如何将物联网和区块链的好处合并到一起

随着物联网基础设施呈指数级增长，安全问题将变得更加普遍，因此，迫切需要更高级别的安全解决方案。在物联网中引入区块链能否解决这一危机吗？

自连网设备出现以来，物联网在零售、制造和农业等多个行业领域显示出了巨大的潜力。物联网的发展也为智慧城市提供了许多应用，如交通管理和智能停车场。由于围绕物联网的呼声越来越高，以及广泛的潜在应用，2018年全球安装了231.4亿台连网设备，预计2019年将增至266.6亿台。

尽管有严谨的研究和积极的采用，物联网基础设施仍面临重大的安全问题。因此，一些研究人员和开发人员正在探索区块链提供的增强安全协议。区块链已经为加密货币交易引入了一个安全的平台。同样，区块链在物联网中的应用也将导致分布式账本的开发，用于连接多个物联网设备。采用这种方法，物联网设备的数据存储和网络连接将得到大幅改善。

集中式系统存在的问题

在物联网的主流应用中，各种物联网设备和系统通过一个集中的系统进行交互。与任何集中式网络一样，物联网基础设施也容易受到各种形式的网络攻击，如恶意软件攻击、拒绝服务攻击、中间人攻击和暴力攻击灯。此外，许多物联网设备和软件漏洞百出。黑客可以利用这些漏洞执行引人注目的网络攻击，例如，受欢迎的rube goldberg攻击的攻击者利用了一个名为“魔鬼常春藤”的物联网漏洞来入侵易受攻击的摄像头。利用该漏洞，攻击者可以在工厂重置已连接的摄像头并获得超级用户访问权限。有了超级用户访问权限，攻击者可以很容易地从摄像头中观看实时视频。

攻击者还可以通过入侵网络来入侵多个连网设备，例如，一所大学目睹了5000多台物联网设备遭到攻击。已发表的报告还包括校园IT人员发现，超过5000个离散系统经常在15分钟的时间间隔内进行数百次DNS查找，从而减慢了整个网络的运行速度。经过进一步的检查，IT人员发现黑客正试图通过弱密码的物联网设备进行暴力攻击。以类似的方式，黑客可以入侵多个连网设备来窃取影响多个用户隐私的关键数据。物联网基础设施的另一个主要挑战是扩展物联网解决方案所需的高计算和存储成本。随着基础设施的不断增长，安装和维护大型服务器群、集中云和网络设备的成本将越来越昂贵。即使安装了必要的设备和装置，物联网基础设施的每个节点都可能面临延迟问题，并在出现故障时影响整个网络。

在物联网中利用区块链

在物联网中引入区块链将以以下方式使物联网基础设施受益：

1. 降低成本

基于区块链的网络将在物联网设备之间创建分散的点对点连接。与集中式系统相比，物联网中的区块链将有助于使各种端点处理更多的数据请求。通过这种方法，数据存储和计算任务将分布在基于区块链的网络中。因此，组织可以降低运行集中式系统时通常产生的存储和计算成本。

2. 加强数据交换

物联网设备不断与其他设备和系统交换数据，并且，由于安全问题和高网络延迟，在不同设备和系统之间交换数据可能会很复杂。然而，利用物联网中的区块链，可以使用安全的区块链钱包共享收集到的数据。通过利用区块链驱动的钱包，各种物联网传感器和可穿戴设备可以以加密方式共享关键数据。此外，存储在区块链钱包中的数据只能由经过授权的设备和系统来访问。

3. 启用智能合约

基于块链的智能合约在供应链管理中有着多种应用，可以在满足预定义条款后实现交易自动化。同样，物联网中的区块链将利用物联网的设备对设备交互能力，引入自动支付机制。例如，车主可以通过在燃油泵中安装与物联网设备交互的特殊物联网传感器，从自动购买燃油中获益。加油站的物联网设备将验证存储在车辆物联网传感器中的车辆和驾驶员信息，并自动收到准确的支付。

基于区块链的智能合约也将使自动驾驶汽车受益。自动驾驶汽车可以交换关键信息，如交通信息、事故报告和与其他汽车的距离。通过这种方法，汽车制造商可以获得更多的数据并改进道路决策。除了这些好处之外，物联网中的区块链还将增强物联网生态系统的安全协议。此外，区块链也将提供用于安全数据存储和数据交换的公共和私有分散网络。

利用物联网中的区块链提高安全性和隐私性

随着物联网设备的日益普及，大规模保护智能设备将成为一个关键问题。然而，随着区块链加入物联网，分散网络将确保整个网络中的数据加密。如果一个网络罪犯获取或更改了文件内容，那么该文件的数字签名将与加密过程中生成的原始签名不匹配。使用这种机制，可以验证数据的完整性。此外，区块链网络可以整合共识模型，用于检测网络中的恶意活动并减轻任何已识别的威胁。此外，由于数据和计算任务将在区块链中分布在多个节点上，因此即使任何一个节点发生故障，网络也将继续有效运行。

通过物联网中的区块链，每个物联网设备都可以注册一个基于区块链的唯一ID，以帮助识别每个设备。为了建立机器到机器的连接，本地区块链钱包可以向目标设备发送数字签名请求，然后，目标设备将使用发送方的公钥验证签名。使用这种方法，机器到机器的身份验证将可以在不需要任何集中授权机制的情况下进行。

出于维护目的，开发人员可以将加密哈希保护的软件更新作为区块链网络上的URL进行推送。为了验证软件更新，物联网设备可以验证更新文件的加密哈希。此外，物联网中的区块链将使系统能够记录元数据，以生成各种物联网处理任务、维护操作和软件更新的不可变历史记录，以确保法规遵从性。这些记录可以与组织中的关键参与者共享，作为遵守所有法律和法规的证据。区块链网络可以是公共的也可以是私有的，组织可以创建只有企业领导和员工才能使用的私有区块链网络，这种区块链网络可以结合认证机制来控制数据访问。为此，组织可以部署基于区块链的智能合约。企业领导可以定义智能合约中员工详细信息的验证条款，以自动化身份验证过程。

虽然物联网中的区块链将使物联网生态系统更加安全，但区块链并不是拯救物联网的“银弹”。区块链的引入将带来多种限制，如可扩展性问题、加密算法的高处理能力和时间要求、增加存储必要性和延迟问题。随着物联网网络的不断发展，这些缺点可能会变得更加严重。因此，开发人员需要在物联网主流采用区块链之前解决这些限制。或者，组织可以部署边缘计算解决方案，以完全避免与区块链相关的问题。通过边缘计算，所有物联网数据将存储在节点上，以减少延迟并保护设备本身的数据。通过这种方法，云和设备交互将只在必要的场景中使用，并提高物联网数据处理的总体速度。