)的採用。

首先,物聯網裝置和平台市場是零散的,其中存在許多標準和多家供應商。關於技術、供應商以及所提供的解決方案,一直存在著不確定性。

其次,對互通性也存在疑慮,因為建置的解決方案往往容易造成新的資料孤島。

雲端中的資料通常是安全儲存的,但是基於雲端的安全建置手段,無法針對完整性打了折扣的裝置保護你的資料,也無法防止來源端的資料篡改。

最後,大多數物聯網解決方案的集中式架構(centralized architecture)意味著有可能嚴重缺乏彈性。在雲端處理所有交易時,雲端資源的不可用性,可能會凍結你的商業營運。

什麼是區塊鏈?

區塊鏈(Blockchain)是一種新興技術,可以協助提高系統彈性。

區塊鏈的基本概念非常簡單:它是一種分散式資料庫,稱為分散式帳本(distributed general ledger),它維護著一個不斷新增的有序記錄清單。

媒體通常將「區塊鏈」這一術語和交易、智慧合約或加密貨幣聯繫在一起,但是這項技術本身擁有更大的潛力。這就是為什麼我們需要將區塊鏈從諸如比特幣(Bitcoin)和乙太坊(Ethereum)這樣的具體建置中分離出來。

例如,沃爾瑪(Walmart)和福特(Ford)正在使用區塊鏈技術來改善供應管理,並未涉及加密貨幣。事實上,區塊鏈和物聯網的融合已經排進了多家公司的議程。而且在物聯網和金融服務之外的幾個領域中已經存在具體建置、解決方案和創新行動了。

根據IBM的介紹,對物聯網而言,區塊鏈的三大好處是建立信任、降低成本和加速交易:

  • 使用區塊鏈密碼技術在當事各方和裝置之間建立信任關係,並降低共謀和篡改的風險
  • 透過消除與中間人和仲介機構相關的開銷來降低成本
  • 透過將結算時間從幾天縮短至幾乎為一瞬間,從而加速交易

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如何實現?

基於區塊鏈的系統將如何實現這一切呢?IBM的觀點,是區塊鏈中的所有裝置都應具有執行區塊鏈軟體的資源。隨著物聯網系統中的每個元素都能夠處理區塊鏈資料,突然之間區塊鏈成為了所有問題的解決方案!對,但不完全是這樣。

分散式帳本的一個關鍵要素,在於它們是開放的;它們通常不被任何一個實體「擁有」。任何連接到分散式帳本的電腦都稱為「節點」。大多數節點是羽量級的(或者至少相對於雲端伺服器的容量來說是羽量級的),因此它們不會保存完整的帳本。帳本中每個「區塊」(block)的容量上限為1 MB。一台小型桌上型電腦可以輕鬆地保存完整的帳本,但是大多數物聯網裝置並非如此。任何區塊鏈系統至少需要一些包含完整帳本的「完整節點」(full nodes)。

另一個問題,是你需要正確的安全認證才能查看交易。因此,使用此技術時,物聯網安全問題仍然存在。裝置啟動運作和安全金鑰管理仍然是物聯網裝置持續存在的問題,並未由區塊鏈所解決。

假設這些限制都解決了,那麼區塊鏈將為物聯網增加一種引人注目的商業面向。一個區塊包含交易,但也可以包含合約。因此,一台物聯網裝置可以從另一台裝置或另一個系統購買資料或向其銷售資料。而這可造就一個不太會出現彈性問題的交易系統。

區塊鏈融合物聯網的挑戰

然而,儘管有這些益處,但區塊鏈模式並非沒有其缺點。具體包括:

  • 可擴展性。區塊鏈尚未具備良好的擴展性。這可能會導致回歸集中化,從而無法體現分散式帳本的宗旨。
  • 處理能力。對於基於區塊鏈的生態系統中所涉及的所有物件,小型裝置不具備執行加密所需的能力。預計數十億物聯網裝置將以非常低的成本進行量產,並且這些裝置中的大多數將不能以期望的速度執行所需的加密演算法。
  • 儲存。儘管區塊鏈消除了使用中央伺服器來儲存交易和裝置ID的需求,但帳本(ledger)也必須儲存在節點上。久而久之,帳本的規模將會增加,而這將超出了大量智慧裝置的能力,例如感測器,其儲存容量非常低(無論是內部快閃記憶體,還是外部的NOR或NAND快閃記憶體)。
  • 缺乏專業知識。很少有人瞭解區塊鏈技術的運作原理。融合區塊鏈和物聯網技術會為系統增添巨大的複雜性。
  • 互通性問題。 眾所周知,當你可以將資料來源整合在一起時,物聯網的價值會增加。我們本來就缺乏很多垂直市場的資料模型標準,將區塊鏈融合只會使這個問題變得更加困難,更不用說這種交易管理將會造成的法律和合法性問題。

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區塊鏈與數十億物聯網裝置的融合並非不久的將來就會發生之事。從運算方面來講,區塊鏈處理任務困難且耗時;而物聯網裝置的能力仍然相對不足,缺乏直接參與區塊鏈的處理能力。這種限制有一個很好的理由:繁重的運算量有助於保護完整性。

正如新南威爾士大學(University of New South Wales)副教授兼研究員Salil Kanhere所說:「標準的物聯網裝置無法進行這種繁重的運算工作,就像你無法在一台標準的筆記型電腦上進行比特幣挖礦一樣。」所以,最初這種類型的應用將會首先在高階閘道器上看到。

現在,業界媒體報導人工智慧(AI)和區塊鏈正在加速物聯網的發展,但我認為正好相反。物聯網現在已經能夠提供一個架構,使區塊鏈在其中能發揮作用。對於絕大多數邊緣節點而言,區塊鏈功能最初需要在閘道器中實現,閘道器是充當交易處理點的硬體裝置。這增加了一層額外的複雜性,因為這意味著負責交易的邊緣節點將不會是記錄交易的裝置。邊緣節點將是閘道器的週邊裝置。

儘管物聯網和區塊鏈的結合現在還沒有準備好,但已經是該開始考慮此種融合的時候了。因應物聯網的區塊鏈服務可能會觸發在使用者之間進行公開的資料交換,並使限制存取有用資料之孤島問題將得以化解。我們看到這些新技術的應用已經起步,在擁有足夠資源的低成本處理器廣泛普及之前,推動區塊鏈部署所需的物聯網系統持續改進,只是時間的問題。

Filament就是一個很好的例子。Filament是一家提供新型晶片的新創公司,其晶片使連網裝置和裝置能夠自行完成交易,並基於規則和營運業者設定的程式創建記錄在區塊鏈上的合約。

此外,由Linux基金會(Linux Foundation)主持的全球合作組織Hyperledger也提供區塊鏈技術的開放來源(open-source)版本。

(參考原文:Blockchain & IoT Convergence: Is It Happening?,by Christian Legare)