邊緣計算融合區塊鏈：物聯網的下一個風口？

全球技術地圖

創新丨前沿丨科普丨資訊

物聯網中邊緣計算與區塊鏈的結合是大勢所趨，但需要解決安全、計算資源分配不均，及監管諸多問題。

物聯網中邊緣計算與區塊鏈的結合是大勢所趨，但需要解決安全、計算資源分配不均，及監管諸多問題。

邊緣計算與區塊鏈是當前物聯網領域火熱的關鍵詞。但相較於業界的火爆，政府始終保持著比較審慎的態度，截至當前，中央還沒有正式推出相關重大戰略。邊緣計算和區塊鏈都具有去中心化傾向，物聯網作為智能製造的重要領域如何應對是政策評估和戰略發展的標杆性問題。

傳統物聯網將被淘汰

伴隨著近年來通用計算機設備的飛速發展，各類自動化的智能設備開始進入人們視野，背後是廉價感測器和控制設備的爆炸性增長。國際市場調研公司Gartner稱，2017年全球物聯網設備數量約達84億，比2016年的64億增長31%。設備的海量增長，制約傳統物聯網發展。

傳統物聯網系統基於伺服器/客戶端的中心化架構。即所有物聯設備都通過雲實現驗證、連接和智能控制。

中心化的物聯網架構存在三個問題。

一是雲計算成本，例如在家庭應用場景下，兩台家電相距不到一米，也需要通過雲端進行溝通。數據匯總到單一的控制中心，企業所銷售的物聯設備越多，其中心雲計算服務支出的成本會越大。由於終端物聯設備競爭愈加激烈，利潤走低，中心計算成本矛盾會越來越突出。

同時，中心化的數據收集和服務方式，無法從根本上向用戶保證數據會合法使用。用戶的數據保護完全依靠企業單方面的承諾，難以進行有效的監管。

第三，中心化物聯生態系統中，一個設備被攻陷，所有的設備會受到影響。例如《麻省理工科技評論》2017年所指出的殭屍物聯網，可以通過感染並控制攝像頭、監視器等物聯設備，造成大規模網路癱瘓。

邊緣計算能帶給物聯網什麼？

邊緣計算是分散式計算技術的一種，是在靠近物聯設備終端的位置上進行數據處理的方法。通俗講，可理解為設備大部分情況下不用連接雲平台，通過局部數據計算就可以實現物聯設備的智能控制。

邊緣計算將數據處理從雲中心轉移到網路邊緣，計算和數據存儲可以分散到互聯網靠近物聯終端、感測器和用戶的邊緣，不僅可以緩解雲帶寬、計算等壓力，還可以優化面向感知驅動的網路服務架構。例如家裡的空調、熱水器與冰箱、安防攝像頭等可以通過邊緣計算進行協調運行，即使是在連接不上雲伺服器的情況下，也能確保最佳的節能和服務狀態。

第三方數據分析機構IDC預測，到2020年，全球將有約500億的智能設備接入互聯網，其中主要涉及智能手機、人體穿戴設備、個人交通工具等，其中40%的數據需要邊緣計算服務。由此可見邊緣計算有著強大市場潛力，也是當前各服務商爭奪的熱點。

但邊緣計算與物聯網結合存在計算力通用性、付費模式和數據安全三個問題，邊緣計算當前只是雲計算的補充。以個人邊緣計算為例，首先是移動場景切換問題，個人在家的時候主要是在一個計算伺服器就可以覆蓋的範圍內，但如果出去跑步、逛街等就涉及到不同邊緣計算伺服器的交互切換問題，如何能實現最優？

邊緣設備計算力通用性也是難點，例如如何利用洗衣機多餘的計算力來計算冰箱的數據?

第三是付費模式的問題，邊緣計算將原來的集中雲付費分散到了網路邊緣領域，其中涉及多廠家設備協同參與，那麼如何計費?同時，原有集中雲服務模式下需要收費的服務在邊緣計算場景下可能出現多種替代性方案，如何計價?

最後是安全問題，邊緣計算的分散式多終端協同數據服務模式會帶來全新的安全問題，原有的雲計算集中防禦機制能否適應新的邊緣計算應用?從應用場景看，邊緣計算目前是雲計算的重要補充，未來的走向還未知。

區塊鏈結合物聯網的現實挑戰

區塊鏈技術與物聯網的結合面臨服務託管、計算性能、響應時間和海量存儲等方面的挑戰。

首先是數據量與系統性能的問題。區塊鏈的智能合約在原理上要求每個人都有一本完整的賬本，並且有時需要追溯每一筆記錄。因此用戶規模越大，對系統運行性能的要求就會越高，系統整體效能優化難度越大。

其次是計算能力和響應時間的問題。分散式對等計算的時延問題已經是當前公認的難題。此外基於區塊鏈的設備對等海量數據存儲的挑戰。理論上分散式賬簿需要存儲在節點本身，這對現有物聯網終端而言基本上不可能實現。

區塊鏈與物聯網的結合需要應對服務商可信度、認證安全和法律監管缺失三大風險。

一方面，任何由中心化組織提供的技術服務，其可信度不會超過組織本身的信譽。區塊鏈服務商也難逃以人為基本單元的中心化組織本身的規律。目前各大IT公司都在爭相開發區塊鏈相關的框架體系和應用，但當前處於區塊鏈技術的初級階段，即使是IBM等國際大公司所提供的區塊鏈物聯網相關應用案例也處於探索階段。當企業或者個人選擇區塊鏈服務時，服務商本身的可信程度依然是最重要的因素。

