物联网区块链:一项调查
admin
2023-07-03 03:42:41
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这是一篇中国作者撰写的关于区块链的综述文章,想了解区块链的彭宇可以看一下本文,以下是本文的具体信息:





物联网区块链:一项调查


摘要:物联网(IoT)正在将现有产业重塑为以数据驱动决策为特征的智能产业。然而,物联网的固有特性导致了一些挑战,如分散、互操作性差、隐私和安全漏洞。区块链技术为应对物联网挑战带来了机遇。在本文中,我们研究区块链技术与物联网的整合。我们将区块链和物联网的合成称为物的区块链(BCoT)。本文对BCoT进行了深入的调查,并讨论了这一新范式的见解。特别是,我们首先简要介绍物联网,并讨论物联网面临的挑战。然后我们对区块链技术进行了概述。接下来,我们将重点介绍区块链和物联网的融合,并提出BCoT架构的建议。我们进一步讨论了在物联网以及BCoT的工业应用中使用区块链实现5G以外的问题。最后,我们概述了该领域的开放研究方向。
关键词:索引项区块链;物联网;智能合约;工业应用


一、引言


信息和通信技术(ICT)的最新进展推动了传统计算机辅助产业向以数据驱动决策为特征的智能产业的演变[1]。在这一范式转变过程中,物联网(IoT)扮演着连接物理工业环境和计算系统网络空间的重要角色,从而形成了网络物理系统(CPS)。物联网可以支持多种工业应用,如制造业、物流、食品工业和公用事业。物联网旨在提高运营效率和生产吞吐量,减少机器停机时间,提高产品质量。具体而言,物联网具有以下特点:1)物联网系统的分散性,2)物联网设备和系统的多样性,3)物联网数据的异质性和4)网络复杂性。所有这些都带来了挑战,包括物联网系统的异构性、互操作性差、物联网设备的资源限制、隐私和安全漏洞。
区块链技术的出现为克服上述物联网挑战带来了机遇。区块链本质上是一个分布在整个分布式系统上的分布式账本。通过分散共识,区块链可以使交易在相互不信任的分布式系统中发生和验证,而无需受信任的第三方的干预。与中央机构需要验证交易的现有交易管理系统不同,区块链可以实现交易的分散验证,从而大大节约成本,缓解中央机构的性能瓶颈。此外,区块链中保存的每个交易本质上是不可变的,因为网络中的每个节点都将所有提交的交易保存在区块链中。同时,加密机制(如非对称加密算法、数字签名和散列函数)保证了区块链中数据块的完整性。因此,区块链可以确保交易的不可抵赖性。此外,区块链中的每笔交易都可以通过附加的历史时间戳追踪到每个用户。
区块链本质上是物联网的完美补充,具有更好的互操作性、隐私性、安全性、可靠性和可扩展性。在本文中,我们研究了区块链与物联网整合的新范式。我们将区块链和物联网的合成称为物的区块链(BCoT)。特别是,BCoT具有以下优点:
跨物联网设备、物联网系统和工业部门的互操作性,其中互操作性是指与物理系统交互并在物联网系统之间交换信息的能力。它可以通过构建在覆盖点对点(P2P)网络之上的区块链复合层来实现,并在不同物联网系统之间实现统一访问
物联网数据的可追溯性,其中可追溯性是跟踪和验证区块链中保存的数据块的时空信息的能力。区块链中保存的每个数据块都附有历史时间戳,从而确保数据的可追溯性
物联网数据的可靠性是指物联网数据的质量是可信的。它可以通过加密机制(包括非对称加密算法、散列函数和数字签名)实施的完整性来确保,所有这些都是区块链中固有的
物联网系统的自主交互是指物联网系统在没有可信第三方干预的情况下相互交互的能力。这种自治可以通过区块链启用的智能合约来实现。特别是,智能合同中嵌入的合同条款将在满足特定条件时自动执行(例如,违反合同的用户将自动受到罚款)。
虽然BCoT可以使物联网受益,但在充分发挥BCoT的潜力之前,还有许多挑战需要解决。因此,本文旨在对BCoT的最新进展、挑战和开放性研究问题进行深入调查。
A. 本文与现有调查的比较
有几篇已发表的论文讨论了区块链与物联网的融合。例如,[2]的工作展示了一个将区块链用于物联网的智能家居应用。张和文[3]提出了一种基于智能合约和区块链支持P2P交易的商业模式。然而,这些研究对将区块链与物联网(例如,智能家居应用)结合的特定场景过于具体。
最近,一些关于区块链与物联网融合的调查已经发表。特别是,[4]对物联网区块链进行了系统的文献综述,并对一些用例进行了分类。[5]的工作对物联网安全进行了调查,并调查了区块链技术作为解决方案的潜力。Reyna等人[6]研究了区块链与物联网整合的可能性和研究问题。[7]的工作回顾了区块链与物联网在应用方面的整合。参考文献[8]试图对区块链在物联网中的应用进行全面综述。[9]的工作对物联网区块链的应用进行了分类。
然而,大多数现有调查都存在以下局限性:1)没有针对BCoT提出的通用架构;2) 没有研究明确讨论物联网网络以外的5G区块链(然而,这个话题对物联网的发展非常重要);3) 其他重要问题,如智能合同的生命周期,在现有的大多数调查中都缺失了。

Existing SurveysFindings[2]将区块链用于物联网的智能家居应用[3]基于智能合约和区块链技术的P2P交易模式[4]对物联网区块链进行文献综述,并对一些用例进行分类[8]对区块链在物联网中的应用进行全面综述[5]对物联网安全进行调查以及区块链技术作为解决方案的潜力[6]研究了区块链与物联网整合的可能性和研究问题[7]回顾了区块链与物联网在应用方面的整合[9]对物联网区块链的应用进行了分类

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