边缘计算和区块链技术融合发展

边沿计算与区块链技术融合发展一、名词解释：边沿计算：边沿计算来源于传媒领域，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供近来端服务。其应用程序在边沿侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边沿计算处在物理实体和工业连接之间，或处在物理实体的顶端。而云端计算，仍然能够访问边沿计算的历史数据。边沿计算并非是一种新鲜词。作为一家内容分发网络CDN和云服务的提供商AKAMAI，早在就与IBM合作“边沿计算”。作为世界上最大的分布式计算服务商之一，当时它承当了全球15-30%的网络流量。在其一份内部研究项目中即提出“边沿计算”的目的和解决问题，并通过AKAMAI与IBM在其WebSphere上提供基于边沿Edge的服务。全球智能手机的快速发展，推动了移动终端和“边沿计算”的发展。而万物互联、万物感知的智能社会，则是跟物联网发展相伴而生，边沿计算系统也因此应声而出。事实上，物联网的概念已经提出有超出的历史，然而，物联网却并未成为一种火热的应用。一种概念到真正的应用有一种较长的过程，与之匹配的技术、产品设备的成本、接受程度、试错过程都是漫长的，因此往往不能很快形成大量使用的市场。根据Gartner的技术成熟曲线理论来说，在IoT从概念上而言，已经达成顶峰位置。因此，物联网的大规模应用也开始加速。因此将来5-内IoT会进入一种应用暴发期，边沿计算也随之被预期将得到更多的应用。对物联网而言，边沿计算技术获得突破，意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端，解决过程将在本地边沿计算层完毕。这无疑将大大提高解决效率，减轻云端的负荷。由于更加靠近顾客，还可为顾客提供更快的响应，将需求在边沿端解决。区块链技术：区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链（Blockchain），是比特币的一种重要概念，它本质上是一种去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学办法有关联产生的数据块，每一种数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一种区块。比特币白皮书英文原版，其实并未出现blockchain一词，而是使用的chainofblocks。最早的比特币白皮书中文翻译版中，将chainofblocks翻译成了区块链。这是“区块链”这一中文词最早的出现时间。国家互联网信息办公室1月10日公布《区块链信息服务管理规定》，自2月15日起施行。类型：1.公有区块链公有区块链（PublicBlockChains)是指：世界上任何个体或者团体都能够发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都能够参加其共识过程。公有区块链是最早的区块链，也是应用最广泛的区块链，各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链，世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。2.联合（行业）区块链行业区块链（ConsortiumBlockChains)：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由全部的预选节点共同决定（预选节点参加共识过程），其它接入节点能够参加交易，但但是问记账过程(本质上还是托管记账，只是变成分布式记账，预选节点的多少，如何决定每个块的记账者成为该区块链的重要风险点），其它任何人能够通过该区块链开放的API进行限定查询。3.私有区块链私有区块链（PrivateBlockChains)：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，能够是一种公司，也能够是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其它的分布式存储方案没有太大区别。