區塊鏈技術在工業物聯網中的應用

謝欣岳 孫長江

（新疆金牛能源物聯網科技股份有限公司 新疆維吾爾自治區克拉瑪依市 834008）

近年來，我國在經濟發展的過程中，越發的重視區塊鏈技術的發展和優化。通過在物聯網之中使用區塊鏈技術，能夠通過點對點的方式進行數據傳輸。如果使用了區塊鏈的網絡傳輸方法，那么在進行互聯網運行過程中，就不會引入大量的數據處理器以及軟硬件設備的更新等相關的各種操作。通過將區塊鏈技術進行充分的應用，能夠讓各個物聯網設備的使用者通過加密的方式進行數據傳輸，能夠有效的降低物聯網的使用成本。5G 技術的推廣和應用，能夠有效地促進區塊鏈在物聯網中的使用和推廣，在這個環節中是非常重要的。但是目前在關于5G 技術推動區塊鏈在物聯網中的應用相關的研究是比較少的，面對這樣的現象，就需要采取有效的方式進行研究和分析。例如可以加強區塊鏈的安全性，將網絡進行優化和改善，構建起自動化的運行體系等等。本文主要對5G 技術推動區塊鏈在物聯網中的應用進行了分析，具有較為重要的意義和價值。

1 區塊鏈技術特點

區塊鏈技術主要就是通過使用區塊鏈模式的結構來將數據進行驗證和存儲，利用分布式的一致性共識算法來生成相應的數據，并且將數據進行更新。通過使用密碼學的方式，能夠保障數據方位以及數據傳輸過程中的安全性。區塊鏈技術在應用的過程中具有獨特的架構，所以就具有數據可追溯以及安全等相關特點。區塊鏈技術具有去中心化的特點，在分布式系統結構中，區塊鏈數據的記賬以及維護、傳輸等各個相關過程都是其中的一部分。區塊鏈技術具有數據可追溯的特點，通過將區塊鏈技術進行使用，能夠讓全網中的所有節點都使用時間戳的結構來存儲各種各樣的數據。在數據存儲的過程中，可以將記錄的數據寫入到區塊時間之中，有利于將數據用來驗證和追溯。區塊鏈技術還具有可編程的特點，用戶可以使用區塊鏈代碼系統來編寫出相應的智能合約，或者去中心化的應用。區塊鏈平臺能夠充分的將圖靈完備的腳本語言進行提供，讓用戶來進行隨意使用，組成具有較強精準性的智能合約或者交易類型。區塊鏈技術具有安全可信的特點，該項技術主要使用了非對稱密碼學的原理來進行相關交易的簽名。不僅如此，還利用了分布式系統中各個節點的工作量來證明等共識算法形成的算力，能夠有效地抵御各種基本的外部攻擊。從而保障區塊鏈中的數據不會被篡改和偽造，從而提高數據傳輸和存儲的安全性。

工業物聯網的發展是智能制造的重要技術基礎，工業物聯網體系結構主要是由目標對象與服務提供與等各個方面組成的，在原料、流水線等方面進行了應用。在應用的過程中，流水線等對象會被感知控制域中的傳感器或者標簽進行識別，從而將在生產和運輸等各個環節中的相關信息進行全面的獲取。在感知控制欲所收集到的各種數據，會通過物聯網網關進行傳送，進入到相應的服務提供域中。服務提供域主要就是涵蓋了資源配置平臺以及資源優化平臺等等能夠快速而有效地提供遠程監控以及安全生產相關的服務。運維管控域能夠保障工業物聯網的其他域是穩定可靠的，也就是說，主要是保障工業安全監督管理平臺和運維管理平臺的安全可靠性。資源交換域的建設需要充分掌握到工業物聯網系統和其他系統在發展中的實際需求，實現資源的有效交換和共享。用戶與主要就是為了讓用戶能夠連接到工業物聯網之中的一種服務接口系統，主要的用戶就是制造商以及供應商、客戶等。

