2 三项基础功能

要在没有集中代理的情况下执行传统物联网解决方案的功能,任何非集中化方法都必须支持三项基础功能(见图2.2):

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图2.2 在ADEPT PoC中,设备有权执行三项基本功能

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·点对点消息收发

·分布式文件共享

·自主设备协调

ADEPT PoC采用三种开源协议实施了这些功能:用于消息收发的Telehash、用于文件共享的BitTorrent,以及用于实现自主设备协调功能的区块链协议Ethereum,这些功能包括设备注册、认证、基于接近度和基于一致意见的交互规则、合约与检查表。

非集中化物联网中的点对点消息收发必须支持:不可信、加密消息和传输;保障交付的低延时;存储消息并通过“连跳”将消息转发给其他互联设备。
点对点消息收发

业界对点对点网络产生了巨大的兴趣,因为这些网络为分布式计算提供了良好的管理平台。如今,这种网络支持大量的特性,包括附近对等网络的选择、冗余存储、高效数据搜索/定位、数据永久保留或保障、分层命名、信任和认证,以及匿名访问。2

对等网络可共享计算资源,而不依赖中心云或服务器,从而优化资源利用率,降低与中心服务订阅相关的成本。具有不同能力和资源的对等网络可进一步增强系统的整体稳定性和性能,而不依赖第三方。

非集中化物联网中的点对点消息收发必须支持:

·不可信、加密消息收发与传输

·保障交付的低延时

·通过“连跳”将消息转发给其他互联设备

分布式散列表(DHT)可满足这些消息收发要求,使各对等网络能够使用散列表并通过DHT中存储的成对(密钥、值)搜索网络中的其他对等网络。3每个设备可以生成自己唯一的基于公共密钥的地址(散列元素值),从而能够和其他终端进行加密消息的收发。

对于ADEPT来说,在考虑的多种消息协议中,新出现的开源消息协议Telehash最符合我们对点对点消息收发提出的目标。Telehash是Kademlia协议的开源DHT实施方式。4我们对协议的选择基于其目前的能力,以及我们在PoC中实施协议的能力。在我们的非集中化物联网演示中,Telehash主要用于在设备之间发送通知,而不使用中央服务器。

分布式文件共享

在非集中化物联网中,分布式文件共享提供了文件分发,例如传播软件/固件更新,传输设备分析报告和大量文件的媒体内容。这种分布式文件共享也可采用DHT通过分布式点对点网络而安全地实现。 BitTorrent是为ADEPT文件共享而选择的著名DHT文件共享协议。在我们的非集中化IoT演示中,BitTorrent主要用于内容分发,而不使用中央服务器。

自主设备协调
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图2.3 自主设备协调框架允许设备间的交易,包括从简单的注册到复杂的检查表

由于不需要第三方角色和权限裁决人,自主设备协调方法使设备拥有者能够定义并管理自己的交互活动。简单的设备协调功能包括注册和认证。更复杂的交互要求拥有者或用户定义交流规则。这些规则可能基于接近性(物理、社交或时间)、基于一致意见(选择、验证或黑名单),或者由其他设备的刺激而触发。

另一种设备协调形式是合同——关于行动或控制的简单协议,即更复杂的金融合同,涉及付款或易货,允许设备通过交换资源获得服务。数字检查表允许设备进行自身维护,目的是预防故障。

为了在我们的PoC中的设备网络间实施这种自主设备协调,我们选择了区块链技术平台(见图2.3)。5

将区块链概念应用于物联网创造了多种可能性,包括维护产品信息、历史、产品修改、保修细节和产品寿命终结,这样,区块链本身可能成为可信的产品数据库。