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區塊鏈和邊緣計算——物聯網的新形態?

相信最近不少讀者都聽過這樣的一個命題:區塊鏈與邊緣計算的結合。初次接觸這個命題的讀者,可能會有這些疑問:邊緣計算是什麼?和區塊鏈怎麼結合?兩者結合有什麼不足?將對哪些產業有影響?純理論不免乾澀難懂,我們不妨結合物聯網,在下文中探討區塊鏈和邊緣計算的結合。

物聯網的不足

  1. 計算成本
    傳統物聯網系統基於伺服器/客戶端的中心化架構,即所有物聯裝置都通過雲實現驗證、連線和智慧控制。這種架構下,每一個接入物聯網的裝置都需要通過伺服器進行溝通,即使是在家庭應用場景下,兩臺相鄰的裝置進行溝通都無法繞過伺服器,既增加了成本,也降低了效率。資料彙總到單一的控制中心,可知企業所連線的物聯裝置越多,其中心雲端計算服務支出的成本會越大,而且不高效。

  2. 安全問題
    資料安全問題。中心化的資料收集和服務方式,無法從根本上向用戶保證資料會合法使用。使用者的資料保護完全依靠企業單方面的承諾,難以進行有效的監管。
    裝置安全問題。中心化物聯生態系統中,如果一個裝置被攻陷,那麼所有的裝置都可能會受到影響。例如在攝像頭的監控網路中,可以通過感染並控制攝像頭、監視器等物聯裝置,造成大規模網路癱瘓。

單純區塊鏈結合物聯網的問題

首先是資料量與系統性能的問題。區塊鏈的智慧合約在原理上要求每個人都有一本完整的賬本,並且有時需要追溯每一筆記錄。因此使用者規模越大,對系統執行效能的要求就會越高,系統整體效能優化難度越大。

其次是計算能力和響應時間的問題。分散式對等計算的時延問題已經是當前公認的難題。此外基於區塊鏈的裝置對等海量資料儲存的挑戰。理論上分散式賬簿需要儲存在節點本身,這對現有物聯網終端而言基本上不可能實現。

邊緣計算是什麼

邊緣計算指在靠近物或資料來源頭的網路邊緣側,融合網路、計算、儲存、應用核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智慧服務,滿足行業數字化在敏捷連線、實時業務、資料優化、應用智慧、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

邊緣計算將資料處理從雲中心轉移到網路邊緣,計算和資料儲存可以分散到網際網路靠近物聯終端、感測器和使用者的邊緣,不僅可以緩解雲頻寬、計算等壓力,還可以優化面向感知驅動的網路服務架構。

區塊鏈和邊緣計算的有機結合

物聯網終端裝置有限的計算能力和可用耗能是制約區塊鏈應用的重要瓶頸,但邊緣計算可以解決這一問題。以移動邊緣計算為例,移動邊緣計算伺服器可以替終端裝置完成工作量證明(Proof-Of-Work)、加密和達成可能性共識等計算任務。

邊緣計算與區塊鏈融合能提高物聯裝置整體效能。以物聯網裝置群為例,一方面移動邊緣計算可以充當物聯裝置的“區域性大腦”,儲存和處理同一場景中不同物聯裝置傳回的資料,並優化和修正各種裝置的工作狀態和路徑,從而達到場景整體應用最優。另一方面,物聯終端裝置可以將資料“寄存”到邊緣計算伺服器,並在區塊鏈技術的幫助下保證資料的可靠性和安全性,同時也為將來物聯裝置按服務收費等多種發展方式提供了可能性。

總結

邊緣計算與區塊鏈的融合對於物聯網是有效的補充,提供了安全性,以及多裝置下的運作效率問題。可是這個命題還在探討中,不免有需要解決的方面:

  1. 需要解決安全、計算資源分配不均等問題
    在邊緣計算應用場景下,受邊緣計算伺服器實際計算力的限制,在具有私有性的物聯網體系中,比較現實可行的方法是採用“白名單制”。即免去“挖礦”達成共識機制過程,但是如果有裝置冒充物聯網終端白名單裝置與移動邊緣計算伺服器進行互動,則很容易引發安全問題。

  2. 共識機制
    因為移動物聯裝置本身PoW能力較弱,或者根本不具備挖礦能力,所以需要通過移動邊緣計算伺服器進行。那麼在多物聯終端委託統一邊緣計算伺服器進行計算時,資源如何分配?通過什麼樣的共識機制能實現最優?

不論如何,現在略顯疲態的物聯網需要新血液的補充,而邊緣計算與區塊鏈的融合正是其中有代表性的候選。


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