在工業物聯網中使用了大量的技術，其中就包含了傳統的數據采集技術以及相關的理技術，作為其中的底層核心技術。目前在實際應用的過程中，這些傳統技術存在著大量需要進行解決的問題，目前在工業物聯網中所使用的相關傳統技術，在以下幾個方面存在著不足。首先就是在供應鏈部分，工業物聯網經常會應用到企業，在庫存管理和銷售等相關環節。在這些環節中，需要涉及到各方主體，各方主體之間的信息基本上都是相互獨立的，所以就存在著數據造假方面的相關問題。其次是在用戶數據保護部分，受到工業物聯網的中心化管理模式的影響，使得部分設備容易出現故障，從而導致相關數據丟失。在對大量的數據信息進行處理的時候，會使得中心服務器的負擔進一步增加。然后再運維成本部分，目前在工業物聯網中，大部分的數據都匯集到了統一的中心控制系統之中，在未來技術不斷改革發展過程中，工業物聯網設備將會快速的增長，而中心化的服務成本是無法承受相應負擔的。

2 物聯網應用到區塊鏈技術后存在主要問題

2.1 效率方面問題。

區塊鏈技術已經成為我國廣泛應用技術之一，其特點在于去中心化與不可篡改功能，充分體現了 P2P 共識機制。該共識機制對區塊鏈系統穩定運行、功能發揮尤為重要。當然該共識機制也是區塊鏈系統節點當中至關重要的組成部分，主要作用在于對信息一致性的保持、對惡意攻擊的抵制等。通過分析后發現區塊鏈技術融入到物聯網當中后，需對其互聯網所有節點進行關聯。雖然物聯網終端數量在一定程度上頗多，但統計后發現具備計算能力的終端數量有限另外，物聯網相對于傳統化區域節點，該 Hash 的計算能效為GPU 千分之一上下。另外，物聯網系統設備對低功耗有一定需求，這就體現了電力消耗方面的控制作用，應該具有一定的控制能力，但某些領域及相關行業出現了大量能源消耗問題。

隨著現代科學技術水平的不斷提升，各種各樣現代化的信息技術在人們的生活中得到了廣泛的應用，讓人們的生活質量大大的提高。越來越多的人開始希望能夠擁有各種智能設備來完成自身的相關工作，讓自己從繁重的工作之中解放出來。通過對5G 技術進行應用，能夠利用網絡來對家用電器進行智能化控制。通過遠程遙控，能夠全面了解到家庭內部的具體狀況，并且將設備進行控制，能夠實現家務勞動的智能化開展。通過建設相應的網絡終端，能夠讓公共基礎設施變得更加的智能化，在城市之中提供大量的便民利民的服務，有利于推動城市的發展進步。

2.2 安全方面問題。

在區塊鏈系統當中，其加密算法與不可篡改體系作為一種安全模式，在實際作用發揮中十分重要，具有系統保護、穩定保障的重要作用。通過分析后發現，這種安全保障功能發揮要在特定情況及滿足下進行，即該區塊鏈系統需要具備大量節點。通過對部分城市及小型物聯網分析后發現，其終端應用類型十分單一傳統，甚至存在大量漏洞情況，這種漏洞產生都會對該物聯網系統造成一定的波及影響，相對于傳統的中心化組網防御能力偏低，部分物聯網加之其終端數量頗大，在安全預防方面難度也偏大，因此需要從安全性能即安全效率層面出發對其進行優化完善[1]。

5G 技術在提高城市管理效果方面的具體應用。在現代社會科學技術不斷發展的時代背景之下，網絡信息化在各個部分都得到了廣泛的應用。將5G 技術進行充分的應用，能夠讓政府的相關職能部門在城市管理過程中的工作開展效果大大提升。5G 技術還可以應用到空氣污染的檢測部分，有利于推動環境工程的改革發展，讓相關的檢測指標變得更加的系統且全面。為了讓城市管理變得更加的智能化，促進城市的發展和變革，就需要將物聯網和5G 技術進行有效的結合，應用到城市管理的各方面工作開展中。

