万物皆矿机:离子链下的物联网与区块链

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如果把物联网和区块链很好地结合起来,区块链最终来说,会成为整个物联网产业的助推器、赋能者。

物联网一直以来被大家看好,也在不断发展,但直至今日没有迎来大规模爆发。从潜力上看,根据美国IDC的数据统计,2015年全球物联网安装设备达到148.66亿台,五年后预计会增加到300亿台。当然,也有其他数据说是目前超过70亿台设备,但不管是哪个统计来源,目前的物联网设备数都超过了全球的人口总数,同时展示出了强劲的增长势头。

但是我们也看到,虽然物联网的概念提出了好多年,但依然没有真正爆发,目前看,只有RFID是相对大规模部署的物联网设施。没有爆发,涉及到很多因素,诸如没有形成好的盈利模式、安全和隐私得不到保护、互操作性差等。

随着区块链的发展,区块链有机会成为物联网的赋能者。物联网应该是与区块链最天然契合的领域之一。比如区块链和物联网都是分布式网络,可以通过区块链的账本技术、token经济体系等解决目前物联网中价值衡量、流通、安全、互操作性等问题。

如果把物联网和区块链很好地结合起来,区块链最终来说,会成为整个物联网产业的助推器、赋能者。

让区块链和物联网能够很好融合起来,需要落地解决方案,目前做区块链+物联网的项目也有一些,其中不乏一些优秀的方案,这是一个不断提出问题、解决问题的过程,也是在不断的实践中上升的过程。

最终来说,物联网要真正爆发必须能够走向主流人群,这需要综合性的底层解决方案。最近蓝狐笔记关注到一家做物联网和区块链结合的项目离子链,它试图通过自己的独有解决方案,来释放消费级物联网的能量,成为物联网的赋能者。

一、离子链的万物皆矿机

离子链提出“万物皆矿机”的理念。什么叫“万物皆矿机”?它是说所有物联网设备一旦接入了离子链网络,即可通过“电离算法”获得挖矿的奖励。

奖励会根据设备功能、数据量、时间及空间多维度进行精确计量,时间维度是指终端受控时长、数据采集时长等;空间维度是指终端或终端集群所覆盖区域。

接入离子链的物联网设备所获得的激励是token离子币。有了离子币对价值的衡量和流通,会激励企业和用户把设备接入离子链,有更好的体验,同时还可获得奖励。

“万物皆矿机”通过token激励体系把行业环节进行了打通,在这个基础上,离子链还提到“一物一币一码”理念,其中“物”是指物联网设备,“币”是指离子币,“码”是指接入离子链网络的物联网设备的唯一识别码。识别码植入到物联网设备中,核心作用是数据与设备的绑定。

离子链引入星际文件系统,实现物联网数据分布式加密存储,掌握私钥的用户拥有数据。另外,存储和交易分离,可以满足海量物联网数据需求,并通过智能合约,逐步实现机器与机器之间的交易。

最后离子链还可以做到向前兼容,对于已有物联网系统,离子链提供软件层面的数据转换、价值提取、工具打包和节点维护。

万物皆矿机,不仅是解决挖矿激励的问题,同样重要的是离子链采用了边缘计算架构。

考虑到未来数百亿计物联网设备接入网络,如果采用云端中心方式处理所有数据,将不堪负重,同时也考虑到很多物联网设备本身计算能力弱的现状,离子链采用了边缘计算架构,能够解决未来极其庞大的数据处理的问题。

