区块链技术如何加速物联网的潜力？

事实证明，物联网（IoT）连接人、地点和事物，从而创造和抓住价值机会。物理对象现在包含复杂的电子设备、传感器和执行器，它们都将数据中继到物联网网络。物联网的分析能力利用这些数据将洞察转化为影响公司流程并激发新工作方式的行动。但仍有一些技术和安全问题需要解决。物联网（IoT）作为一种革命性的新兴技术，发展迅速，但其隐私问题和安全漏洞仍然是主要障碍。区块链的分布式和去中心化架构可以满足物联网的隐私和安全需求。因此，物联网区块链（BIoT）这一新领域应运而生。BIoT将对众多行业产生重大变革，为新的商业策略打开大门。本研究旨在利用文献计量学方法，使用Science Citations Index Extended（SCIE）和Social Sciences Citations Index（SSCI）数据集，在Science的核心合集中调查BIoT领域的研究趋势和协作情况。

引言

近年来，物联网（IoT）应用发展迅速，现已成为社会进步不可或缺的一部分。事实上，物联网（IoT）将通过来自不同工业领域的各种应用，如智能家居、智能医疗、农业、交通、零售和可穿戴技术，使人类的生活条件更加舒适。

物联网的广泛部署一直受到严重安全问题的阻碍。由于其众多安全漏洞，物联网（IoT）设备是分布式拒绝服务（DDoS）攻击的主要目标。当大量受感染的计算机系统向目标（例如中央服务器）发送大量同时的数据请求时，DDoS攻击会导致目标系统用户无法获得服务。过去几年中，DDoS攻击扰乱了企业和个人。网络犯罪分子可以轻松地瞄准未受保护的物联网设备，并利用其宽松的安全性来入侵它们，以便进行DDoS攻击。

可扩展性是当前物联网网络的另一个问题。当通过物联网网络连接的设备数量增加时，当前用于验证、授权和连接网络中不同节点的集中式解决方案将成为瓶颈。如果服务器宕机，整个网络可能会崩溃，这将需要对能够处理信息传输量的计算机进行大量投资。

区块链，又称分布式数据库技术（DLT），是另一项可能有助于解决物联网部分可扩展性和安全问题的突破性创新。由于其独特的特性和优势，区块链是信息时代的“游戏规则改变者”。区块链系统的基本组成部分是分布式数字记录，该记录在系统用户之间共享，并位于互联网上。交易或事件经过验证并添加到账本中，之后它们不能被更改或删除。它提供了一种供用户社区收集和共享信息的方法。该社区的选定成员保留自己的账本副本，任何新交易都必须经过社区整体共识过程的批准才能添加到账本中。

区块链如何克服物联网的可扩展性和安全问题？

如果网络犯罪分子发动网络攻击，由于物联网网络可能会处理由不同企业拥有和管理的众多设备之间的数据交易，因此可能难以确定任何数据泄露的原因。此外，物联网产生大量数据，并且由于利益相关者众多，通常不清楚数据的所有者是谁。区块链可以通过以下方式减少物联网的安全性和可扩展性挑战：

• 区块链系统的分布式账本是防篡改的，消除了各方之间的信任需求。物联网设备产生的大量数据不受任何单一实体的控制。
• 通过将物联网数据存储在区块链上，将增加额外的安全性，使黑客更难访问网络。区块链提供了更高标准的加密，几乎禁止覆盖预先存在的数据记录。
• 区块链提供了透明度，使任何获得授权进入网络的人都可以查看所有先前交易的历史记录。这可以提供一种可靠的方法来查明任何数据泄露的来源并及时采取纠正措施。
• 区块链可以通过消除与物联网网关相关的处理开销（例如，传统协议、硬件或通信相关成本）来帮助物联网组织降低成本。区块链通过提供一种在利益相关者之间建立信任的方法来实现这一点。

智能合约是一种记录在分布式账本中的双方协议，也可以实现利益相关者之间在满足某些要求的情况下执行合同协议。例如，智能合约可以在满足服务渲染要求时自动允许支付，无需人工干预。

增长潜力

企业应采取四种不同类型的举措来加强其供应商之间的联系，但他们必须保持耐心，因为这些行动的实施和结果的显现需要时间。

• 包括跟踪和物联网功能：企业应为其供应链提供物联网功能，以监控成品库存并在单位级别跟踪单个组件。物联网是设备利用传感器收集数据（例如压力、温度、GPS设置和条形码扫描）并自行通过互联网将这些数据上传到云服务器的能力。

物联网使企业能够从供应链沿线的各个点获取新型数据。例如，这些工具可以监控包装食品的生产过程，从原材料采购到制造、运输和零售，以及生产和物流设施的库存状态和运营条件。

