结合区块链和物联网的挑战

“区块链+物联网”发展现状及应用案例

融合区块链等技术打造完整解决方案已成为行业共识。其中，物联网可以大规模、低成本地收集数据，区块链可以大规模、低成本地信任数据。因此，区块链与物联网的融合被认为具有很大的想象空间。到目前为止，“区块链+物联网”的融合发展现状如何？有哪些型号和案例可供参考？我们来看看万向区块链“区块链+”技术部高级总监涂文辉在RISC-V峰会区块链研讨会上的演讲。

大家好！我是万向区块链的涂文辉。在加入区块链之前，我是芯片行业十多年的老手。很高兴今天有机会和大家一起讨论区块链的现状和挑战。RISC-V 集成的机会。

我今天的分享主要由三部分组成：一是区块链基础知识的介绍；二、简要介绍区块链技术在物联网和数字经济应用中面临的挑战，以及RISC-V可能能够解决的问题。最后，我准备了几个万向区块链已经落地的行业应用案例，分享了我们对区块链、IoT、AI等相关技术的整合方案区块链的特点是什么，希望能启发所有RISC-V专家对区块链整合的思考。

什么是区块链？

每个人对区块链有不同的理解或不同的说法，我们分享两个更容易理解的定义。

首先，ISO/DIS 22739 定义了这个术语：“区块链是一种分布式账本，由使用密码技术通过共识确认的顺序附加区块而形成”。这个定义包含三个概念：第一个是密码学，一门与数学密切相关的学科。现代密码学已有几十年的历史，密码学是区块链技术的基石。第二个概念是“分布式”，可以理解为网络的概念。区块链网络由多个对等节点组成，节点通过共识协议同步。第三个概念是分布式账本中的“账本”，类似于财务会计的账本，背后有金融的概念。

第二个更容易理解的区块链定义是《经济学人》2015年10月30日的封面文章，将区块链定义为信任机器，区块链是信任的解决方案。问题不仅是技术创新，更是社会协作模式的创新。如今，区块链已经在影响实体经济，渗透到各行各业。

区块链分为公链、私链和联盟链。公链是所有个人和组织只要下载APP安装就可以加入链，不需要权限。私有链是它自己的内部应用程序。联盟链更适合企业级应用，而万向区块链的主要用途是联盟链的应用。加入联盟链需要线下各个参与者之间的合作与协调，达成线下联盟，形成一个平等、公平、透明的网络，这就是联盟链（授权链）。联盟链需要联盟成员的许可才能加入。

今天是RISC-V峰会，所以我就提一下区块链技术的要素，帮助大家了解RISC-V如何赋能和与区块链融合。区块链有四大技术要素：第一是加密算法。包括非对称加密算法、哈希、电子签名等。二是智能合约。智能合约相当于在区块链上部署自动执行条款，可以帮助结合应用和场景实现智能部署。三是共识机制。共识的作用是账本。账本和账本之间的每个节点都会维护自己的数据库。为了在节点之间达成共识，哪个区块是合法的，哪个是非法的，需要一个共识算法。联盟链中常用的有PBFT（拜占庭容错）、PoS（Proof of Stake）等不会产生过多能耗的共识机制。在我们看来，共识是区块链面临的挑战之一，可以通过芯片硬件 RISC-V 来加速。第四种是链式存储结构，即前一个块的哈希验证由后一个块进行的存储方式。

有人说现在是Web/Blockchain3.0，也有人说是Web/Blockchain4.0。中本聪最早在 2008 年发布的白皮书是 Web/blockchain1.0。经过十多年的运行，该技术的安全性和可靠性经过了时间的考验，其在金融领域的应用已经证明该技术非常稳定，为我们奠定了坚实的基础。Web/Blockchain2.0 是以太坊，为比特币增加了智能合约功能。作为一个平台，有了以太坊，所有分布式应用都可以轻松部署，创造了区块链行业的繁荣。Web/blockchain3.0 的各种技术发展迅速，包括最近推出的 Dfinity。区块链技术正在逐步发展，其中最显着的提升就是性能的飞跃。第一代确认交易需要 2-3 小时，第二代需要 10 分钟，第三代需要 10 秒。如今，区块链技术仍在发展中，将越来越适合各种工业应用。

结合区块链和物联网的挑战

接下来，我们讨论区块链与物联网结合的挑战，即应用RISC-V芯片技术可能解决的机遇：

TPS 性能（每秒事务数）。对于物联网+区块链场景，每秒执行的交易记录数是数据上链的性能指标。TPS 性能将直接影响网络操作的吞吐量。物联网中的海量数据和实时性要求是区块链网络面临的最大挑战。

