24、基于区块链技术的车联网平台开发

基于区块链技术的车联网平台开发

1. 引言

当前，中国汽车市场规模位居世界第一，车联网行业正处于成长阶段，潜在市场规模巨大。预计到2018年，中国车联网行业市场规模将达到3100亿元，2021年将达到4014亿元，年平均增长率约为15.43%。同时，中国网民数量也位居世界第一，随着智能手机的迅速普及，中国消费者已养成使用移动互联网的习惯。预计到2018年，中国互联网行业用户规模将达到1537万，2021年将达到4097万，年增长率约为34.87%。

区块链作为一种通用的底层分布式账本技术，能让多方在不依赖中央权威的情况下，共同创建永久、不可更改且透明的交易和处理记录。它加速了从数字货币向其他领域的渗透，并融入我们的现实生活。未来区块链的应用将由两个阵营推动：一方面，IT阵营从信息共享出发，以低成本建立信用，逐步覆盖数字资产等领域；另一方面，加密货币阵营从货币出发，逐渐向资产和存储管理领域推进，并扩展到信用收集和通用信息共享应用，区块链的发展生态正逐渐发展和丰富。

区块链在车联网领域的应用始于2015年之前。截至目前，国内外已有多家企业和机构投身于区块链在车联网的应用，包括阿里巴巴、腾讯、京东、IBM、丰田等知名公司，以及麻省理工学院、清华大学等知名研究机构。同时，初创企业也不断涌现。这些企业和组织正在探索或初步实施区块链在车联网领域的应用。

随着生态系统的完善，车联网将提供更多样化的服务，并渗透到点对点和汽车市场的备份领域，跨境合作和服务创新日益突出。例如，Visa和DocuSign联合推出了区块链汽车租赁项目。2015年10月，Visa与数字交易管理公司DocuSign推出了一个概念导向的示范项目，利用区块链技术记录和保存汽车租赁数据，推动汽车租赁流程的数字化。该项目在区块链上为客户创建数字指纹，进行链上注册，通过分布式账户记录交易，并实时更新汽车租赁协议的内容，简化了传统汽车租赁过程中的繁琐步骤。2017年5月，丰田与麻省理工学院媒体实验室合作，探索区块链在自动驾驶领域的应用。

本文介绍了一个名为iCarChain的研发项目，该项目于2018年初启动。这是区块链技术在保险和汽车行业的应用，将为企业带来更多的创新价值和动力。iCarChain项目基于车联网和区块链技术，通过分布式账本、共识机制、智能合约等底层架构，采用开放透明的价值获取和基于人工智能的分配算法，实现车辆数据和驾驶行为的价值实现。iCarChain平台主要构建在基于区块链的车联网生态系统之上。在这个生态系统中，保险和费用控制应用、车辆保险定价策略、P2P保险、二手车交易等应用将发挥各自的重要作用。我们预计，随着iCarChain生态系统的不断扩展，iCarChain及其代币的价值将在未来不断上升并保持可持续性。

2. 区块链技术背景

2.1 区块链原理

区块链本质上是一个分布式的记录数据库或所有已执行并在参与方之间共享的交易或数字事件的公共账本。公共账本中的每笔交易都由系统中大多数参与者的共识进行验证。一旦信息被录入，就永远无法删除。区块链包含了每一笔交易的确切且可验证的记录。区块链技术是推动经济和金融转型、取代基于信任的中介并颠覆各行业传统商业模式的核心技术之一。它被认为是继蒸汽机、电力、信息和互联网技术之后，最有可能引发第五轮颠覆性产业革命浪潮的技术。

区块链主要由两部分组成：块和链。其本质是将块串起来，然后将数据划分为连续的块，存储在计算机中。例如，下图中的盒子代表每个国家的城市名称。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(USA):::process --> B(New York):::process
    A --> C(Los Angeles):::process
    A --> D(Chicago):::process
    E(UK):::process --> F(London):::process
    E --> G(Bristol):::process
    E --> H(Nottingham):::process

此外，每个盒子中还有一个称为哈希值（hash）的部分，它由一系列字符组成（如“1hi515AHA5H”），其值由每个盒子的内部信息决定。由于哈希值的生成技术较为复杂，为方便起见，我们可以用城市名称的首字母代替轨迹的哈希值。例如，美国块中的纽约、洛杉矶和芝加哥三个城市，其哈希值为“NYLAC”（如图所示），并且每个连续的区块链都包含前一个块的哈希值，暂时称为“Prev Hash”。这有点像C语言中的指针，将块连接在一起。如果有人想篡改美国的块，例如添加一个城市波士顿，该块的新哈希值将变为“NYLACB”，但下一个块英国中存储的“前哈希值”仍然是“NYLAC”，因此不匹配，链就会断裂。引入哈希值是为了防止任何人篡改任何块。