• 记录交易信息：组织应使用区块链来存储来自物联网设备的交易信息，区块链能够捕获极其精确的去中心化数据，并可用于验证交易记录的有效性。公司可以利用这些信息来确保道德采购，增强供应链协议的实施，并获得更好的融资。

基于区块链的系统可以以去中心化的、零敲碎打的方式实施，这消除了对大量IT系统投资或昂贵的第三方认证的需求。

• 协调和标准化来自多个来源的数据：为了利用从供应链中的物联网（IoT）设备收集的信息，这是必需的。设想一家公司使用库存扫描仪监控库存进出履行中心的情况，并使用温度传感器每小时记录存储温度。为了找出哪些库存物品在特定温度下存储了多长时间，该公司必须对齐这些数据表。
• 创建预测性和规范性分析：例如，可以利用履行中心的温度信息来预测食品何时会腐烂或成熟。然后，这种预测模型可以指导库存规划和即将变质的食品的市场营销。这将增加收入并减少食物浪费。

一家名为Ripe.io的农业科技公司利用番茄生产可追溯性数据，将成熟樱桃的口味与生长环境联系起来。该公司能够根据不同消费者群体的需求开发各种番茄品种，这得益于预测性分析。

物联网和区块链的采用因素需要考虑

如前所述，当前物联网系统的安全设计存在根本缺陷。它采用由中央机构控制的集中式客户端-服务器架构，使其容易受到单点故障的影响。区块链通过将决策权分散到依赖共识的公共设备网络来解决此问题。然而，在将物联网设备与区块链账本结合构建基础设施时，有三个主要难题需要考虑：

可扩展性：如何管理由广泛的设备系统生成的大量数据以及潜在的较慢的事务处理速度或延迟是物联网仍然面临的关键挑战之一。提前设置易于理解的数据模型有助于节省时间并避免在实施解决方案时出现问题。

交易保密性：和网络隐私。在开放区块链上，难以轻易地为一组物联网设备提供联合记录中交易历史的保密性。这是因为可以通过交易模式评估来推断公共密钥背后隐藏的用户或设备的身份。组织应审查其隐私需求，以确定混合或专用区块链是否更能满足这些需求。

传感器：通过与准确测量必须完成以执行交易的要求相冲突，可能会危及物联网传感器的可靠性。确保数据收集和交易的适当设置需要采取措施保护物联网设备的机密性，以防止外部干预改变它们。

增强数据保护的透明度、信任和隐私：许多人担心集中式政府机构或企业收集他们的数据和私人数据，包括他们在家中日常生活的录像。区块链在去中心化网络上运行，任何组织或管理机构都无法拥有和控制所有用户的个人数据。这有助于缓解信任问题和对数据隐私的担忧。区块链通过使任何拥有网络访问权限的人能够查看所有先前交易的历史记录来提供透明度。这可能提供一种可靠的方法来定位任何数据泄露的确切位置并启动及时的纠正措施。

物联网和区块链是具有巨大潜力的尖端技术，但由于技术和安全问题尚未广泛使用。由于这两种技术可以应用于最小化安全风险和其他业务风险的用例中，市场上的许多公司已经正在开发此类用例。

物联网和区块链集成的挑战

将区块链与物联网结合的主要问题之一是各种物联网设备电池寿命短所带来的限制。电池寿命可能是某些物联网设备的限制性问题，因为它们可能无法始终连接到WiFi或电源。电池寿命短的小型设备无法与需要高计算和带宽的区块链交易系统配对。因此，必须开发基于服务器的基础设施或单独的网关设备。同一环境中的多方和参与者也增加了复杂性。例如，当来自不同行业的公司尝试协作并连接其设备时（例如，智能冰箱或家用电器尝试连接到连锁超市，而连锁超市又尝试连接到提供5G无线连接的电信提供商以及构建和管理网络基础设施的公司）。

结论

尽管在物联网生态系统中实施区块链技术存在障碍，但这些障碍与可实现的效率和生产力不同。该技术需要时间发展，其采用也需要时间。然而，随着时间的推移，越来越多的人、组织和社区将希望加入。物联网（IoT）通过连接人、地点和事物，提供了巨大的价值创造和捕获潜力。

根据思科的数据，到2023年，机器对机器（M2M）连接将达到147亿，高于2018年的33%。其中，联网家居应用将占近一半的连接，而联网汽车应用将以30%的复合年增长率实现最大增长。目前，大多数物联网解决方案采用集中式服务器-客户端架构，需要通过互联网建立与云服务器的连接。

供应链必须实现多个目标，包括高水平的客户满意度、盈利目标和抗干扰能力。通过确保其制造和分销系统安全环保，原材料来自环保来源，以及工人获得公平报酬，企业也开始为负责任的未来做好供应链准备。直到最近，实现这些目标将非常昂贵，需要组织妥协。然而，得益于分析、物联网（IoT）和区块链技术，这些目标变得越来越现实。