13、物联网中的区块链：用例与挑战

物联网中的区块链：用例与挑战

1. 引言

物联网（IoT）设备数量急剧增加，预计到2020年将增长至260亿台，并广泛应用于各种领域。为了应对物联网设备的巨大增长，需要新的架构或设计来实现无故障的物联网服务。目前，物联网的解决方案主要依赖于集中式模型，同时，软件定义网络（SDN）、雾计算和边缘计算等技术也在为物联网服务的有效性能发挥作用。SDN增强了网络管理能力，雾计算则将计算从云端转移到物联网边缘，将云与物联网相结合。

然而，从未来物联网网络的目标来看，点对点的去中心化云存储是一项主要需求。近年来，区块链技术正从最初仅用于加密货币，逐渐扩展到多个不同领域。区块链以分布式方式运行，无需可信的中介，能够在没有中央权威的情况下实现去中心化操作，建立起一个无需信任的网络。区块链中的智能合约是驻留在区块链上的自执行脚本，可实现实体之间更分布式和自动化的工作流程。这使得研究人员开始关注区块链在物联网中的应用。

本文的目的是详细介绍区块链的背景，并确定区块链如何在物联网中应用，具体贡献如下：
- 描述区块链的工作原理及其类型。
- 探讨区块链在物联网领域的应用。
- 分析开放挑战和设计问题。
- 给出结论和未来方向。

2. 区块链背景

区块链是一个不断增长的记录列表，这些记录被称为块，通过密码学进行耦合和保护。最初，区块链是为比特币这种加密货币而构建的，于2008年提出并在2009年实现。区块链的各个块包含某种交易数据的记录，这些数据存储在各个块及其组件中，各个块通过密码学相互链接。

区块链中的块带有时间戳，并通过加密哈希链接，如下图所示：