閉上眼睛，想象一下未來物聯網 —?你看到什么了？大多數人認為，在這個世界里，所有的設備都是相互連接的，可以無縫地相互交談，并且“智能”放人足夠讓我們生活自動化，同時保持數據的私有性。不幸的是，今天物聯網的景象與我們期待的未來遠景相去甚遠，而物聯網行業的創新則相對停滯。使用傳統的基于云的方法，我們成功地將所有內容連接到互聯網，但在互操作性、自動化和數據隱私方面遇到了技術和操作上的障礙。克服這些障礙，充分挖掘物聯網的潛力，需要一種新的分散化的方法：區塊鏈技術。

區塊鏈和物聯網的交集在2018年迅速增長，目前仍在增強勢頭。這個新興產業已經轉變成一個充滿活力的生態系統：公司致力于開發區塊鏈解決方案，并集成于供應鏈、可再生能源、交通和其他物聯網支持的產業。盡管將所有這些公司捆綁成“區塊鏈&物聯網”很簡單，但它們實際上在范圍/方法上有所不同，并且針對區塊鏈和物聯網技術堆棧的不同層次：

· 物聯網設備：連接設備的物理層，用于捕獲數據并將其傳輸到區塊鏈，使其在各種應用程序中可用。比如：Bosch

· 連接性：能夠將數據從物聯網設備傳輸到區塊鏈；物聯網設備支持一種或多種類型的連接網絡||。 比如：AT&T

· 區塊鏈平臺：促進DApps構建和運行的環境——包括基礎設施（計算，存儲，網絡資源），協議（共識，權限，其他網絡規則）和服務（促進DApps的工具/模塊）|| 示例：IoTeX

· 分散式應用程序（DApps）：基于區塊鏈基礎架構面向用戶的軟件，使用數據，用戶輸入和智能合約執行特定功能|| 例子：HAB

在本文中我們深入探討區塊鏈和物聯網技術堆棧的多個層次，并描述了這些層最終如何組合在一起形成端到端的物聯網解決方案。

物聯網（IoT）設備

聯網的物聯網設備作為物理世界和數字世界之間的橋梁，可以極大地擴展許多應用程序的范圍和影響。而非物聯網應用程序只處理來自用戶生成的操作，即支持IoT的應用程序可以從物聯網設備上推送/拉取數據，并將物聯網設備作為網絡中的節點運行。到2023年，預計將有1000億物聯網設備以數字方式記錄我們這個世界的物理歷史。

物聯網設備通常有一種或多種類型的傳感器/跟蹤器（如位置、溫度、速度、光線、空氣質量），這些傳感器/跟蹤器在特定時間點以數字方式記錄人、資產或環境的物理質量。目前有數十億的物聯網設備用于各種目的數據收集，包括部署在難以觸及區域的電池供電傳感器，以及配備先進傳感器（如陀螺儀、加速度計）的智能手機。除了它們捕獲的數據類型之外，物聯網設備還根據其計算/存儲資源、連接性和功耗進行進一步區分：

硬件和芯片設計的進步正在將AI/ML推向邊緣，可信執行環境（trusted execution environment， TEE）正被更多的設備用于確保數據的完整性和保密性。區塊鏈行業在物聯網硬件方面也有雄心勃勃的計劃——加密錢包被嵌入各種設備，路由器被用作挖掘，許多協議正在開發中，用于區塊鏈驅動的m200萬支付。隨著物聯網設備的智能化和安全性的提高，新的用戶對設備和設備對設備的能力將會出現，智能設備將作為受信任的第三方自動化集成。

連接性

所有的物聯網設備都內置支持一個或多個連接標準的芯片，這些標準具有不同的數據速率、范圍、功耗水平和成本。連接是在設備之間傳遞信息的方式，連接支持邊緣設備、網關和服務器的雙向通信。每個物聯網用例都是獨一無二的，因此了解各種連接類型的特性和兼容性對于優化性能和最小化成本至關重要。例如，使用電池供電傳感器的用例將優先考慮功耗而不是速度，而視頻流用例將優先考慮速度而不是范圍。以下概述了常見的連接性標準系列（注意：大多數標準都有多個變體）：

這些連接性標準在物聯網解決方案中可以進行單獨也可以進行集體使用。為了將數據采集和智能延伸到邊緣，邊緣設備的組合（使用BLE、LPWAN）通常與功能更強大的網關（使用WiFi、cell）配對。在確定合適的連接技術組合時，需要考慮許多權衡，例如帶寬、功耗、范圍和成本。我們在下面提供了一些示例實現：

低帶寬+低功耗+高范圍

目標：使用低功耗設備遠距離發送少量數據

示例：從沙漠中的遠程傳感器發送數據到最近的網關

連接選項：LPWAN （LoRa， Sigfox， NB-IoT）

高帶寬+低功耗+低范圍

目標：使用低功耗設備在短距離內發送大量數據

示例：將流數據從多個傳感器發送到附近的網關

連接選項：藍牙或WiFi

高帶寬+高功耗+高范圍

目標：使用全功率設備遠距離發送大量數據

示例：當你在戶外/沒有WiFi的時候，用手機發送視頻

連接選項：蜂窩或衛星

區塊鏈平臺

在過去的幾年里，區塊鏈平臺的數量和功能都有了巨大的增長。這種創新主要集中在基礎平臺層，因為需要有一個強大的基礎來支持未來的應用程序。所有的區塊鏈平臺都是獨一無二的，但是它們都有一個共同的目標，即通過提供更好的技術、用戶體驗或治理來吸引開發人員使用它們的平臺。在深入研究之前，讓我們先回顧一下——究竟什么是區塊鏈平臺，它們是如何區別的？