边缘计算相对于云计算来说,更靠近物或数据源头,有更好的实时响应,更好的用户体验。

此外,边缘计算对于隐私保护和数据安全也有利。它可以由数据拥有者决定数据的传输边界,实现自主交互,同时,也可以与云计算平台进行无缝对接。

离子链和边缘计算架构契合,可以利用物联网节点的算力等资源,就近完成物联网设备的计算存储的对接需求,满足现实场景下快速响应的需求。

目前物联网很多厂商的技术运营和维护成本非常高。比如,大多数物联网供应商都使用云端服务,一方面有被黑和数据泄漏的风险,二是后端基础架构的维护成本高。

如果物联网供应商使用大公司的云服务,需要向大公司支付大笔费用。另外,对于使用物联网设备的个人用户来说,数据的隐私和安全都得不到保障。

诸如此类的问题,让物联网产业很难在商业上走向成熟,更无法快速爆发。离子链的万物皆矿机和边缘计算等解决方案,有机会解决这些问题,最终推动消费级物联网走向主流人群。

二、离子链下的物联网与区块链的化学反应

离子链是底层技术,它可以参与到消费级物联网的整体发展,成为物联网生态的一部分。也就是说,离子链在消费级物联网下,有丰富的应用场景。下面是其中的一些案例。

1. 创建数据交易市场

数据需求方,比如企业对用户的数据有需求,而拥有物联网设备的用户或者企业可以把设备数据上传到离子链,通过离子币进行价值量化。

支持离子链的物联网设备,一旦数据需求方提出需求,设备拥有者愿意分享数据,可以通过离子链的智能合约,用离子币完成结算。原来无法完成的很多小额数据交易成为可能。

假设用户在购买装有离子链网络的汽车之后,只要用户授权同意TA的数据被数据需求商使用,就能够获得离子币作为回报。用户驾驶汽车所产生的数据,包括行车数据,如地理轨迹、速度偏好、轮胎损耗、油耗等,甚至开车时喜欢听的音乐等都可以作为交易数据。

同时,为了保护用户的隐私,数据通过零知识证明进行匿名分享,也就是数据商可以通过分析得出用户的画像,可以分析用户的行车习惯,但数据商无法知道具体是哪个人的数据。

数据商获得了用户的数据之后,还可以进行车载广告的投放,一旦同意接受,该用户还可以再次获得token的回报。这些token可以支持加油、保养、洗车等。

2. 实现真正的共享经济

区块链让共享经济第一次真正成为可能。互联网时代的共享经济,还没有达到真正的共享阶段,比如自行车共享,更像是自行车租赁经济。

而区块链可以实现去中心化的共享经济。尤其是与物联网设备的结合。离子链支持操作权限的交易,通过智能合约实现设备与设备,设备与人的交互。

比如自行车租赁方面,任何人都可以成为出租人和租车人。自行车车主通过安装智能车锁,租车人和车主通过离子链网络的智能合约可以自动控制车锁的开关,整个过程完成自动完成。同时,可以根据使用时长或里程等条件设置费用,在交易完成后,用离子币进行结算。整个过程,没有任何第三方介入,也没有其他手续费。

除了自行车,未来还有汽车、闲置车位都可以通过离子链实现共享。

3. 安全和隐私保护

关于数据的安全和隐私保护是物联网最重要的部分之一。目前的智能设备数据保存在云端,有被黑和泄漏的风险。另外,物联网设备的数据也往往被厂商获取,通过大数据分析出用户画像,然后进行广告推送。

离子链通过分布式节点存储加密数据,确保数据安全,同时用户获得了数据的控制权,在经过用户授权情况下,可以转化为价值。

4. 边缘计算提升用户体验

离子链采用了边缘计算方式,通过就近部署节点,提高响应速度。比如大型仓储企业部署RFID设备,有私有云的数据中心,但业务扩展到异地新建多个仓库,造成整体管理响应超时,效率降低。这个时候,离子链就派上用场了。在各地仓库部署节点,可大幅减少响应延时问题。

三、离子链的电离算法:价值创造和转移的分层

首先从技术架构上,从宏观层面看,离子链跟不少区块链项目类似,有应用层、服务层,协议层、智能合约层、区块链层、存储层等。

但在表面相似的外表下,离子链有自己的独特之处:独创的电离算法。

电离算法想法来源于一个无机化学原理。无机化学中对盐进行电离后,产生阳离子和阴离子,它们组合之后产生新物质。电离算法把区块链的两个核心功能(价值创造、价值转移)进行分离。跟无机化学的阴阳离子重新组合产生新物质类似,价值创造层和价值转移层跟物联网结合后产生新的模式。

