閉上眼睛，想象一下未來物聯(lián)網(wǎng) —?你看到什么了？大多數(shù)人認(rèn)為，在這個世界里，所有的設(shè)備都是相互連接的，可以無縫地相互交談，并且“智能”放人足夠讓我們生活自動化，同時保持?jǐn)?shù)據(jù)的私有性。不幸的是，今天物聯(lián)網(wǎng)的景象與我們期待的未來遠(yuǎn)景相去甚遠(yuǎn)，而物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新則相對停滯。使用傳統(tǒng)的基于云的方法，我們成功地將所有內(nèi)容連接到互聯(lián)網(wǎng)，但在互操作性、自動化和數(shù)據(jù)隱私方面遇到了技術(shù)和操作上的障礙。克服這些障礙，充分挖掘物聯(lián)網(wǎng)的潛力，需要一種新的分散化的方法：區(qū)塊鏈技術(shù)。

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的交集在2018年迅速增長，目前仍在增強(qiáng)勢頭。這個新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成一個充滿活力的生態(tài)系統(tǒng)：公司致力于開發(fā)區(qū)塊鏈解決方案，并集成于供應(yīng)鏈、可再生能源、交通和其他物聯(lián)網(wǎng)支持的產(chǎn)業(yè)。盡管將所有這些公司捆綁成“區(qū)塊鏈&物聯(lián)網(wǎng)”很簡單，但它們實際上在范圍/方法上有所不同，并且針對區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧的不同層次：

· 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：連接設(shè)備的物理層，用于捕獲數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈，使其在各種應(yīng)用程序中可用。比如：Bosch

· 連接性：能夠?qū)?shù)據(jù)從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈；物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備支持一種或多種類型的連接網(wǎng)絡(luò)||。 比如：AT&T

· 區(qū)塊鏈平臺：促進(jìn)DApps構(gòu)建和運行的環(huán)境——包括基礎(chǔ)設(shè)施（計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)資源），協(xié)議（共識，權(quán)限，其他網(wǎng)絡(luò)規(guī)則）和服務(wù)（促進(jìn)DApps的工具/模塊）|| 示例：IoTeX

· 分散式應(yīng)用程序（DApps）：基于區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)面向用戶的軟件，使用數(shù)據(jù)，用戶輸入和智能合約執(zhí)行特定功能|| 例子：HAB

在本文中我們深入探討區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧的多個層次，并描述了這些層最終如何組合在一起形成端到端的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備

聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁，可以極大地擴(kuò)展許多應(yīng)用程序的范圍和影響。而非物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序只處理來自用戶生成的操作，即支持IoT的應(yīng)用程序可以從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上推送/拉取數(shù)據(jù)，并將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點運行。到2023年，預(yù)計將有1000億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以數(shù)字方式記錄我們這個世界的物理歷史。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常有一種或多種類型的傳感器/跟蹤器（如位置、溫度、速度、光線、空氣質(zhì)量），這些傳感器/跟蹤器在特定時間點以數(shù)字方式記錄人、資產(chǎn)或環(huán)境的物理質(zhì)量。目前有數(shù)十億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于各種目的數(shù)據(jù)收集，包括部署在難以觸及區(qū)域的電池供電傳感器，以及配備先進(jìn)傳感器（如陀螺儀、加速度計）的智能手機(jī)。除了它們捕獲的數(shù)據(jù)類型之外，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還根據(jù)其計算/存儲資源、連接性和功耗進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分：

硬件和芯片設(shè)計的進(jìn)步正在將AI/ML推向邊緣，可信執(zhí)行環(huán)境（trusted execution environment， TEE）正被更多的設(shè)備用于確保數(shù)據(jù)的完整性和保密性。區(qū)塊鏈行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)硬件方面也有雄心勃勃的計劃——加密錢包被嵌入各種設(shè)備，路由器被用作挖掘，許多協(xié)議正在開發(fā)中，用于區(qū)塊鏈驅(qū)動的m200萬支付。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的智能化和安全性的提高，新的用戶對設(shè)備和設(shè)備對設(shè)備的能力將會出現(xiàn)，智能設(shè)備將作為受信任的第三方自動化集成。

連接性

所有的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都內(nèi)置支持一個或多個連接標(biāo)準(zhǔn)的芯片，這些標(biāo)準(zhǔn)具有不同的數(shù)據(jù)速率、范圍、功耗水平和成本。連接是在設(shè)備之間傳遞信息的方式，連接支持邊緣設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器的雙向通信。每個物聯(lián)網(wǎng)用例都是獨一無二的，因此了解各種連接類型的特性和兼容性對于優(yōu)化性能和最小化成本至關(guān)重要。例如，使用電池供電傳感器的用例將優(yōu)先考慮功耗而不是速度，而視頻流用例將優(yōu)先考慮速度而不是范圍。以下概述了常見的連接性標(biāo)準(zhǔn)系列（注意：大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都有多個變體）：