在高層次上，平臺使開發人員能夠在相同的技術環境（如iOS / Android移動應用程序）中構建、部署和維護軟件應用程序。云平臺（如AWS）提供工具、服務和基礎設施（如S3、EC2），降低了傳統應用程序開發人員的進入壁壘。與傳統應用程序不同，區塊鏈驅動的DApp運行在分散式P2P網絡上，所有節點通過維護可驗證的分布式賬本“達成一致”。在區塊鏈協議中定義了網絡達成一致意見和管理網絡的其他規則。正如我們下面所解釋的，區塊鏈協議、基礎設施資源和服務是區塊鏈平臺的核心組件。

區塊鏈平臺的組件

· 基礎設施是硬件和軟件資源的集合，它們為運行DApp提供了基礎。而不是建立和維護自己的區塊鏈基礎設施，即大多數DApp開發者利用區塊鏈即服務（BaaS）來降低復雜性、成本和工作量。BaaS不僅提供計算和存儲資源，還允許開發人員加入和參與現有的節點網絡。大多數平臺都有不同的基礎結構元素來支持特定的計算屬性（例如，、無狀態、有狀態、HPC）、存儲和網絡。

· 協議定義并編碼控制區塊鏈的規則系統。在設計協議時，需要考慮許多權衡，這些權衡會極大地影響安全性、可伸縮性和分散。主要的設計決策包括如何達成共識，如何處理事務（例如，排序，塊高度），以及誰可以加入網絡（例如，許可的vs.公開的）。一些協議還支持第二層架構（例如子鏈）和私有事務。這些協議設計選擇和它們的實現方式是區塊鏈平臺的最大區別。

· 服務是開發人員可以在其DApp中使用的可選工具。服務提高了區塊鏈平臺的可用性，并且可配置以滿足各種DApp的特定需求。平臺還可以集成第三方服務，并使其對開發人員可用。即使某個特定的服務是由平臺提供的，如果它是DApp的核心組件，開發人員也可以選擇自己構建它。

區塊鏈平臺會預先做出設計決策，以適應特定目的的技術。例如，IoTeX是一個為物聯網設計和優化的區塊鏈平臺。IoTeX的區塊鏈設計目標是為物聯網應用程序構建健壯而輕量級的協議定制，包括內部的rollo - dpos協商機制、隱私保護技術、主鏈+子鏈架構，以及對低功耗物聯網設備的支持。

分散的應用程序（DApp）

由于潛在用例范圍廣泛，應用層將是區塊鏈和物聯網技術棧中最多樣化的。與智能手機上的應用程序非常相似，區塊鏈驅動的DApp是協調數據、用戶輸入和編程邏輯。除了獨立的功能之外，DApp通常還配備了允許它們與其他應用程序交互和使用第三方服務的接口。DApp的另一個關鍵特性是使用代幣（可以是它們自己的代幣，也可以是平臺的代幣）來促進節點之間的價值交換，并管理加密貨幣經濟動機。雖然DApp在設計和用途上各不相同，但一般都包含三個核心組件：

用戶界面（UI）：前端設計（如移動、桌面），使用戶能夠與應用程序交互。可以創建不同的視圖來可視化區塊鏈上的數據，收集新的用戶輸入，或者向其他節點發送代幣/數據。

業務邏輯：可編程的智能合約在DApp中定義和執行業務規則，使區塊鏈數據可用。例如，開發人員可以構建簡單的智能合約來自動從物聯網設備捕獲數據。可以使用更復雜的智能合約對多方工作流進行編碼和自動化。

軟件開發工具包（SDK）：內置的工具和協議，使DApp能夠與其他公共第三方應用程序和服務進行交互，而不是在內部構建。例如，使用映射數據的DApp可能有一個到谷歌映射的內置接口。

區塊鏈適用于許多用例，但它并不適合每種類型的用例。對于每一種技術，都需要考慮權衡。目前，區塊鏈應用程序提供了高數據完整性，但傳統應用程序更快、更便宜。隨著區塊鏈的成熟，運行DApp的速度和成本將趕上傳統的應用程序。在此之前，將安全性和信任置于速度和成本之上的用例將是區塊鏈的早期采用者。在IoTeX伙伴關系頁面上可以找到正在進行中的區塊鏈和IoT用例的例子，最優區塊鏈用例的特征如下：

區塊鏈和物聯網的未來路徑

區塊鏈、物聯網、連接性技術作為獨立產業不斷發展，但這三種技術的交叉可能更令人興奮。并不是所有的物聯網用例都適用于區塊鏈，但是這些用例確實解決了當今一些最大的社會和企業問題。在消費者方面，區塊鏈和IoT將提供數據隱私解決方案，并將數據所有權（和價值）從企業轉移回消費者手中。在企業方面，區塊鏈和物聯網將在原本不受信任的各方之間建立信任，帶來全新的參與模式和商業機會。

隨著這些技術的成熟，我們將開始看到更多的“致命用例”的機會，尤其是在物聯網行業。我們現在正處于區塊鏈可伸縮性、隱私性和互操作性方面重大技術突破的尖端。這些對基礎層的增強將極大地改善DApp的用戶體驗，目前DApp由于可用性差而難以采用。最后將是設計加密貨幣經濟激勵結構，這種結構可以有效地將各個行業的消費者行為和商業模式編成法典。物聯網的未來將是分散化的，其發展前途無可限量。