物联网作为新一代信息通信技术高度融合、全面应用的典范，与经济社会深度融合，深刻改变着生产活动、社会管理和公共服务。随着物联网技术在各行业的普及和深入，人类社会正在进入“万物互联”的新时代，可穿戴设备、智能家电、自动驾驶汽车、智能机器人等新设备数以百亿计。将会接入网络，这也使得物联网成为当今世界技术创新最活跃、应用空间最广阔的领域之一。
云计算、大数据、新一代移动通信技术、智能感知和工业应用相互交织，激荡融合，不断激发创新活力，成为物联网发展的新动力。区块链技术作为国内外关注的焦点技术之一，可能会对未来的技术创新和产业变革产生重要影响。如何在物联网中定位和应用区块链技术，值得进一步思考和探讨。
区块链技术及其应用
区块链的概念最早是由笔名中本聪在2008年底发表于比特币论坛的一篇论文中提出的。本文中的区块链技术是构建比特币数据结构和加密传输交易信息的基础技术，实现了比特币的挖掘和交易。
区块链是分布式数字存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的综合应用。从狭义上讲，区块链是一种将数据块按照时间顺序以有序的方式组合起来的链式数据结构，是一种不能被密码学篡改或伪造的分布式账本。从广义上讲，区块链技术是一种全新的分布式基础设施和计算范式，它使用区块链数据结构来验证和存储数据，使用分布式节点一致性算法来生成和更新数据，使用密码学来保证数据传输和访问的安全性，使用智能契约来编程和操作数据。与传统的数据库技术相比，区块链有三个特点：第一，数据不可篡改；第二，系统集体维护；第三是信息的公开透明。同时，与传统数据库技术相比，目前的区块链技术数据吞吐量小，读写延迟大，更适合低频小数据的可靠存储和处理。
从现有区块链的技术应用来看，区块链基础设施一般由数据层、网络层、共识层、激励层、契约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据块以及相关的数据加密和时间戳技术；网络层包括分布式组网机制、数据传输机制和数据验证机制。共识层主要封装网络节点的各种共识算法；激励层将经济因素融入区块链技术体系，主要包括经济激励的分配机制和分配机制；契约层主要封装各种脚本、算法和智能契约，是区块链可编程特性的基础；应用层封装了区块链的各种应用。在该模型中，基于时间戳的链块结构、分布式节点的共识机制以及灵活可编程的智能契约是区块链技术最具创新性的技术环节。
全球区块链应用探索非常活跃，总体来说还处于小规模的概念验证阶段。目前区块链技术的应用主要集中在两个方面：
首先是在不同机构或个人之间没有相互信任和中介的情况下，实现数据的直接交换。区块链技术起源于比特币，是比特币的底层数据存储技术。因此，金融是最热门的区块链应用领域。美国Ripple公司早在2012年就引进了区块链技术，为多家银行提供跨境转账、清算和支付服务。美国Ripple公司与SWIFT(环球银行间金融电信协会)等传统渠道相比，可以节省1/3的手续费，将跨行对账等操作时间从数天减少到数秒。区块链在数字货币、支付结算、证券交易、相互保险等金融场景的应用也受到高度重视。此外，在能源领域，美国公司Brooklyn MicroGrid等采用了区块链技术，智能电网的用户可以灵活交换电力资源，无需通过电力公司。在医疗领域，瑞士公司HealthBank和美国公司Gem利用区块链技术存储医疗数据，帮助许多医院和医疗机构直接交换电子病历。
第二，它用于重要数据的保存和可靠存储。利用区块链不可更改的特性，重要数据(如所有权、协议、票据等法律文件)的保存成为应用探索的热点。目前，爱沙尼亚、格鲁吉亚等国政府正在尝试利用区块链技术对重要资产进行登记，并开展了土地登记、商业登记和电子税务等重要信息的登记工作。美国法律服务公司Pryor Cashman推出数码产品(如音乐、视频等)交易平台“专论”。)，并采用区块链技术解决数字艺术品的所有权和认证问题。国内网站“保全网”通过区块链技术对互联网金融平台保险业务中的身份信息、经营记录、保险凭证等电子数据的真实性进行认证，并与公证处、司法鉴定中心对接，可提供公证书、司法鉴定报告等服务。
区块链技术在物联网中的应用探讨
应该说，区块链的核心价值是通过程序算法建立公开透明的规则，并在此基础上打造信任网络，保证点对点用户之间的信任和交易安全。这就摒弃了传统的集中式第三方机构，省去了统一的账簿更新和验证环节。随着物联网规模的不断扩大和百亿设备“巨系统”的构建，物联网面临着安全和隐私保护、数据真实性保障、系统可扩展性和信息共享等一系列挑战，区块链技术的应用空间非常广阔。总体来说，区块链技术在物联网中的应用主要在以下三个方面。
物联网的核心思想是通过传感器等传感设备将物理世界的隐性数据转化为显性数据，然后从显性数据中获取客观世界的运行规律和相关知识。物联网作为物理世界在网络信息空间的投影，在生成、传输和处理过程中对数据的真实性有着更高的要求，这也是区块链技术在物联网中可能应用的主要方向之一。在产品溯源、车联网等领域有着广阔的应用空间。
以产品溯源为例。产品溯源是物联网技术的重要应用领域之一。目前广泛应用于农牧产品溯源、工业生产原料及零配件溯源、消费品防伪等。实现这一点的主要途径是给可追溯的产品分配一个唯一的标识(可以是RFID标签、二维码等形式)，并关联产品的相关信息(如产地信息、生产企业信息等。)在logo里。购买产品的企业或消费者可以通过识别设备(如RFID阅读器、移动p