传统的区块链架构把价值产生和转移结合在一起,但它无法满足业务的扩展性需求。离子链让物联网设备成为矿机,每个设备都可以产生价值。

不同的设备产生的价值不同。离子链通过价值创造和转移的分离,可以实现针对不同设备,设置不同的共识算法,这也跟目前物联网设备多样化的现状相关。

这样价值创造层可以根据不同物联网设备特性组合成新的共识算法,同时,统一的共识算法层支持创造出符合离子链规范的统一价值。

价值转移层分离出来之后,也有一个好处,可以专注于价值转移。离子链的各组成部分都可以自由交换价值。

1. 离子链的价值创造体系

离子链的价值产生体系分为四层:价值创造、验证、评估及确认。物联网设备和边缘计算中心结合实现了价值创造。

所有的物联网设备接入离子链之后,都默认离子链共识协议,有离子链的身份标识符(包括厂商信息、设备身份及其他信息等)。所有信息都是以零知识证明的加密方式存储在设备芯片。每个设备相当于一个矿机,产生的数据在经过算法校验后产生离子币,也就是进行了价值的创造。

离子链网络中的物联网设备通过IMQTT协议进行通信。IMQTT协议是在IBM的物联网设备通信协议MQTT协议基础上增加了价值转移内容形成的新协议。

边缘计算中心主要是为了考虑到目前很多的物联网设备计算能力差的现实,在接近物联网设备的位置设置一个中间层计算设备。有了中间层计算设备提供更强大的计算能力,可以让物联网设备接入网络响应更快,实现价值的快速转移。

边缘计算的节点可以弥补物联网设备计算能力不足的弱点,物联网设备把相关数据上传到节点矿机,节点可以根据这些数据按照算法衡量物联网设备产生的价值。

在物联网设备的价值计算完成之后,需要得到价值的验证。验证由物联网设备相关参与方共同完成。验证之后,才能进入价值评估层。

价值评估层主要是对已验证的价值进行校验,确认价值的真伪。也是由相关参与方共同完成,也需要防止双花等恶意攻击。

最后是价值确认。价值确认是把已验证的价值打包,以离子币形式存在于离子链网络中。

2. 离子链的价值转移体系

离子链的价值转移分为六层:应用层、服务层、协议层、智能合约层以及区块链层和数据存储层。

应用层是用户接口层,提供基于HTTP协议的RESTAPI接口调用。物联网设备通过应用层接入离子链网络。离子链采用插件方式,方便接入业务。

服务层则是对离子链内部模块的抽象。服务层提供对外接口,对象是其他程序。协议层提供统一的访问协议,包括共识协议、网络协议、货币互换协议等。

智能合约层是连接区块链和应用的通道。智能合约层包括合约管理和合约接口。合约管理负责智能合约的部署、安装、调试和运行等。合约接口则提供外部系统调用。

离子链也会提供系统合约,包括货币发行协议、钱包合约、设备生命周期合约、厂商管理合约等。

区块链层则是离子链核心层。离子链采用了IPoS算法,是基于石墨烯共识算法的深度优化。石墨烯基于DPoS算法提供通用组件,包括区块、网络、钱包、链接、DPoS算法。

IPoS算法包括选择一组区块生产者和调度生产。选举主要是为了确保利益相关方可以得到控制权。

在正常情况下,离子链区块生产者每3秒钟轮流生成一个区块。不在调度轮次之内产出的区块都无效。在出现不超过节点总数三分之一的恶意节点或故障节点时,会产生少数分叉,但由于多数分叉每9秒可以产生两个区块,少数分叉只能产生一个区块。诚实节点创建的分叉链永远更长。

其他的诚实节点,会从当前分叉中切换到最长链中。离线后重新恢复连接的节点也会自然切换到最长链。

如果发生多数生产者舞弊情况,每个分叉都以2/3多数确认增加。这种情况下,最后不可逆区块算法变为最长链算法。最长链是大多数批准的链,剩余的诚实节点来确定最终链。同时,利益相关方会把这些舞弊者投票替换。

最后区块生产者是按照循环调度出区块,在出N个区块后,生产者集合进行洗牌,以确保形成多个相同数量生产者分叉时,可以打破平局。

IPoS算法的安全性主要在于它选择区块生产者和调度生产的算法。它运用赞成投票确保拥有50%有效投票权的人也不能独自挑选区块生产者。IPoS算法可以实现平均1.5秒内以99.9%的确定性确定交易。

