区块链+物联网可能是下一个发展关键,到 2020 年,在所有物联网部署中近 20% 可能具有基础的区块链服务,根据 Forrester wave 的物联网报告显示,IBM、PTC、GE、思科和微软已成为占据物联网平台市场的主导企业。区块链与物联网的融合势必带来一场新的科技革命,本文以 CPChain 为例解读区块链物联网技术的发展。目前 CPChain 物信链已经真正落地,开始服务于物联网行业,特别是智慧出行、智能医疗、公共安全等领域。

作者:叶明丰

物联网公链:时代的选择

7 月 4 日,华为董事长任正非登上了法国著名新闻周刊《观点》杂志最新一期封面,《观点》以「这个人将改变历史」为标题刊登了任正非的肖像照,并对任正非本人以及华为进行了详细的专题报道。

在报道中,任正非预测,美国打击华为的下一个领域,将是物联网(IoT)和智能工厂,这也是未来大国竞争的主要战场。

物联网指通过传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

CPChain 物信链 CEO 龙承念博士表示,如今物联网早已经融入了我们生活的方方面面。

「比如我们查看空气质量,数据来自于 PM2.5 传感器网络;出门开车,我们用到 GPS 传感器用于导航,行程中可能用到停车系统的车牌识别、经过高速 ETC 收费系统,这都是物联网的应用。」

波士顿咨询预计到 2020 年,物联网连接数将到达 300 亿;2025 年将达到近 1000 亿,其中,智能制造、智慧家居、车联网、物流、交通,等行业市场前景广阔。

在物联网技术发展过程中,传感器技术、嵌入式技术、无线传输技术、物联网平台技术等都在不同时期助推物联网应用的发展,如今对其影响最大的当属 5G 网络和区块链技术。

2018 年,普华永道在报告中提出,区块链+物联网可能是下一个发展关键,到 2020 年,在所有物联网部署中近 20% 可能具有基础的区块链服务,根据 Forrester wave 的物联网报告显示,IBM、PTC、GE、思科和微软已成为占据物联网平台市场的主导企业。

在强烈的市场需求下,催生了一大批物联网区块链项目,但更多还只是停留在概念阶段,而物联网公链 CPChain 物信链凭前沿的研发和技术实力走在了前列,得到了上海交大分布式智能系统实验室、北京邮电大学信息安全中心、国家超级计算长沙中心等权威学术机构的认可和支持。

CPChain 物信链是新一代物联网的分布式基础架构,旨在结合分布式存储、加密计算与区块链技术,为物联网系统构建基础数据平台,提供从数据采集、存储、共享到应用的全流程解决方案。

据龙承念博士介绍,目前的物联网应用基本上都是采用中心化的结构,所有的数据汇总到云平台进行统一控制管理。但是这会带来单点失效问题物联网平台或系统一旦遇到安全漏洞或是系统缺陷,将会导致大面积的信息泄露,甚至会引发系统安全问题。

未来几年,随着数以十亿计的物联网设备加入网络,中心化系统的可扩展性问题将凸显;同时,依赖于中心化的系统身份认证机制将极大的增加物联网系统安全管理的成本,并且设备之间的身份认证与接入机制难以满足实时性的需求,尤其是在跨域、异构的物联网设备之间的信息交互将会非常昂贵和缓慢。

区块链是一种信息技术,它能保证网络空间数据的数据(链上数据)的可信性,而物联网技术则提供现实物理世界到网络世界的连接,物联网和区块链技术的结合,有助于整合链下和链上数据,构建完整的可信系统生态。另一方面,物联网系统往往围绕特定的商业和应用需求构建,是一个垂直系统,具有一定的封闭性;而区块链技术具有横向延展的开放特性,区块链技术有助于拓展物联网数据和资产的价值,是构建开放的分布式物联网数据共享生态的关键技术。