這些連接性標(biāo)準(zhǔn)在物聯(lián)網(wǎng)解決方案中可以進(jìn)行單獨也可以進(jìn)行集體使用。為了將數(shù)據(jù)采集和智能延伸到邊緣，邊緣設(shè)備的組合（使用BLE、LPWAN）通常與功能更強(qiáng)大的網(wǎng)關(guān)（使用WiFi、cell）配對。在確定合適的連接技術(shù)組合時，需要考慮許多權(quán)衡，例如帶寬、功耗、范圍和成本。我們在下面提供了一些示例實現(xiàn)：

低帶寬+低功耗+高范圍

目標(biāo)：使用低功耗設(shè)備遠(yuǎn)距離發(fā)送少量數(shù)據(jù)

示例：從沙漠中的遠(yuǎn)程傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)到最近的網(wǎng)關(guān)

連接選項：LPWAN （LoRa， Sigfox， NB-IoT）

高帶寬+低功耗+低范圍

目標(biāo)：使用低功耗設(shè)備在短距離內(nèi)發(fā)送大量數(shù)據(jù)

示例：將流數(shù)據(jù)從多個傳感器發(fā)送到附近的網(wǎng)關(guān)

連接選項：藍(lán)牙或WiFi

高帶寬+高功耗+高范圍

目標(biāo)：使用全功率設(shè)備遠(yuǎn)距離發(fā)送大量數(shù)據(jù)

示例：當(dāng)你在戶外/沒有WiFi的時候，用手機(jī)發(fā)送視頻

連接選項：蜂窩或衛(wèi)星

區(qū)塊鏈平臺

在過去的幾年里，區(qū)塊鏈平臺的數(shù)量和功能都有了巨大的增長。這種創(chuàng)新主要集中在基礎(chǔ)平臺層，因為需要有一個強(qiáng)大的基礎(chǔ)來支持未來的應(yīng)用程序。所有的區(qū)塊鏈平臺都是獨一無二的，但是它們都有一個共同的目標(biāo)，即通過提供更好的技術(shù)、用戶體驗或治理來吸引開發(fā)人員使用它們的平臺。在深入研究之前，讓我們先回顧一下——究竟什么是區(qū)塊鏈平臺，它們是如何區(qū)別的？

在高層次上，平臺使開發(fā)人員能夠在相同的技術(shù)環(huán)境（如iOS / Android移動應(yīng)用程序）中構(gòu)建、部署和維護(hù)軟件應(yīng)用程序。云平臺（如AWS）提供工具、服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施（如S3、EC2），降低了傳統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)人員的進(jìn)入壁壘。與傳統(tǒng)應(yīng)用程序不同，區(qū)塊鏈驅(qū)動的DApp運行在分散式P2P網(wǎng)絡(luò)上，所有節(jié)點通過維護(hù)可驗證的分布式賬本“達(dá)成一致”。在區(qū)塊鏈協(xié)議中定義了網(wǎng)絡(luò)達(dá)成一致意見和管理網(wǎng)絡(luò)的其他規(guī)則。正如我們下面所解釋的，區(qū)塊鏈協(xié)議、基礎(chǔ)設(shè)施資源和服務(wù)是區(qū)塊鏈平臺的核心組件。

區(qū)塊鏈平臺的組件

· 基礎(chǔ)設(shè)施是硬件和軟件資源的集合，它們?yōu)檫\行DApp提供了基礎(chǔ)。而不是建立和維護(hù)自己的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施，即大多數(shù)DApp開發(fā)者利用區(qū)塊鏈即服務(wù)（BaaS）來降低復(fù)雜性、成本和工作量。BaaS不僅提供計算和存儲資源，還允許開發(fā)人員加入和參與現(xiàn)有的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)平臺都有不同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)元素來支持特定的計算屬性（例如，、無狀態(tài)、有狀態(tài)、HPC）、存儲和網(wǎng)絡(luò)。

· 協(xié)議定義并編碼控制區(qū)塊鏈的規(guī)則系統(tǒng)。在設(shè)計協(xié)議時，需要考慮許多權(quán)衡，這些權(quán)衡會極大地影響安全性、可伸縮性和分散。主要的設(shè)計決策包括如何達(dá)成共識，如何處理事務(wù)（例如，排序，塊高度），以及誰可以加入網(wǎng)絡(luò)（例如，許可的vs.公開的）。一些協(xié)議還支持第二層架構(gòu)（例如子鏈）和私有事務(wù)。這些協(xié)議設(shè)計選擇和它們的實現(xiàn)方式是區(qū)塊鏈平臺的最大區(qū)別。