离子链数据存储基于IPFS和BigChainDB两种方式。IPFS存储合约数据、交易记录等。为了存储物联网的业务数据,离子链引入BigChainDB,可实现去中心化控制、防篡改、创建传输数字资产。

四、离子币的价值根基

离子币是离子链的价值存储和流通的载体。它主要用来奖励设备和数据接入方,每年会根据数据接入量的增长而增长,有总量限制。

物联网设备的拥有者可以通过接入离子链网络,上传加密存储的数据,获得离子币的奖励。

而从离子币的消耗来看,对物联网设备产生的价值数据有需求的厂商会愿意购买离子币,通过支付离子币获得设备的数据,通过数据分析获得商业的利益。

企业也可以通过提供基于离子链网络的服务获得离子币的收入,这个时候,用户则可以用离子币来购买企业提供的服务。

离子币是用途代币,除了设备挖矿、节点记账获得奖励之外,还有其他行为可以获得奖励。比如作为运行数据查询、统计、分析智能合约的消耗,运行智能合约的节点会得到奖励;作为运行离子链的DApp的gas,运行去中心化应用所调用的API节点将得到跟API运行消耗所对应的奖励。离子链上物联网设备通讯消耗代币,记账节点获得相应奖励。最后,它还可以是一种权利代币,根据币龄,作为持币人有权利按权重推选理事会和见证人。

离子币的价值源自于接入设备数量和所产生的价值数据数量。接入离子链网络的物联网设备越多,所产生的价值数据越多,离子币的需求就越大,只有物联网设备的规模达到一定的程度,企业才会有意愿来购买离子链上的设备数据。

随着整个生态的发展,离子链上运行DApp和智能合约需要消耗越来越多离子币,越来越多的转账也需要消耗大量的gas,这也会导致离子币需求的增加。

最终来说,离子币的价值还是根基于它与物联网结合的深度和规模。

五、结语

目前的物联网虽然充满希望,但也有些尴尬,主要是面临落地问题,比如设备之间不互通、数据无法价值化、价值无法流通、安全和隐私难以保证、中心化云计算部署和维护成本高、设备本身计算能力参差不齐,这些都让物联网的实际影响力远没有想象那么大。

区块链不仅实现无须中间方的信任,而且还可借助token经济体系量化小微数据的价值,让价值快速流通成为可能。区块链在实现隐私安全方面也有技术优势:把数据保存在分布式的节点,解决了云端数据可能的泄漏或被滥用的问题,智能合约可以降低交易的成本,不用担心费用被中心化公司占用,通过token体系实现价值流通和变现等。

最后,通过共识机制的改进和分布式计算等方式,能够以较低成本解决物联网大规模扩张等问题。

而离子链在跟物联网的结合中,提出了自己的独特方案,通过边缘计算和电离算法,可以让任意规模和任意类型的物联网节点接入,让“万物皆矿机”成为可能,同时,通过电离算法,让价值创造和价值转移分层,最终让基于物联网特性的设备有机会实现大规模的价值衡量和价值转移,让物联网不仅仅实现了信息的联通,更重要的是有机会实现大规模的价值转移。

一旦数百亿计的物联网设备最终实现价值的创造和转移,那么物联网的价值会产生巨大的爆发,之前所有无法计量的价值都会凸显出来,隐藏的是巨大的数据金矿,这将是区块链带给人类社会最壮观的贡献之一。

离子链团队在区块链和物联网方面都有资深背景,比如CEO刘涛是前指旺金科CTO,指旺区块链和物联网团队创始人,技术总监冯翔与首席架构师吴寿鹤是为数不多的Hyperledger中国籍核心开发者,产品总监虞寒丹有十多年物联网产品设计经验等。期待离子链快速落地,推动物联网最终走向主流人群。

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蓝狐笔记,人人都是产品经理专栏作家,微信公众号:lanhubiji。

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  1. 离子链的边缘计算模式和物联网的边缘计算有冲突吗

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