3 5G技術促進區塊鏈在物聯網中的有效應用

3.1 強化區塊鏈安全性對網絡進行改善。

5G 技術可以利用區塊鏈的安全性、去中心化和不變性，來提高網絡和設備的安全性。隨著當下我國網絡信息技術不斷普及應用，5G 技術已經得以迅速推廣實施，其覆蓋范圍與延展寬度方面也逐漸提升、加強，加之計算機延遲功率明顯降低，這樣可以對公有鏈節點數量進行持續增加，其意義作用巨大。5G 技術提升了網絡覆蓋率，覆蓋范圍不再局限于城市內部，而是向更為寬闊、片面的山區延展、布局。通過分析后發現，諸多較為偏遠山區都可以滿足非靜態連接，為智能手機及平板電腦實現有效關聯、快速連接，在此同時區塊鏈相關網絡參與效率也出現較大提升。進而導致網絡延遲性出現情況降低[2]。

基于此，建議相關開發者對區塊鏈出塊時間進行減少，并對其吞吐量進行增加。可以在一定程度上為該物聯網設備進行最大支持及鞏固，為提升結算及共識安全保障打下堅實基礎。另外，應利用鏈上存儲數據當中的“哈希值”，通過這種方法應用，一旦出現任何相關數據篡改情況，哈希值會對其進行一一對應，并將該篡改時間進行明確記錄。

3.2 建立自動化運行體現實現擴展性提供。

自動化運行體系是當下各領域都得以廣泛應用、采納模式之一，如“智能家庭”用戶可以隨時對家里實際情況進行掌握了解及問題處理。通過相關資料分析后發現，自動駕駛汽車也逐漸在不遠的將來得以實現。而實際研發及設計中也問題頻出，主要以無法構建較大吞吐量為主，該問題解決較為棘手。另外，從物聯網當中運行的各個設備角度考慮出發，其自身地址、鏈上交易等都需要進行滿足，因此需要對相應處理能力進行提升、加強。增強區塊鏈兩層的擴展效應對其問題進行解決。如對相關系統結構、模式等進行添加，建議采用 DAG 結構模式，可以使吞吐量在短期內明顯提升。分析后發現該方法往往受諸多因素控制，其局限性特點較為明顯，對網絡安全性不能進行保證。所以，技術人員、研發人員一定要根據實際情況，以擴展性及安全性為主要核心，從優化保障、安全穩定角度出發，使物聯網可以在高效、安全的區塊鏈結構當中得以快速運行[3]。

5G 技術能夠推動區塊鏈的發展，從而導致物聯網的運營成本得到有效的控制。目前大部分的物聯網公司在運營的過程中，會使用到云計算等各種相關的技術，利用計算機技術的相關各種終端服務器給物聯網中所使用到的各種智能化電器，提供大量的數據，進行交換和存儲服務。隨著當今社會的不斷發展，設備的鏈接數量會變得越來越龐大，并且還會不斷的增長，以往所使用的計算機計算能力以及存儲容量等方面無法滿足現代社會發展中的相關需求。只有將5G 技術進行充分的運用，促進區塊鏈和互聯網的結合，才能夠有效的滿足物聯網在發展過程中的相關需求。由于獲得了5G 技術的支持，將區塊鏈技術應用到物聯網之中，能夠將相關的隱私信息進行有效的保護。

4 結論

通過整合區塊鏈技術，物聯網設備的用戶真正擁有了自己的數據，也擁有了自己設備帶來的價值，這是跟傳統物聯網完全不同的生態體系。這是區塊鏈不可篡改和信息確權特性帶來的巨大改變。而 5G 技術的融合，能做到實時的保證數據的真實性，為下一步工作開展打下堅實基礎。