物信链:物联网+区块链商用之道

区块链技术虽然能解决中心化的信任问题,如果扩展性不足,则意味着无法进行大规模的商用。

第一个问题是数据存储,分布式数据库环境下存储与计算成本极高,导致大规模的公有链基础数据平台没有实际可行性;其次,如果无法解决区块链系统的可扩展性问题,那么去中心化应用无法真正落地,这也导致了大多数公链性能无法承载大规模商业应用。

自诞生之日起,物信链便致力于解决物联网与区块链技术融合中的数据与交易的扩展性、安全性和实时性问题,让区块链真正融入物联网,实现大规模商用系统落地。

众所周知,无论是 POW ,还是 POS 或 DPOS ,都遇到了区块链的不可能三角难题,安全、去中心化、高效率不可兼得,因此,混合共识机制正成为一种新的发展趋势,一般来言,大多数混合共识协议是 POW+POS 的形式,而 CPChain 大胆创新,探索了一种基于 Staking 的创新模式—— RNode 荣誉节点生态框架。

「RNode 荣誉节点是一种动态的,相对去中心化的节点生态」物信链创始人兼 CEO 龙承念博士如此评价这套与众不同的节点计划。

RNode 荣誉节点生态包括共识和激励两部分。在共识协议的设计上,CPChain 采用上海交通大学分布式智能系统实验室自主研发的 DPoR (Dynamic Proof of Reputation) 协议,首次推出了动态委员会的概念,强调了节点选举动态化、去中心化、民主化及安全性四大特性。

Dpor 将整个系统分为三层,并设计特定的选举算法,从荣誉节点中(第二层)选举出部分节点组成动态委员会(第三层),负责区块链的维护。第三层主要解决了委员会内部对区块的添加、验证、广播和上链的共识问题。DPoR 的设计基于三个层面,分别是节点对系统生态的价值投资、流量贡献以及链的维护管理,结合动态选举和拜占庭容错共识算法的技术创新,避免了传统仅基于通证持有量或运算能力导致的中心化和权益集中等风险。

用区块链赋能物联网,CPChain 如何真正落地?CPChain DPoR 共识结构

CPChain 经济模型构建以 RNoder 为核心,通过荣誉度评估(RPT)确定出块的概率,DPoR 使用从区块链中提取的数据,构建节点的信誉度评估模型,进而计算和评估系统中节点的信誉度值。

DPoR 的核心在于,所有满足基本要求的成员都有平等参与节点出块竞争的权利,并获得相应的收益。

在链上治理环节,CPChain 在传统的 PBFT 算法基础上进行了创新,提出了基于二权分立委员会的三层协议 LBFT 2.0 。

这一协议的核心方案是为动态委员会设计一个动态投票机制,选出可信的委员会对区块的数据进行收集并竞争区块生成的任务。委员会由两部分组成:验证委员会和出块委员会。其中,出块委员会成员由每一届内固定数量的荣誉节点选举产生。验证委员会指的是对可以进行出块的提案委员会成员进行验证的一组用户。

用区块链赋能物联网,CPChain 如何真正落地?LBFT 2.0 的 5 种状态转换

通过验证与出块相分离,LBFT 2.0 提高了 CPChain 的共识性能,让整个系统更加高效、安全,得以承载大规模的商业应用。

解决实体经济问题,与国内校企合作

得益于 DPoR 的共识机制以及 LBFT 2.0 算法,作为高效的物联网底层公链平台,CPChain 物信链开始真正融入到实体经济中,解决物联网发展面临的各种问题。

据龙承念博士介绍,目前 CPChain 物信链已经真正落地,开始服务于物联网行业,特别是智慧出行、智能医疗、公共安全等领域。

CPChain 与知名国际汽车厂商合作,结合物联网与区块链技术,融合最新的分布式身份认证技术,创新性的提出并实现了基于分布式身份的无感停车及充电系统,解决了充电车位被普通车辆占用问题,提高了充电车位利用效率,提供即插即充、即用即走的无感支付功能,极大提高用户体验。

在驾驶培训学时认证应用中,针对现有驾培系统中,学时造假严重,数据分散且各监管部门互不信任的问题,CPChain 联合国家安全驾驶工程技术研究中心,提出了一套驾驶培训学时保障系统——驾培链。

