如何使用 Raspberry Pi 向 Tangle 发送交易

IOTA 是一种加密货币，其特性最适合支持最具挑战性的物联网应用程序。本文展示了一个普通且廉价的 Raspberry Pi，尽管计算资源有限，但能够生成有效的 IOTA 交易。

在多元化和拥挤的加密货币世界中，IOTA 已经占据了绝对重要的地位，成为支持物联网应用的理想加密货币。与比特币和其他类似加密货币（如以太坊）使用的区块链架构相比，IOTA 基础设施提供的优势可总结如下：

高交易率：确认交易所需的时间非常短，并且随着网络的增长而减少。

可扩展性：随着存储在加密货币基础设施（所谓的缠结，一种特殊形式的有向无环图）中的交易的增长，以延迟和交易率表示的整体系统性能得到提高。

效率：在 IOTA 中，没有采矿，因此没有加密矿工。为了验证交易，不需要像比特币和区块链那样的高计算能力。即使是一个足够好的嵌入式系统也可以连接并发送交易到 IOTA 网络，为物联网领域的无数应用打开了大门。

安全性：IOTA 集成了复杂的安全机制，能够检测欺诈用户的存在，这些欺诈用户试图通过输入无效交易来破坏 Tangle 的完整性。重要的是，这些技术不会对网络性能产生任何影响，尤其是对交易率的影响。

小额支付：没有挖矿和创建小额交易（又名小额支付）的能力，使 IOTA 能够有效地管理 M2M 和物联网应用程序，其中低延迟和减少（甚至零）交易费用是强制性要求。

本文介绍的项目旨在演示嵌入式、廉价且广泛使用的硬件平台（例如 Raspberry Pi）如何连接到 IOTA 网络并生成可以成功存储在 Tangle 上的有效交易。当然，这个用例可以在物联网领域有多种应用。例如，想想自动售货机，其中的交易与用于提供咖啡或小吃的小额支付相关联。相同的概念证明可能适用于运输部门，其中 IOTA 交易可用于购买旅行车票。

项目概述

该项目使用 Raspberry Pi 3 B/B+ 板从 DHT22 传感器实时采集空气温度，并在 DevNet Tangle 上每分钟发布一次。DevNet 是一个专门为需要测试和调试基于 IOTA 的应用程序的开发人员创建的网络。为了验证每个事务是否已成功存储，应用程序订阅 DevNet 节点上可用的事件队列（ZMQ），以便在 DevNet Tangle 上记录数据时通知它。应用程序工作流程如图 1所示。Raspberry Pi 和 IOTA DevNet Tangle 之间的通信将通过 IOTA Javascript 客户端库执行。DHT22 传感器将通过一个用 Python 开发的特定 Adafruit 库进行管理。

图 1：应用程序工作流程

项目实施所需的组件清单如下：

Raspberry Pi 3 B/B+ 板（或更高版本）。我们建议使用此版本，因为它包含访问 Web 所需的无线以太网连接（Wi-Fi）以及 DevNet URL。

容量至少为 8 GB 和高读/写数据速率的 microSD 存储卡

DHT22（或 DHT11）温度和相对湿度传感器。DHT11 与 DHT22 引脚对引脚兼容，但提供的测量精度较低。

适用于低功率应用的 10-kΏ 电阻器

一些杜邦跨接电缆

面包板

硬件设置

硬件设置包括创建 DHT22 传感器和 Raspberry Pi 板之间的连接，使用上面列出的组件并参考图 2。如图所示，DHT22传感器有四个引脚（其中一个不外接），需要连接树莓派板的电源引脚（3.3V和GND）和一个用作GPIO引脚一个数据传输引脚（在我们的特定情况下，我们选择了 GPIO 4）。

图 2：接线图

图 3：连接所需引脚的详细信息

为方便读者，图 3显示了 Raspberry Pi 3 GPIO 连接器的布局（它与属于同一系列的其他电路板引脚对引脚兼容）。连接所需的引脚在蓝色框中突出显示。表 1总结了相同的连接。

表 1：连接的详细信息

软件设置软件设置

的第一步包括准备带有 Raspbian 操作系统映像的 microSD 存储卡。首先，我们需要下载并安装与我们PC上安装的操作系统兼容的Raspberry Pi Imager工具版本。1 图 4显示了下载 Windows 版本时提及的屏幕截图。同样的工具也可用于 Ubuntu 和 macOS。

图 4：Windows 版 Raspbian Pi Imager 下载

然后我们可以启动应用程序，选择 Raspbian 作为操作系统并选择图像目标（SD 卡）。最后，只需单击写入按钮（图 5）。

图 5：SD 卡编程

将 microSD 卡插入专用的 Raspberry Pi 插槽后，我们现在可以进行首次启动了。我们将按照树莓派官网提供的说明启用 SSH、 2 VNC、3和 Wi-Fi 连接，4 。这样，该板将能够连接到互联网并通过 SSH（或 VNC 查看器）远程访问，而无需键盘、鼠标和显示器。像往常一样，每次安装新的操作系统映像后，建议更新软件包并升级发行版，发出以下命令：

sudo apt 更新

sudo apt 全面升级

下一步是安装 Node.js 和 npm（节点包管理器）。当前可用的 Node.js 版本是 LTS 12.6.1，其中包括 npm 6.13.4（图 6）。

图 6：Node.js 的 LTS 版本还包括 npm。

安装所需的命令如下：

curl -sL https： //deb.nodesource.com/set.。. | 须藤重击——

sudo apt install nodejs

然后我们可以通过以下命令测试正确的安装（图 7）：

节点-版本

图 7：如何检查 Node.js 和 npm 是否正确安装

从软件的角度来看，该应用程序基于提供给 IOTA.org 社区的贡献，作者对6进行了重大修改，将其适应 DHT22/11 传感器（便宜且易于获得）以代替原始的 Enviro Phat 传感器板。让我们首先克隆树莓派内存卡上原始应用程序的 git 存储库：

git clone https://github.com/iota-commun…

然后通过 npm 安装依赖项：

cd raspberrypi-pubsub

npm 安装

我们现在可以安装传感器管理所需的 Adafruit 提供的库：

git clone https://github.com/adafruit/Ad.。.

cd Adafruit_Python_DHT

须藤 python setup.py 安装

要完成软件设置，只需将本文附带的文件复制到 raspberrypi-pubsub 文件夹即可。为此，您可以使用 FileZilla，通过 SFTP 协议（SSH 文件传输协议）访问 Raspberry Pi。

运行和测试

要运行应用程序，请输入以下命令：

cd raspberrypi-pubsub

节点索引.js

应用程序将从 DHT22 传感器获取温度测量值，准备 IOTA 事务，最后检查它是否已成功传输到 DevNet Tangle。所有操作都记录在控制台上，如图 8所示（获取的温度为 23.3°C）。

图 8：应用程序的日志

在 Tangle 上发送的交易是不可变的：一旦创建，就永远无法更改。要检查我们的应用程序创建的事务是否在 DevNet Tangle 上，只需复制哈希字段的值（对应于 index.js 源文件中的 dataLocation 字符串）并将其粘贴到 DevNet 资源管理器的搜索栏中。7在这个页面，如图9所示，我们可以看到交易已经被正确接收并确认，消息payload指示正确的温度（23.3°C），交易的金额值为0 IOTA。