区块链的数据不仅存储在一台计算机上，而是存储在区块链网络中所有可访问的计算机上，并且每台计算机上的数据都是相同的。每次加入区块链网络时，计算机都会下载所有块。如果有人篡改了自己的版本，网络会判断其是否可信，其策略是信任大多数人的版本。在区块链网络中，除了数据，所有在计算机上运行的程序都是相同的。所有计算机一起执行程序。这与我们日常生活中看到的大多数应用不同，例如微博，所有数据和处理程序都集中在微博的服务器上，移动应用程序、PC应用程序、网页等终端的主要功能只是与处理服务器进行交互。但在区块链网络中，它是集中式的，依赖于所有接入区块链网络的计算机一起执行程序。这意味着如果每台计算机都关闭，区块链网络中的每个块都将停止执行。

2.2 区块链的优点

区块链的最初设计由中本聪（Nakamoto）于2008年提出，目前比特币是与区块链技术紧密相关的最流行的例子。它也是最具争议的例子，因为尽管其商业应用有限，但却受到了过多的炒作；同时，它促成了一个价值数十亿美元的全球匿名交易市场，且不受任何政府控制。因此，它必须创造和获取更多价值，并处理涉及各国政府和金融机构的一系列监管问题。

尽管区块链起源于作为数字货币价值转移的主要基础设施，但区块链技术本身并无争议，已成为组织按时间顺序捕获和以不可变方式存储交易数据的有吸引力的手段。它已成功应用于全球的金融和非金融领域。一些研究认为区块链是一种颠覆性技术，将为以分布式共识为核心的新型商业模式铺平道路，而另一些研究则认为数字经济的大部分增长将由去中心化自治组织的出现推动。硅谷资本家的元老马克·安德森（Marc Andreessen）将区块链分布式共识模型列为自互联网以来最重要的发明。法国巴黎银行的约翰·帕利查塔（Johann Palychata）在《精华》杂志上写道，比特币的区块链，即允许数字货币运行的软件，应被视为像蒸汽或内燃机一样的发明，具有改变金融及其他领域的潜力。

当前的数字经济依赖于某个可信的权威。我们所有的在线交易都依赖于信任某人告诉我们真相——可能是电子邮件服务提供商告诉我们邮件已送达；可能是认证机构告诉我们某个数字证书是可信的；也可能是像Facebook这样的社交网络告诉我们关于我们生活事件的帖子仅与我们的朋友分享，或者是银行告诉我们我们的钱已可靠地送达远方的亲人手中。事实上，我们在数字世界中生活得很不稳定，依赖于第三方实体来保障我们数字资产的安全和隐私。而这些第三方来源可能会被黑客攻击、操纵或破坏。

这正是区块链技术发挥作用的地方。它有潜力通过实现分布式共识来彻底改变数字世界，使涉及数字资产的每一笔在线交易，无论过去还是现在，都能在未来的任何时候得到验证。它在不损害数字资产和相关方隐私的情况下做到这一点。区块链技术的优势超过了监管问题和技术挑战。区块链技术的一个关键新兴用例涉及“智能合约”。智能合约本质上是可以自动执行合同条款的计算机程序。当参与实体之间的智能合约中预先配置的条件得到满足时，合同相关方可以按照合同以透明的方式自动进行支付。

3. 拟议平台的技术方面

3.1 生态系统

iCarChain项目旨在为车辆融资业务开发一个去中心化、可追溯、数字化和有价值的生态系统，包括保险、抵押、车辆交易和车辆维护。与汽车相关的各种类型的数字资产可以在iCarChain平台上进行注册、发现、下载、转移、分发和消费。此外，引入了代币（称为iCarToken）作为激励载体，激励每个为生态系统做出贡献的利益相关者。从长远来看，随着iCarChain的进一步发展和规模扩大，我们预计在车辆业务行业中，车主/司机与车辆融资业务持有者之间将首先达成互利平衡，以构建和维持一个真正去中心化和分布式的车辆数据分发模型。这将是车辆数据从集中式平台中解放出来并实现价值的最终解决方案，也将使用户能够更轻松地使用车辆，减少技术限制并降低费用。

iCarChain构建的生态系统描述了业务中各方的角色和功能，以及这个去中心化平台如何通过代币经济激励车辆数据的分发（如图iCarChain 1.0所示）。同时，该生态系统还展示了汽车保险机构和汽车抵押机构等上游行业如何参与平台，开发相关的去中心化应用（如iCarChain 2.0）。作为历史上最具包容性的车辆融资业务生态系统之一，iCarChain涉及并激励每一个能够为其做出贡献的个人和组织。
- 用户 ：任何在其汽车中安装我们提供的智能设备，将其汽车数据贡献给去中心化平台的人。
- 平台 ：所有与iCarChain相关的业务都构建在该平台上。
- iCarChain（私有/联盟链） ：它是一个联合链，用于进行数据处理、公共数据账本记录和数据传输。它配有一个开放的账本系统，授权汽车保险机构等其他利益相关者访问数据。
- iCarToken（公共链） ：它是在公共链上发行的代币，作为生态系统的激励，鼓励用户贡献数据，并用于不同融资产品的交易。