目前,CPChain 已经与安徽三联交通应用技术股份有限公司,率先落地驾培链的应用,将驾培系统的记录实时上链,并且每天批量比较历史数据和链上数据,对于数据不一致的情况及时预警,防止驾校对用户的学时进行造假。

在医疗健康领域,CPChain 同样有药品溯源应用 DrugLeger,用于保障药品真实性和安全性。

凭借创新机制以及技术实力,CPChain 做到了真实落地,满足了物联网对区块链的技术需求,因此得到了众多合作伙伴的支持与认可。

上海交大分布式智能系统实验室、北京邮电大学信息安全中心、国家超级计算长沙中心、北方工业大学汽车产业创新研究中心、知名芯片供应商链星半导体、卫星通信企业世域天基等知名学术机构或者企业纷纷加入 CPChain 行业节点。

龙承念博士表示,这既是一种认可,也是一种鞭策,激励 CPChain 更努力地进行技术探索,造福实体经济。

更加公平的高效率公链

与其他传统混合共识的公链相比,CPChain 在实现高性能的同时更注重公平以及去中心化的链上治理。

在传统的 POS 类机制中,节点资格以及话语权纯粹取决于代币持仓量的多少,到最后演变了一个纯粹由大户把控的金钱游戏,去中心化的愿景不复存在,例如 EOS 的节点竞选,成为交易所与财团的金钱赛跑。

为了避免出现纯粹由大户垄断节点的情况,CPChain 在生态激励中,同时设计了三种节点类型,分别是行业节点、荣誉节点和经济节点。

行业节点是 CPChain 的重要合作行业伙伴,主要分布于区块链行业、物联网行业、汽车行业和医疗行业等,享有出块权、项目推荐权、生态监督权,与 CPChain 基金会共同开拓和领导 CPChain 公链的社区治理、商业拓展、行业合作,行业节点大多是知名学术机构以及行业领军企业。

荣誉节点是 CPChain 节点生态的中坚力量,拥有参与整个区块链出块的资格,维持着整个系统的正常运转。成为荣誉节点,需要质押不低于 200,000 的 CPC ,出块平均收益率一般在 20%~25% 。

荣誉节点选举通过系统随机抽签的方式,确保了整个网络的公平性和去中心化属性,使任何满足荣誉节点申请标准的用户都有平等的竞选机会。

经济节点则是整个 CPChain 节点生态基础性节点,由广大 CPChain 社区成员组成,是整个 CPChain 通证经济发展的主体与动力。持有不低于 20,000 CPC 的个人用户均可参与,经济节点不享有出块权,但可享受锁仓收益,锁仓的平均收益率为 8%~10%。

用区块链赋能物联网,CPChain 如何真正落地?经济节点锁仓流程图

这样的节点机制设计既给了所有人参与 CPChain 生态的机会,又保证了效率,三种节点各司其职,推动着 CPChain 朝着一个可持续的、良性发展的可信商业公链生态进化,收获 CPChain 生态收益与红利,与 CPChain 公链一同成长。

除了在节点上强调去中心化以及公平,在决策上,CPChain 同样采取社区化的治理方式。

区块链项目并不是创业公司,决策仅凭 CEO 做主,想要走得长远,必须得到社区的认可,这一点 CPChain 与其他「中心化」的区块链项目截然不同。

在链外治理环节,CPChain 构建以 CPChain 理事会为核心的分权治理体系,分别细化为技术委员会和生态委员会,技术委员会负责整个公链技术升级和迭代,确保技术适合生态的发展,生态委员会负责整个公链生态布局,包括 CPChain 上开发者项目的投资、孵化、商业落地,交易所,节点和治理。

用区块链赋能物联网,CPChain 如何真正落地?

技术是根,生态是魂,只有技术牢固,生态建立,公链才能重造新型商业活动的经济体,区块链与物联网的融合势必带来一场新的科技革命,CPChain 能否引领区块链物联网技术潮流,让我们拭目以待。