区块链科技构建的追溯链具有数据公开透明、不可伪造、不可篡改、不可撤销的特点，可以从技术上解决产品数据的真实性问题。在这个追溯链中，所有的生产商、经销商、零售商和监管部门都可以基于追溯链共享各个环节的数据，有效解决了当前产品追溯中的数据可能在某个环节被篡改，导致整体数据失真的问题。此外，在车联网的V2X交互过程中，为了保证车辆间即时性和不确定性较高的路况信息的可靠传输，避免数据信息真实性导致的失效，还可以利用区块链技术构建“路况链”，保证信息的透明可靠传输。
区块链技术增强物联网系统的安全性
随着万物互联时代的到来，物联网的安全威胁日益突出。物联网节点分布广泛；物联网由于数量庞大，应用环境复杂，计算和存储能力有限，其安全性相对脆弱。随着物联网在工业、能源、电力、交通等国家战略性基础产业的应用。一旦出现安全问题，将会造成不可估量的损失。从伊朗地震网病毒攻击核设施事件、2015年底乌克兰因木马导致局部停电事件，到2016年美国因木马控制互联网终端导致互联网瘫痪事件，物联网的安全问题日益凸显。与安全相关的，还有物联网的数据隐私保护。随着物联网平台的发展，如何保证物联网中的数据隐私是行业用户迫切需要解决的问题之一。无论是安全还是隐私保护，物联网仍然使用互联网或通信网络中常规的安全保护技术和手段。这种“嫁接”没有充分考虑物联网本身在安全和数据隐私保护方面的具体要求，难以应对物联网设备数量大幅增加带来的可扩展性问题。物联网的安全风险和安全需求如图2所示。
图2物联网的安全风险和安全需求
区块链技术的应用可以在一定程度上提高物联网的系统安全性，目前在以下几个方面发挥着重要作用。
1.物联网节点合法身份的识别。由于物联网中传感设备的计算和存储能力有限，很难在传感设备上应用复杂度高、对节点性能要求高的安全措施，仿冒风险大。区块链的验证和共识机制有助于识别合法的物联网节点，避免非法或恶意的物联网节点或设备的访问。
二。物联网数据的隐私保护。集中式物联网方案通过平台收集和处理感知的数据。对于接入物联网平台的行业用户来说，面临着物联网平台未经许可存储和转发涉及用户隐私的物联网数据的问题。区块链带来的分布式、去中心化的结构，以及对所有传输数据加密的方式，将有效解决这个问题。
第三，物联网网络基础设施安全性的提升。无论是构建在互联网上的物联网应用，还是物联网专网，其网络基础设施中的集中式服务提供设备都是安全攻击的重点。比如用DDOS攻击互联网DNS服务器，或者用DDOS攻击基站或者核心路由器，都会造成网络瘫痪。利用区块链技术将集中式服务转变为分布式服务，可以有效防止对关键核心网络基础设施的攻击。
区块链技术改变物联网的信息交换模式
物联网的发展将带来数百亿的设备，这些设备将属于不同的平台，形成集中式的设备连接结构。不同的设备单方面获取用户的状态信息，但由于它们属于不同的服务提供商和不同的平台，设备之间无法交换或交易直接的信息。在现有的物联网信息交互模式下，设备之间的信息交互需要通过设备所属的平台进行(当然，信息交换的前提是设备所属的服务提供商达成协议)。这种信息交换模式不仅效率低下，还需要服务提供商之间的协议，以及平台间互联技术的支持。物联网现有的信息交换模式如图3所示。
图3物联网现有信息交换模式
区块链技术在物联网设备商的部署，可以快速有效地建立设备间的相互信任和交易网络，推动物联网信息交换模式从平台间的交换向设备间点对点的信息交换或交易方式转变。去中心化的数据信息流将能够快速准确地关联相关信息，碎片化的信息将形成系统化的信息，能够更准确地反映客观世界的运行状态，促进业务和应用创新，为物联网的发展开辟新的空间。
区块链技术在物联网应用中面临的挑战
虽然区块链科技在物联网领域有着广阔的应用场景，但也要看到，区块链科技还处于发展初期，主要应用场景主要是金融和记账，其先进技术正在逐步向其他领域拓展。因此，在区块链向物联网扩张的过程中，我们也应该考虑它所面临的挑战。这些挑战包括但不限于以下三点。
1.区块链技术的部署和实施需要多个节点的参与。然而，物联网节点设备的存储和计算能力普遍有限，组网能力较弱。因此，如何在物联网节点部署区块链技术，物联网中是否应该采用分层的区块链架构，现有的区块链技术有哪些方面需要增强，都是需要考虑的问题；
第二，很多物联网应用对实时性要求很高，比如车联网服务。然而，现有的区块链共识机制普遍存在延迟较大的问题(特别是随着节点规模的扩大，延迟可能会进一步增加)。共识延迟可能会造成反馈延迟和告警延迟，无法满足现有物联网应用的需求，需要在技术上进一步完善。
三。目前，区块链在互联网中的应用仅在一定范围和有限节点内进行。然而，一旦区块链应用于物联网，节点数量将呈几何级数增长，其对关系数据的频繁查询请求将对现有的链式数据架构提出非常严峻的挑战。
当今，全球新一轮科技革命和产业变革正在兴起，网络信息技术正以前所未有的速度转化为生产力，深刻改变着全球格局。物联网前景广阔，面临难得的历史机遇，也面临诸多挑战。区块链技术在物联网中的应用，可以在一定程度上解决物联网面临的问题；同时，物联网提出的新需求也将为区块链技术的发展注入新的活力。