另一方面是認證安全問題。當前區塊鏈基於公私鑰密碼體系保證每個人都有自己唯一的私鑰。在去中心化的狀態下，如果私鑰丟失，用戶將無法證明「自己」是「自己」，造成的損失將無法挽回。而在中心化的體系中，如銀行卡等的遺失可以前往銀行營業點進行處理，並不會導致賬戶控制的資金或數據的完全損失。而且，用戶在區塊鏈中是透明的，會給用戶帶來隱私安全方面的隱患。

另一個重要的風險是法律監管的缺失。區塊鏈發展至今仍然是一個全新的領域，沒有任何法律或監管規則，這給物聯網製造商和區塊鏈服務提供商帶來了前所未有的自由度，也同時給用戶帶來了更多不確定性。

「去中心化」作為區塊鏈的核心優勢已在過去十年中被不斷強調。但區塊鏈技術發展至今，我們發現依然存在一個三元悖論：去中心化的區塊鏈體系中，受制於現有的計算能力，區塊鏈的安全性、低成本、易用性三者只能兼顧其二。

要解決上述問題，一個相對可行的辦法就是請服務商(中介)進行委託管理，或者直接使用區塊鏈服務商的平台。因此，在區塊鏈參與個體計算力不對等的情況下，區塊鏈的「去中心化」會轉變成「去中介化」的問題。而在國家層面上，政策落腳點是在區塊鏈平台還是在區塊鏈本身?這依然需要時間觀察。

邊緣計算與區塊鏈融合

是物聯網的下一步

物聯網終端設備有限的計算能力和可用耗能是制約區塊鏈應用的重要瓶頸，但邊緣計算可以解決這一問題。以移動邊緣計算為例，移動邊緣計算伺服器可以替終端設備完成工作量證明(Proof-Of-Work)、加密和達成可能性共識等計算任務。

邊緣計算與區塊鏈融合能提高物聯設備整體效能。以物聯網設備群為例，一方面移動邊緣計算可以充當物聯設備的「局部大腦」，存儲和處理同一場景中不同物聯設備傳回的數據，並優化和修正各種設備的工作狀態和路徑，從而達到場景整體應用最優。

另一方面，物聯終端設備可以將數據「寄存」到邊緣計算伺服器，並在區塊鏈技術的幫助下保證數據的可靠性和安全性，同時也為將來物聯設備按服務收費等多種發展方式提供了可能性。

所以，物聯網中邊緣計算與區塊鏈的結合是大勢所趨。

邊緣計算與區塊鏈的融合需要解決安全、計算資源分配不均等問題。在邊緣計算應用場景下，受邊緣計算伺服器實際計算力的限制，在具有私有性的物聯網體系中，比較現實可行的方法是採用「白名單制」。即免去「挖礦」達成共識機制過程，但是如果有設備冒充物聯網終端白名單設備與移動邊緣計算伺服器進行交互，則很容易引發安全問題。

另外，因為移動物聯設備本身PoW能力較弱，或者根本不具備挖礦能力，所以需要通過移動邊緣計算伺服器進行。那麼在多物聯終端委託統一邊緣計算伺服器進行計算時，資源如何分配?通過什麼樣的共識機制能實現最優?目前相關研究較少。

審慎監管智能製造去中心化

一是演算法和物理設備權責體系如何界定？以往的權責體系落腳到實際物體上。但按現在的發展趨勢，物理設備逐步演化為演算法的執行單元，而決策系統與終端本身開始分離。例如裝載優步自動駕駛系統的沃爾沃汽車撞死行人後，是自動駕駛控制演算法提供商的責任還是沃爾沃汽車感測器的責任？當前軟體服務和硬體供給已產生明顯的分離趨勢。但相應的監管、權責標準卻並不清晰，與之相關的利益報酬機制也不明確。這會直接影響智能製造的升級和發展。

二是智能製造標準制定思路是否應該轉變？技術高速發展導致很多標準制定出來就已經滯後於現有技術發展。特別是在基於區塊鏈的智能合約體系大面積滲透的驅使下，各國政府都面臨類似問題。在面向未來的智能製造發展中，是否可以將標準制定權放回市場，讓其在技術發展競爭中自然產生呢？什麼技術標準需要由市場決定？什麼標準需要由政府主導？需要有更明確的界限。

三是5G會給邊緣計算、區塊鏈和物聯網帶來什麼衝擊？5G是第五代移動通信技術的簡稱，理論上5G下載速度能達到1.25GB/s(實際速度有差異)。基於5G的基礎網路通信體系會引發什麼樣的技術連鎖反應？當前依然是未知的，在政策層面更是需要謹慎觀察。

總之，要評估邊緣計算與區塊鏈是否為物聯網發展帶來風口，除了考慮以上提到的問題，更要從數字中國大時代背景和政府戰略決策的謹慎態度去考慮。進入數字時代後，計算力分配不均的問題上將會愈發明顯。

作為政府要考慮計算力效率的問題，在政策制定和監管上也會考慮公平問題。這是政府保持審慎態度的重要原因。否則，在不久的未來，弱勢人群將面臨得到的計算力服務還不如富人家中一個冰箱的現實。

轉自丨全球物聯網觀察

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！