链上的数据是可信的。区块链网络上的数据被记录在一起，账本的每个节点都有一份副本。只有当超过一半的节点被黑客入侵时，数据才能被篡改。但是上链之前的数据可以信任吗？安全如何保障？如果原始数据不准确，那么链上数据的准确性就毫无意义。因此，第二个挑战是如何让链前的数据可靠。相信每个做物联网和芯片的人都会有自己的答案。

面向未来的数字经济和社会，物联网设备的数量是海量的，大约有数百亿个不同的设备连接在一起。目前，约有300亿台设备接入互联网，真正的万物互联已经不远了。如果物联网设备需要与区块链进行通信，海量设备产生的大量数据和并发将对区块链网络构成巨大挑战。

各种物联网硬件都有各种适配能力，有的很弱，可能只是很弱的传感器，或者是IO信号，比如现场PLC采集的数据；有些非常强大，比如边缘网关，可以相当于一台计算机，第四个挑战是如何将区块链连接和适配不同能力的物联网硬件。

上述挑战也是“RISC-V+区块链”的新机遇。RISC-V本身是开源的指令级，区块链也是开源和公平的概念。两种具有相同概念的开源技术的结合可以产生许多新的机会。

首先是安全，从设备的安全到传输过程的安全，都可以通过RISC-V的赋能来完成。在上午的主题论坛上，王云珍先生提到世界上最安全的软件是开源软件，这是真的，因为每个人都可以看到所有的软件过程，并共同监督和验证安全性，开源的特性RISC-V指令集为区块链安全适配带来了灵活性。社区成员共同扩展更适合区块链应用的指令类型。RISC-V与区块链结合后，数据如何收集、传输，又经过哪些环节？申请在哪里等，这些程序内容都有忠实的记录和痕迹，安全性可以提高很多。

其次，在区块链与物联网结合的过程中，从最边缘MCU的集合到网关，再到区块链网络，其架构比较笼统，区块链与RISC-V的结合创造了一个可信的框架。从芯片内部，到底层软件和操作系统，再到传输，到网络侧，再到上层应用，可以形成一个完整的端到端可信闭环。

IoT+区块链的实际应用案例

我将分享几个我们已经实现的区块链结合物联网的应用案例。

案例一：生物资产监管。通过肉牛的项圈采集移动量和 GPS 位置。这些数据可以同时存储在区块链上，不可篡改。为生物资产的金融应用提供数据保护。

案例二：新能源汽车电池全生命周期管理。电池也是资产。电池组内置相关区块链模块，可以记录电池使用状态，可以公平公正地记录电池使用数据，为电池资产价值波动模型、梯级利用、碳足迹和碳信用等应用提供有用信息。信息数据，实现对电池生命周期的管理。

案例3：石化行业的可靠仓单。利用区块链和物联网，液位计、流量计等传感器产生的数据可以被信任并存储在区块链中，实现货物转运、仓单质押融资等应用。

接下来，讨论两个大场景。

首先是万向区块链关注的产业方向——分布式认知工业互联网。在添加区块链之前，数据是被称为“数据孤岛”的离散点。尤其是企业之间的数据交流比较困难，主要是因为隐私等各种原因。区块链和隐私计算使数据不可用和不可见，从而保护数据隐私。以四大技术（区块链、知识图谱、隐私计算、物联网）打造可信数据库，改变工业企业之间的协作方式。企业内部仍然是传统的MES系统和ERP系统，而上下游供需、商检、企业外部的仓储物流等环节需要打通。因此，分布式认知技术在工业应用场景中是一个非常好的工具，可以催生出很多应用案例。.

二是数字城市场景。在个人信息中心化的情况下，个人隐私难以保护，极有可能网络的虚拟画像比自己更了解你。万向区块链提出“自由城市”，即每个人都可以在数字城市拥有一个虚拟身份，而不需要透露个人隐私相关信息，但虚拟消费行为和消费爱好仍然可以通过隐私计算、AI算法、加密分析完全的。这样，商家的需求匹配仍然可以很方便地进行。

时间上，简单介绍一下RISC-V中万向区块链、墨联科技、赛方成立的区块链行业工作组SIG。我是董事长，墨联科技的徐刚一直是副董事长。希望通过工作组，嘉宾和行业专家将RISC-V解决方案融入区块链网络，让区块链挑战所面临的问题在RISC-V指令集层面和芯片层面得到推动和改进等级。工作组将通过PoC项目与芯片厂商、设备厂商、软件合作伙伴共同验证和推动共同发展。

目前可信的TEE环境、根信任、算法加速是RISC-V和芯片能够提供的能力，我们期待RISC-V与区块链结合的更多发展。欢迎大家加入行业工作组，一起探索领域，发现更多商机，发现更多创新区块链的特点是什么，谢谢！