传统金融都是想实验尝试私有区块链，而公链的应用例如bitcoin已经工业化，私链的应用产品还在探索当中。特性：去中心化。区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制，除了自成一体的区块链本身，通过分布式核算和存储，各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最突出最本质的特性。开放性。区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对全部人开放，任何人都能够通过公开的接口查询区块链数据和开发有关应用，因此整个系统信息高度透明。独立性。基于协商一致的规范和合同(类似比特币采用的哈希算法等多个数学算法)，整个区块链系统不依赖其它第三方，全部节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。安全性。只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。匿名性。除非有法律规范规定，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递能够匿名进行。二、两者融合发展：边沿计算与区块链是现在物联网领域火热的核心词。但相较于业界的火爆，政府始终保持着比较审慎的态度，截至现在，中央还没有正式推出有关重大战略。边沿计算和区块链都含有去中心化倾向，物联网作为智能制造的重要领域如何应对是政策评定和战略发展的标杆性问题。随着着近年来通用计算机设备的飞速发展，各类自动化的智能设备开始进入人们视野，背后是便宜传感器和控制设备的爆炸性增加。国际市场调研公司Gartner称，全球物联网设备数量约达84亿，比的64亿增加31％。设备的海量增加，制约传统物联网发展。传统物联网系统基于服务器/客户端的中心化架构。即全部物联设备都通过云实现验证、连接和智能控制。中心化的物联网架构存在三个问题。一是云计算成本，例如在家庭应用场景下，两台家电相距不到一米，也需要通过云端进行沟通。数据汇总到单一的控制中心，公司所销售的物联设备越多，其中心云计算服务支出的成本会越大。由于终端物联设备竞争更加激烈，利润走低，中心计算成本矛盾会越来越突出。同时，中心化的数据收集和服务方式，无法从根本上向顾客确保数据会正当使用。顾客的数据保护完全依靠公司单方面的承诺，难以进行有效的监管。第三，中心化物联生态系统中，一种设备被攻陷，全部的设备会受到影响。例如《麻省理工科技评论》所指出的僵尸物联网，能够通过感染并控制摄像头、监视器等物联设备，造成大规模网络瘫痪。边沿计算是分布式计算技术的一种，是在靠近物联设备终端的位置上进行数据解决的办法。通俗讲，可理解为设备大部分状况下不用连接云平台，通过局部数据计算就能够实现物联设备的智能控制。边沿计算将数据解决从云中心转移到网络边沿，计算和数据存储能够分散到互联网靠近物联终端、传感器和顾客的边沿，不仅能够缓和云带宽、计算等压力，还能够优化面对感知驱动的网络服务架构。例如家里的空调、热水器与冰箱、安防摄像头等能够通过边沿计算进行协调运行，即使是在连接不上云服务器的状况下，也能确保最佳的节能和服务状态。第三方数据分析机构IDC预测，到，全球将有约500亿的智能设备接入互联网，其中重要涉及智能手机、人体穿戴设备、个人交通工具等，其中40%的数据需要边沿计算服务。由此可见边沿计算有着强大市场潜力，也是现在各服务商争夺的热点。但边沿计算与物联网结合存在计算力通用性、付费模式和数据安全三个问题，边沿计算现在只是云计算的补充。以个人边沿计算为例，首先是移动场景切换问题，个人在家的时候重要是在一种计算服务器就能够覆盖的范畴内，但如果出去跑步、逛街等就涉及到不同边沿计算服务器的交互切换问题，如何能实现最优？边沿设备计算力通用性也是难点，例如如何运用洗衣机多出的计算力来计算冰箱的数据？第三是付费模式的问题，边沿计算将原来的集中云付费分散到了网络边沿领域，其中涉及多厂家设备协同参加，那么如何计费？同时，原有集中云服务模式下需要收费的服务在边沿计算场景下可能出现多个替代性方案，如何计价？最后是安全问题，边沿计算的分布式多终端协同数据服务模式会带来全新的安全问题，原有的云计算集中防御机制能否适应新的边沿计算应用？