角色	描述
用户	安装智能设备贡献汽车数据到去中心化平台
平台	构建iCarChain相关业务的基础
iCarChain（私有/联盟链）	进行数据处理、记录和传输，有开放账本系统
iCarToken（公共链）	作为激励和交易代币

3.2 系统框架

iCarChain平台的框架开发将分为两个阶段：

• iCarChain 1.0
  iCarChain 1.0旨在基于UTB技术为用户开发私有区块链框架，用于车辆数据收集。然后，这些数据将由智能模型进行清洗和评估，以对驾驶行为进行评分并确定对用户的激励。带有分数/激励信息的清洗后数据将通过区块链进行分布式存储。

iCarChain 1.0采用分层架构，由三层组成，从上到下依次为：
1. 交换层 ：支持用户在iCarToken与其他数字资产或法定货币之间进行交换，是连接不同数字资产的重要桥梁。iCarToken的价值基于区块链层提供的激励机制/方案，根据驾驶行为奖励给用户。交换层还支持持有iCarToken的投资者参与市场，并提供与交易中心提供的其他数字资产的交易，使投资者能够从iCarToken的汇率波动中获利。
2. 区块链层 ：基于汽车生命周期内每日捕获的大数据，iCarChain平台在其系统中实现了区块链层。在iCarChain 1.0中，区块链层主要支持驾驶数据、评估结果和激励的分布式数据存储。现有的基于区块链的解决方案在实际应用中存在一定缺陷：在数据快速扩展的情况下，区块链的长度增长过快，导致所有节点之间达成共识的时间增加，容易损害区块链的整体性能，这已成为比特币交易的痛点。因此，iCarChain平台的主链将以这样的方式实现：一旦平台中的信息达成共识，记录将被不可逆加密，并且这些信息不能被篡改，并存储到一定数量的分布式节点中。
3. 物理数据建模层 ：该层通过车辆UTB技术实现数据捕获，其中iCarMini智能块安装在每辆汽车中，用于获取各种数据点，如速度、发动机启动时间、发动机停止时间、燃油水平，甚至与汽车相关的故障代码。iCarMini是一个轮询系统，因此数据只能以请求和返回所需的时间速度返回。此外，将基于人工神经网络算法的驾驶行为模型实施到该层，以便为每辆车的驾驶员提供每日评分。该分数将用于提供给区块链层，通过去中心化激励机制发放激励。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(交换层):::process --> B(支持iCarToken与其他资产交换):::process
    A --> C(投资者参与市场交易):::process
    D(区块链层):::process --> E(分布式存储驾驶数据等):::process
    D --> F(信息不可逆加密存储):::process
    G(物理数据建模层):::process --> H(通过iCarMini获取数据):::process
    G --> I(基于算法进行驾驶行为评分):::process

层次	功能
交换层	支持iCarToken与其他资产交换，供投资者交易
区块链层	分布式存储数据，信息加密存储
物理数据建模层	获取车辆数据，进行驾驶行为评分

• iCarChain 2.0
  iCarChain 2.0旨在在iCarChain 1.0的基础上，为用户和其他利益相关者增强联盟区块链框架。将开发更先进的智能模型，用于为用户评分并奖励激励。它也是未来用于车辆融资交易的更先进的钱包。2.0版本的平台将允许为不同的应用场景构建不同的去中心化应用（dAPP），如车辆保险定价策略、P2P保险、汽车交易等。

iCarChain 2.0基于iCarChain 1.0的分层架构，由四层组成，从上到下依次为：
1. 交换层 ：与iCarChain 1.0相同。
2. 应用层 ：可能由不同类型的去中心化应用和相关智能合约组成，以实现iCarChain生态系统内不同应用场景的商业模式。生态系统社区中的不同利益相关者可以贡献他们的应用程序，以促进自己的业务。可以开发的dAPP示例如下：
- UBI汽车保险
- 车辆融资
- P2P汽车租赁
- 二手车交易
3. 区块链层 ：与iCarChain 1.0中的区块链层功能类似，支持数据存储和处理。
4. 物理数据建模层 ：与iCarChain 1.0中的物理数据建模层功能类似，负责数据捕获和驾驶行为评分。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(交换层):::process --> B(支持iCarToken与其他资产交换):::process
    A --> C(投资者参与市场交易):::process
    D(应用层):::process --> E(UBI汽车保险):::process
    D --> F(车辆融资):::process
    D --> G(P2P汽车租赁):::process
    D --> H(二手车交易):::process
    I(区块链层):::process --> J(分布式存储数据):::process
    K(物理数据建模层):::process --> L(获取车辆数据):::process
    K --> M(驾驶行为评分):::process

层次	功能
交换层	支持iCarToken与其他资产交换，供投资者交易
应用层	包含多种去中心化应用，实现不同商业模式
区块链层	支持数据存储和处理
物理数据建模层	获取车辆数据，进行驾驶行为评分

综上所述，iCarChain项目通过构建基于区块链的车联网生态系统和分阶段开发平台框架，有望为车辆融资业务带来创新和变革，实现车辆数据和驾驶行为的价值，为各方利益相关者创造更多的机会和价值。