3 拯救物联网的未来

当互联设备从数十亿台增长到数千亿台,而且当政府和企业争相控制用户的设备和数据,我们需要拯救物联网。这种“拯救”需要商业和技术领导者提出低成本、保护用户隐私、自治的物联网解决方案,从根本上重新思考技术战略。指导这些解决方案的业务模式必须与高效的数字经济合拍并创建协作的价值,同时,还要能够创造更好的产品和用户体验(见图1.4)。

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图1.4 数字化成功的金字塔:建立一个强大的技术基础,以新的业务模式为指导,设计更好的用户体验

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数字世界民主化

现代计算的基础是不起眼的交易处理工作。从电话到电表,再到机票预订,每一个都是需要处理的交易。当乘客预订机票、付款、登机和收到航空积分里程时,这个过程的每一步都伴随着交易处理、记录和存储。

不仅“老式”的工作需要交易处理,每次数字交互也是一个交易,例如一个消息或者一个推文。在现在基于网络的世界中,交易的规模和体量已经激增。纽约证券交易所每天处理500万笔交易。11与此相比,每天有超过50亿笔社交媒体交易被处理。12目前,物联网也使需要处理的交易规模和数量双双激增。

实际上,如果没有分布式计算,交易处理能力不可能扩张到现在的水平。分布式计算和点对点系统已经存在一段时间了。但是,由于近来点对点计算的显著进步满足了摩尔定律,在不久的未来,我们将能够利用目前分布在不同位置的数以亿计闲置设备的计算力、TB存储容量和带宽进行交易处理。

“未来已经发生——只是尚未全面流行。”
——William Gibson,作者13

利用点对点计算处理物联网中发生的数以千亿计的交易,能够显著降低建立和维护庞大的中心化数据库的相关成本。将云计算从数据中心迁移到门把手的时机已经成熟(见图1.5)。

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图1.5 为实现安全、可扩展性和高效,物联网必须重新进行架构,设备规模从数以十亿计升级到数以千亿计

然而,物联网的成功去中心化不仅是点对点的,而且是无须信任的:这个环境不需要信任其他参与者,不存在中心化的单点故障。

由于没有集中服务器充当消息中介、支持文件存储和转移、行使仲裁角色和权限,任何一种去中心化的物联网解决方案都应该支持以下三种基本类型的交易:

·无须信任的点对点消息;

·安全的分布式数据分享;

·强健且可扩展的设备协调方式。

点对点消息协议不是新事物,但是,新出现的无须信任的点对点通信系统承诺为物联网中的智能设备提供一种高度加密并具有隐私保护能力的“轻量级”机制。14我们认为,在不远的未来,这种无须信任的点对点协议将进化成比TCP/IP协议更适合于物联网的传输协议。另外,安全的分布式文件分享协议具有取代基于云的文件存储和传输的潜力,从而实现安全的软件和固件升级,以及在设备间进行直接的文件分享。

然而,最大的挑战不是简单地建立一个去中心化的物联网,而是建立一个规模可以不断扩展的通用物联网,同时保证隐私、安全和无须信任的交易。换句话说,物联网中数以千亿计的参与者不都是值得信任的——有些甚至是恶意参与者,所以需要某种形式的验证和共识机制。对于这个问题,“区块链”提供了一种非常优秀的解决方案。

为什么区块链适用于物联网?

区块链技术是一个技术突破,从本质上改变了我们对中心化机构的理解。区块链是一个通用的数字账本,在例如比特币这样的去中心化金融系统和许多其他去中心化的系统中发挥核心作用。

区块链记录了每一个参与者的每一笔交易。密码学被用于确认交易并保证区块链上信息的私密性。许多参与者确认每一笔交易,提供高度冗余的确认,同时参与者还会因为付出了计算力而获得相应的奖励。通过使用去中心化的共识确认交易,区块链消除了对信任的需要。

尽管区块链作为长期的价值贮藏手段(例如比特币)可能会带来监管和经济风险,但是作为一种交易处理工具,它是革命性的创新。15我们认为,在去中心化的物联网中,区块链是能够促进交易处理和交互设备之间协作的框架。每个区块链管理自己的角色和行为,这样就会形成一个“去中心化的自治物联网”——从而实现数字世界的民主(见图1.6)。

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图1.6 区块链充当一个通用的数字账本,促进物联网设备间的不同类型交易

用户的角色

在这个由数以千亿计的设备构成的、民主的物联网中,用户使用安全的身份确认机制与设备联系起来。用户动态地创建和维持与其他设备的交互规则。这些规则提供了一个强大的机制,用于确定用户与设备之间的关系,以及基于用户自己定义的准则——物质的、社会的或者暂时的——并对设备进行授权。

当设备确定对端所下载的软件更新的安全性时,或者禁止一个行为不当的参与者时,规则也可以由51%共识机制来定义。用户创建并执行数字清单是基于一系列预定义的规则,旨在帮助确认自动运行设备不失效。

设备的角色

另一方面,设备被授权通过搜索自己的软件更新,确认对方的可信度,支付和交换资源及服务,来自动执行数字合约,例如协议、支付和与其他设备进行交易。这样,它们可以作为自我维护、自我服务的设备发挥作用。

智能设备能够自动与其他设备进行交易的能力产生了全新的商业模式,促成了新的商业机遇:物联网中的每一个设备都可以充当独立的商业主体,以很低的交易成本与其他设备分享能力和资源,例如计算周期、带宽和电力。除了较以前更加充分地利用数以十亿计设备,形成新的业务模式以外,区块链也促进了与这些设备相关的服务和消费品的新市场的产生。

制造商的角色

对物联网设备制造商和服务提供商而言,基于区块链的物联网也极具吸引力。它允许这些厂商将维护设备的责任转移给一个自我维护设备社区,使得无论在设备生命周期还是超过生命周期,物联网都有保障,并节省大量的基础设施成本。

对于这一模式,用户掌控自己的隐私,而不是被一个中心化的机构控制,即设备是主人。云的角色从一个控制者转变成了一个服务提供者。在这一新的、扁平的民主环境中,网络中的权力从中心移向边缘。设备和云成了平等的公民。

这种由设备驱动的民主显然能够吸引物联网生态系统中各个参与者的兴趣。但是,它的最大价值可能在于宏观层面上,它不仅创建了一个可扩展和高效的物联网,更创造了新的市场并塑造出新的业务模式。