从应用场景看，边沿计算现在是云计算的重要补充，将来的走向尚未知。区块链技术与物联网的结合面临服务托管、计算性能、响应时间和海量存储等方面的挑战。首先是数据量与系统性能的问题。区块链的智能合约在原理上规定每个人都有一本完整的账本，并且有时需要追溯每一笔统计。因此顾客规模越大，对系统运行性能的规定就会越高，系统整体效能优化难度越大。另首先是计算能力和响应时间的问题。分布式对等计算的时延问题已经是现在公认的难题。另外基于区块链的设备对等海量数据存储的挑战。理论上分布式账簿需要存储在节点本身，这对现有物联网终端而言基本上不可能实现。区块链与物联网的结合需要应对服务商可信度、认证安全和法律监管缺失三大风险。首先，任何由中心化组织提供的技术服务，其可信度不会超出组织本身的信誉。区块链服务商也难逃以人为基本单元的中心化组织本身的规律。现在各大IT公司都在争相开发区块链有关的框架体系和应用，但现在处在区块链技术的初级阶段，即使是IBM等国际大公司所提供的区块链物联网有关应用案例也处在探索阶段。当公司或者个人选择区块链服务时，服务商本身的可信程度仍然是最重要的因素。另首先是认证安全问题。现在区块链基于公私钥密码体系确保每个人都有自己唯一的私钥。在去中心化的状态下，如果私钥丢失，顾客将无法证明“自己”是“自己”，造成的损失将无法挽回。而在中心化的体系中，如银行卡等的遗失能够前往银行营业点进行解决，并不会造成账户控制的资金或数据的完全损失。并且，顾客在区块链中是透明的，会给顾客带来隐私安全方面的隐患。另一种重要的风险是法律监管的缺失。区块链发展至今仍然是一种全新的领域，没有任何法律或监管规则，这给物联网制造商和区块链服务提供商带来了前所未有的自由度，也同时给顾客带来了更多不拟定性。“去中心化”作为区块链的核心优势已在过去十年中被不停强调。但区块链技术发展至今，我们发现仍然存在一种三元悖论：去中心化的区块链体系中，受制于现有的计算能力，区块链的安全性、低成本、易用性三者只能兼顾其二。要解决上述问题，一种相对可行的方法就是请服务商（中介）进行委托管理，或者直接使用区块链服务商的平台。因此，在区块链参加个体计算力不对等的状况下，区块链的“去中心化”会转变成“去中介化”的问题。而在国家层面上，政策落脚点是在区块链平台还是在区块链本身？这仍然需要时间观察。物联网终端设备有限的计算能力和可用耗能是制约区块链应用的重要瓶颈，但边沿计算能够解决这一问题。以移动边沿计算为例，移动边沿计算服务器能够替终端设备完毕工作量证明(Proof-Of-Work)、加密和达成可能性共识等计算任务。边沿计算与区块链融合能提高物联设备整体效能。以物联网设备群为例，首先移动边沿计算能够充当物联设备的“局部大脑”，存储和解决同一场景中不同物联设备传回的数据，并优化和修正多个设备的工作状态和途径，从而达成场景整体应用最优。另首先，物联终端设备能够将数据“寄存”到边沿计算服务器，并在区块链技术的协助下确保数据的可靠性和安全性，同时也为将来物联设备按服务收费等多个发展方式提供了可能性。因此，物联网中边沿计算与区块链的结合是大势所趋。边沿计算与区块链的融合需要解决安全、计算资源分派不均等问题。在边沿计算应用场景下，受边沿计算服务器实际计算力的限制，在含有私有性的物联网体系中，比较现实可行的办法是采用“白名单制”。即免去“挖矿”达成共识机制过程，但是如果有设备冒充物联网终端白名单设备与移动边沿计算服务器进行交互，则很容易引发安全问题。另外，由于移动物联设备本身PoW能力较弱，或者根本不含有挖矿能力，因此需要通过移动边沿计算服务器进行。那么在多物联终端委托统一边沿计算服务器进行计算时，资源如何分派？通过什么样的共识机制能实现最优？现在有关研究较少。一是算法和物理设备权责体系如何界定？以往的权责体系落脚到实际物体上。但按现在的发展趋势，物理设备逐步演化为算法的执行单元，而决策系统与终端本身开始分离。例如装载优步自动驾驶系统的沃尔沃汽车撞死行人后，是自动驾驶控制算法提供商的责任还是沃尔沃汽车传感器的责任？现在软件服务和硬件供应已产生明显的分离趋势。但对应的监管、权责原则却并不清晰，与之有关的利益酬劳机制也不明确。这会直接影响智能制造的升级和发展。二是智能制造原则制订思路与否应当转变？技术高速