區塊鏈與其它技術進行融合,以打造完整的解決方案,已成爲行業共識。其中,物聯網可以大規模低成本地採集數據,而區塊鏈可以大規模低成本地信任數據,因此區塊鏈與物聯網的融合被認爲具有較大的想象空間。截至目前,“區塊鏈+物聯網”的融合發展現狀如何?有哪些可供借鑑的模式和案例?且看萬向區塊鏈 “區塊鏈+”技術部高級總監屠文慧在 RISC-V 峯會區塊鏈 Workshop 上的演講。

大家好!我是來自萬向區塊鏈的屠文慧,在加入區塊鏈之前,我是芯片行業十多年的老兵,很高興今天有機會與大家探討區塊鏈的現狀和挑戰,以及區塊鏈與 RISC-V 結合的機遇。

今天我的分享主要由三部分組成:首先是區塊鏈基礎知識介紹;第二,簡單介紹區塊鏈技術面對物聯網、數字經濟應用的挑戰,及 RISC-V 可能可以解決的問題。最後,準備了幾個萬向區塊鏈已經落地的行業應用案例,分享我們在區塊鏈與物聯網、AI 等關聯技術融合的方案,希望能拋轉引玉啓發各位 RISC-V 專家在與區塊鏈結合方面的思考。

乾貨 |“區塊鏈+物聯網”的發展現狀和應用案例

什麼是區塊鏈?

大家對區塊鏈有不同的理解或不同的講法,分享兩個比較容易理解的定義。

首先,ISO/DIS 22739 的術語定義:“區塊鏈是用密碼技術將共識確認的區塊按順序追加形成的分佈式賬本”。這個定義中包含了三個概念:第一是密碼學,是和數學緊密相關的學科,近代密碼學已有幾十年的歷史,密碼學是區塊鏈技術的基石。第二個概念是“分佈式”,可以理解成是網絡的概念,由多個對等的節點組成區塊鏈網絡,節點與節點之間通過共識協議同步。第三個概念是分佈式賬本中“賬本”,和財務記賬的賬本類似,其背後帶有金融的概念。

第二個對區塊鏈比較容易理解的定義是 2015 年 10 月 30 日《經濟學人》的封面文章,其將區塊鏈定義爲信任的機器(The trust machine),區塊鏈是解決信任問題的,不僅是一種技術創新,也是社會協作模式的創新,如今,區塊鏈已經在影響實體經濟,並滲透到了各行各業中。

區塊鏈分爲公鏈、私鏈、聯盟鏈。公鏈是所有的個人、組織只要下載 APP 裝上,就可以加入鏈了,是不需要許可的。私鏈是自己內部應用。聯盟鏈則更適合企業級應用,萬向區塊鏈主要做的就是聯盟鏈的應用。加入聯盟鏈需要線下各個參與方之間合作協同,達成線下聯盟,組成平等、公平、透明的網絡即爲聯盟鏈(許可鏈)。聯盟鏈需要聯盟成員的許可纔可加入。

今天是 RISC-V 峯會,所以提一下區塊鏈技術要素,幫助大家理解 RISC-V 如何賦能區塊鏈並與區塊鏈進行融合的可能性。區塊鏈有四大技術要素:首先是加密算法。包括非對稱加密算法、哈希、電子簽名等。第二是智能合約。智能合約相當於在區塊鏈上部署自動化執行條款,可以幫助落地應用及場景的結合,實現智能化部署。第三是共識機制。共識的作用是賬本,賬本和賬本之間每個節點會維護一份自己的數據庫,節點之間要達成一致,哪個區塊是合法的,哪個是非法的,需要共識算法。聯盟鏈中常用的有 PBFT (拜占庭容錯)、PoS (股權證明)等不產生過多能耗的共識機制。在我們看來,共識是區塊鏈面臨的挑戰之一,可以通過 RISC-V、芯片的硬件進行賦能加速。第四是鏈式存儲結構,即由先後順序,後一區塊對前一區塊進行哈希驗證的存儲方式。

有人說現在是 Web/ 區塊鏈 3.0,也人有說是 Web/ 區塊鏈 4.0。最早從 2008 年中本聰發佈的白皮書開始是 Web/ 區塊鏈 1.0,經過十多年的運行,技術的安全性和可靠性經過了時間的檢驗,在金融領域的應用已經證明了技術運行得非常穩定,爲我們奠定了堅實的基礎。Web/ 區塊鏈 2.0 是以太坊,以太坊在比特幣的基礎上增加了智能合約功能。作爲平臺,有了以太坊之後所有分佈式的應用可以很方便地部署,造就了區塊鏈行業的繁榮。Web/ 區塊鏈 3.0 各種技術在快速發展中,包括近期上線的 Dfinity,區塊鏈技術逐步發展,最顯著的提升是性能的飛躍。第一代一筆交易確認需要 2-3 小時,第二代十分鐘,而第三代則 10 秒鐘以內即能確認。如今,區塊鏈技術還在不斷髮展中,會越來越適合各種行業應用。

乾貨 |“區塊鏈+物聯網”的發展現狀和應用案例

區塊鏈和物聯網結合的挑戰

接下來探討區塊鏈和物聯網結合的挑戰,即可能可以應用 RISC-V 芯片技術來解決的機會:

1、TPS 性能(Transaction per second)。每秒執行的交易記錄數量對物聯網+區塊鏈場景來說,是數據上傳上鍊的性能指標。TPS 性能會直接影響到網絡運行的吞吐量,物聯網的數據量大,且有實時性要求,是區塊鏈網絡目前面臨的較大挑戰。

