4、大数据与物联网应用中基于区块链的安全解决方案

大数据与物联网应用中基于区块链的安全解决方案

1. 引言

区块链已从仅适用于加密货币运营，发展到几乎应用于从医疗保健到身份管理的各个领域。理论上，区块链有四代，比特币是第一代且最早成功应用的实例。第四代区块链的典型特征是与基于人工智能的解决方案融合，有望形成更智能、更具可扩展性且能自我修复的链。然而，无论怎样融合，共识算法在整个分布式账本生态系统中始终起着关键作用，没有达成决策的恰当机制，系统必然崩溃。

大数据和物联网是区块链得到诸多概念验证应用的两个领域。特别是物联网和区块链，已被证明能为供应链管理提供安全可靠的方式。但区块链也有自身的局限性，若处理不当，可能导致灾难恢复能力差和成本管理不佳。

本文将回顾常用的共识算法，探讨它们在大数据和物联网应用中的可行性，并尝试引入一种新的共识算法概念，分析其为何可能是更好的选择。在讨论和比较共识算法之前，需要先了解两个影响分布式系统运行的重要概念：“分布式系统的谬误”和“CAP定理”。

2. 分布式系统的谬误

分布式系统的谬误是对分布式系统的一些天真假设，由于区块链是分布式系统，这些谬误也适用于它。这些谬误包括：
1. 网络可靠 ：此谬误关注网络基础设施，假设区块链生态系统始终可用，但实际并非如此，系统中的节点可能因自身故障或拒绝参与交易、选举过程而不可用。
2. 延迟为零 ：该假设基于网络的往返时间，认为数据在网络中的传输是瞬间完成的。但在区块链网络中，数据包从一个节点传输到另一个节点需要时间，这些数据包可能包含该节点上区块链的下一个区块信息或下一个节点的投票过程，因此区块链网络的延迟不可能为零。