· 服務(wù)是開發(fā)人員可以在其DApp中使用的可選工具。服務(wù)提高了區(qū)塊鏈平臺的可用性，并且可配置以滿足各種DApp的特定需求。平臺還可以集成第三方服務(wù)，并使其對開發(fā)人員可用。即使某個特定的服務(wù)是由平臺提供的，如果它是DApp的核心組件，開發(fā)人員也可以選擇自己構(gòu)建它。

區(qū)塊鏈平臺會預(yù)先做出設(shè)計決策，以適應(yīng)特定目的的技術(shù)。例如，IoTeX是一個為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計和優(yōu)化的區(qū)塊鏈平臺。IoTeX的區(qū)塊鏈設(shè)計目標(biāo)是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序構(gòu)建健壯而輕量級的協(xié)議定制，包括內(nèi)部的rollo - dpos協(xié)商機(jī)制、隱私保護(hù)技術(shù)、主鏈+子鏈架構(gòu)，以及對低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的支持。

分散的應(yīng)用程序（DApp）

由于潛在用例范圍廣泛，應(yīng)用層將是區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)棧中最多樣化的。與智能手機(jī)上的應(yīng)用程序非常相似，區(qū)塊鏈驅(qū)動的DApp是協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)、用戶輸入和編程邏輯。除了獨立的功能之外，DApp通常還配備了允許它們與其他應(yīng)用程序交互和使用第三方服務(wù)的接口。DApp的另一個關(guān)鍵特性是使用代幣（可以是它們自己的代幣，也可以是平臺的代幣）來促進(jìn)節(jié)點之間的價值交換，并管理加密貨幣經(jīng)濟(jì)動機(jī)。雖然DApp在設(shè)計和用途上各不相同，但一般都包含三個核心組件：

用戶界面（UI）：前端設(shè)計（如移動、桌面），使用戶能夠與應(yīng)用程序交互?？梢詣?chuàng)建不同的視圖來可視化區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，收集新的用戶輸入，或者向其他節(jié)點發(fā)送代幣/數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)邏輯：可編程的智能合約在DApp中定義和執(zhí)行業(yè)務(wù)規(guī)則，使區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可用。例如，開發(fā)人員可以構(gòu)建簡單的智能合約來自動從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備捕獲數(shù)據(jù)。可以使用更復(fù)雜的智能合約對多方工作流進(jìn)行編碼和自動化。

軟件開發(fā)工具包（SDK）：內(nèi)置的工具和協(xié)議，使DApp能夠與其他公共第三方應(yīng)用程序和服務(wù)進(jìn)行交互，而不是在內(nèi)部構(gòu)建。例如，使用映射數(shù)據(jù)的DApp可能有一個到谷歌映射的內(nèi)置接口。

區(qū)塊鏈適用于許多用例，但它并不適合每種類型的用例。對于每一種技術(shù)，都需要考慮權(quán)衡。目前，區(qū)塊鏈應(yīng)用程序提供了高數(shù)據(jù)完整性，但傳統(tǒng)應(yīng)用程序更快、更便宜。隨著區(qū)塊鏈的成熟，運行DApp的速度和成本將趕上傳統(tǒng)的應(yīng)用程序。在此之前，將安全性和信任置于速度和成本之上的用例將是區(qū)塊鏈的早期采用者。在IoTeX伙伴關(guān)系頁面上可以找到正在進(jìn)行中的區(qū)塊鏈和IoT用例的例子，最優(yōu)區(qū)塊鏈用例的特征如下：

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的未來路徑

區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、連接性技術(shù)作為獨立產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，但這三種技術(shù)的交叉可能更令人興奮。并不是所有的物聯(lián)網(wǎng)用例都適用于區(qū)塊鏈，但是這些用例確實解決了當(dāng)今一些最大的社會和企業(yè)問題。在消費者方面，區(qū)塊鏈和IoT將提供數(shù)據(jù)隱私解決方案，并將數(shù)據(jù)所有權(quán)（和價值）從企業(yè)轉(zhuǎn)移回消費者手中。在企業(yè)方面，區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)將在原本不受信任的各方之間建立信任，帶來全新的參與模式和商業(yè)機(jī)會。

隨著這些技術(shù)的成熟，我們將開始看到更多的“致命用例”的機(jī)會，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。我們現(xiàn)在正處于區(qū)塊鏈可伸縮性、隱私性和互操作性方面重大技術(shù)突破的尖端。這些對基礎(chǔ)層的增強(qiáng)將極大地改善DApp的用戶體驗，目前DApp由于可用性差而難以采用。最后將是設(shè)計加密貨幣經(jīng)濟(jì)激勵結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以有效地將各個行業(yè)的消費者行為和商業(yè)模式編成法典。物聯(lián)網(wǎng)的未來將是分散化的，其發(fā)展前途無可限量。