2、上鍊數據可信。區塊鏈網絡上的數據是共同記錄的,賬本每個節點都有一份,只有半數以上的節點被黑掉了,數據纔有可能被篡改。但是上鍊之前的數據做到可信?安全如何保證?如果說原始數據不準確,那鏈上數據的準確就沒有意義了,所以,第二大挑戰是上鍊前的數據怎麼樣做到可信。相信做物聯網、芯片的大家會有各自的答案。

3、面向未來的數字經濟社會,物聯網設備數量是海量的,有大概幾百億不同的設備接入,目前已經有 300 億左右的設備聯網,真正的萬物互聯也已不遠。如果物聯網設備需要跟區塊鏈互通,海量設備產生的大數據量、併發性對區塊鏈網絡會是非常大的挑戰。

4、各種各樣的物聯網硬件適配能力五花八門,有些很弱,可能只是非常弱的傳感器,或 IO 信號,如 PLC 在現場採集的數據;有些很強,如邊緣網關則可相當於一臺計算機,區塊鏈怎麼和不同能力的物聯網硬件做連接做適配是第四個挑戰。

上述挑戰同樣也是“RISC-V+區塊鏈”的新機遇。RISC-V 本身是一種開源指令級,區塊鏈也是開源和公平公正的理念,兩種理念一致的開源技術強強聯合以後可以產生很多新的機遇。

首先是安全性,從設備端安全到傳輸過程中的安全都可以通過 RISC-V 的賦能完成。上午主旨論壇中王允臻王總曾提到世界上最安全的軟件是開源的軟件,確實如此,因爲大家可以看到所有的軟件過程,共同來監督檢查驗證安全性,RISC-V 指令集的開源特性帶來了對區塊鏈安全適配的靈活性,社區成員共同努力可擴展出更適合區塊鏈應用的指令類型,RISC-V 結合區塊鏈以後,數據如何採集、流轉、經過哪些環節,應用在哪裏等,這些過程性的內容都有忠實的記錄和留痕,那安全性方面可以提升很多。

其次,在區塊鏈與物聯網結合的過程中,從最邊緣 MCU 的採集匯聚到網關,再至區塊鏈網絡,其架構是比較通用的,通過區塊鏈與 RISC-V 結合打造可信的框架。從芯片內部開始、到最底層的軟件、操作系統,到傳輸,到網絡側,再到上層應用,可以形成完整的端到端可信閉環。

乾貨 |“區塊鏈+物聯網”的發展現狀和應用案例

物聯網+區塊鏈的實際應用案例

我將分享幾個我們已經落地的區塊鏈結合物聯網的應用案例。

案例一:生物資產監管。通過肉牛的項圈採集運動量和 GPS 位置,這些數據都可以同時在區塊鏈上存證,沒法被篡改。爲生物資產的金融應用提供數據保障。

案例二:新能源汽車電池全生命週期管理。電池也是資產,在電池包內置相關區塊鏈模組可以記錄電池使用狀況,能夠公平公正地記錄電池的相關使用數據,爲電池資產的價值波動模型、梯次利用、碳足跡碳積分等應用提供可信數據,做到電池全生命週期的管理。

案例三:石化行業可信倉單。以區塊鏈和物聯網將液位儀、流量計等傳感器產生的數據進行區塊鏈可信存證,賦能貨轉、倉單質押融資等應用。

接下來講兩個大的場景。

首先是萬向區塊鏈聚焦的工業方向——分佈式認知工業互聯網。在區塊鏈加入之前,數據是離散的點,即“數據孤島”。特別是企業之間的數據很難打通,主要原因是涉及隱私等各種各樣的原因。區塊鏈和隱私計算,使數據不出門,可用不可見,從而保護了數據隱私。以四大技術(區塊鏈、知識圖譜、隱私計算、物聯網)打造可信的數據底座,改變工業企業間的協作方式。企業內部還是傳統的 MES 系統、ERP 系統,而企業外部上下游供需、商檢、倉儲物流等各種環節需要打通,因此分佈式認知技術在工業應用場景是非常好的工具,可以催生很多應用案例。

第二個是數字城市場景。在個人信息中心化的情況下,個人隱私很難被保護,很可能網絡虛擬畫像比你自己還了解你。萬向區塊鏈提出 “自如城市”,即每個人都可以在數字城市中擁有虛擬的身份,不泄露個人隱私相關的信息,但虛擬消費行爲、消費愛好仍然可以通過隱私計算、AI 算法、加密分析完成。這樣,商家的需求匹配仍然可以很方便地進行。

時間關係,簡單介紹一下萬向區塊鏈與摩聯科技、賽昉聯手在 RISC-V 成立的區塊鏈行業工作組 SIG,本人任主席,摩聯科技的許剛總是副主席。希望通過工作組與各位嘉賓、各位行業專家一起集成 RISC-V 方案到區塊鏈網絡中,使區塊鏈挑戰面臨的問題可以在 RISC-V 指令集層面、芯片層面得到促進和提升。工作組會通過與芯片商、設備商、軟件合作伙伴共同的 PoC 項目,驗證和促進共同發展。推廣 RISC-V 在區塊鏈框架裏的應用需要大家的共同參與,一起構建從芯片底層到軟件到上層應用可信的區塊鏈和 RISC-V 結合的框架。

目前,可信 TEE 環境、根信任、算法加速是 RISC-V 和芯片可以提供的能力,也期待有更多 RISC-V 和區塊鏈結合的發展。歡迎大家加入行業工作組,一起探索領域,發現更多商機,發現更多創新,謝謝大家!


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