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文档简介

18/23区块链技术与物联网(IoT)集成第一部分区块链技术简介 2第二部分物联网(IoT)概述 5第三部分区块链与IoT集成的共益 7第四部分智能合约在IoT中的应用 10第五部分分布式账本提高数据安全 12第六部分IoT设备的身份识别与管理 14第七部分区块链在IoT中的挑战 16第八部分区块链与IoT集成的未来前景 18

第一部分区块链技术简介关键词关键要点区块链技术定义

1.区块链是一种分布式账本技术,用于记录和跟踪交易或资产的链式数据结构。

2.区块链数据被存储在多个节点上,从而确保数据的不可篡改性和透明度。

3.区块链中的每个区块包含一个哈希值,该哈希值链接到前一个区块,形成一个不可破的链条。

区块链的特点

1.去中心化:区块链不依赖于任何中央机构,而是由参与网络的节点共同维护。

2.不可篡改性:一旦交易被记录在区块链上,就无法对其进行修改或删除。

3.透明度:区块链上的所有交易都是可公开查看的,确保了网络参与者的责任感。

4.安全:区块链使用加密算法和共识机制来确保网络的安全性。

区块链的类型

1.公共区块链:任何人都可以加入并参与公共区块链网络,例如比特币和以太坊。

2.私有区块链:只有受邀的参与者才能加入私有区块链网络,主要用于企业和组织。

3.联盟区块链:联盟区块链是公共区块链和私有区块链的混合体,由多个组织联合管理。

区块链的共识机制

1.工作量证明:工作量证明机制要求矿工解决复杂的数学问题以验证交易。

2.权益证明:权益证明机制要求验证者根据他们在网络中的持股份额进行交易验证。

3.委托权益证明:委托权益证明机制允许节点将他们的权益委托给其他验证者进行交易验证。

区块链的应用

1.金融:区块链在数字化货币、资产管理和跨境支付等金融领域有着广泛的应用。

2.供应链:区块链可以提高供应链透明度,促进协作,并防止欺诈。

3.医疗保健:区块链可以保护患者数据隐私,提供医疗记录的不可篡改记录。

4.物联网:区块链可以增强物联网设备的安全性和可信度,并为数据传输提供可靠的基础设施。区块链技术简介

定义和结构

区块链是一种分布式账本技术,用于记录交易和数据,具有不可变性和透明度等特点。它由一个不断增长的区块链组成,每个区块包含一系列交易或记录,并链接到前一个区块。

去中心化和不可变性

区块链是去中心化的,这意味着它没有单一的控制实体。相反,它由一个分布在多个节点上的对等网络维护和更新。每个节点都有区块链的完整副本,并且任何更改都必须得到网络中大多数节点的同意。

一旦区块被添加到区块链中,它就变得不可变。这意味着它不能被修改或删除,因为它会破坏区块链的哈希链。哈希链是一个加密值链,用于链接区块,并确保区块链的完整性。

透明性和共识

区块链是透明的,这意味着所有交易和数据都对网络中的所有参与者可见。这消除了信任问题,因为每个参与者都可以验证交易的真实性。

区块链使用共识机制来达成对区块的协议。最常见的共识机制是工作量证明,需要节点解决复杂的数学问题来验证区块。其他共识机制包括权益证明和其他实用拜占庭容错算法。

区块链的分类

区块链可以根据其访问权限和用途进行分类:

*公有区块链:对所有人开放,任何人都可以参与交易和验证。例如,比特币和以太坊。

*私有区块链:由单个实体或一组受信任的参与者控制,受限于访问和参与。

*联盟区块链:介于公有和私有区块链之间,由一组预先确定的参与者共同管理。

优势和局限性

优势:

*不可变性:确保数据的完整性和可靠性。

*透明性:提高透明度和问责制。

*去中心化:消除单点故障,提高安全性。

*自动化:自动化流程,提高效率和可信度。

*可追溯性:提供交易和数据的完整审计追踪。

局限性:

*吞吐量:某些区块链的交易处理能力有限。

*能源消耗:工作量证明共识机制需要大量的计算能力,导致能源消耗。

*可扩展性:随着区块链规模的扩大,维护和同步成本可能很高。

*监管:区块链技术仍在发展,尚未建立清晰的监管框架。

*可互操作性:不同区块链之间的互操作性可能具有挑战性。

应用

区块链技术在各个行业中都有广泛的应用,包括:

*金融服务:数字货币、支付和结算。

*供应链管理:可追溯性、透明度和防伪。

*医疗保健:医疗记录管理、药品追踪。

*物联网(IoT):安全、可信的数据管理和设备互操作性。

*身份管理:数字身份验证和防伪。

通过将区块链技术与物联网集成,可以实现物联网设备和服务更加安全、透明和高效。第二部分物联网(IoT)概述关键词关键要点【物联网(IoT)定义】:

1.物联网(IoT)是一种通过互联网连接的设备网络,这些设备能够收集、分析和传输数据。

2.IoT设备范围广泛,包括智能传感器、可穿戴设备、家居电器和工业设备。

3.IoT支持机器对机器(M2M)通信,使设备能够在没有人工干预的情况下交换信息。

【物联网(IoT)组件】:

物联网(IoT)概述

物联网(IoT)是一个由相互连接的物理设备网络组成,这些设备能够收集和交换数据,并通过互联网进行通信。IoT设备通常嵌入各种传感器、执行器和其他组件,使它们能够感知并响应周围环境。

IoT的基本特征:

*连接性:IoT设备能够通过无线或有线网络连接到互联网或其他网络。

*感知:IoT设备配备传感器,可检测和测量各种物理参数,例如温度、湿度、运动和位置。

*通信:IoT设备可以通过网络与其他设备、系统或人进行数据交换。

*计算:一些IoT设备还具有计算和处理数据的本地能力。

IoT的应用:

IoT在广泛的行业和领域具有广泛的应用,包括:

*工业互联网:监控和优化工业流程,提高效率和安全性。

*智能城市:管理交通、能源和环境,改善城市生活质量。

*智能家居:自动执行和控制家庭设备,提高便利性和节能。

*医疗保健:远程监测患者健康状况,预防疾病并改善护理结果。

*农业:优化灌溉、施肥和作物管理,提高产量和可持续性。

IoT的优势:

*提高效率:自动化和数据分析可以提高流程效率并减少浪费。

*优化决策:实时数据和分析可以为改进决策提供信息。

*创建新业务模式:IoT数据和服务可以创造新的收入来源和创新机会。

*改善客户体验:连接设备可以通过提供个性化服务和支持来增强客户体验。

*提高安全性:IoT设备可以作为传感器网络,用于监控异常活动和确保安全。

IoT的挑战:

尽管IoT具有巨大的潜力,但它也面临着一些挑战,包括:

*安全性:连接设备容易受到网络攻击,需要保护敏感数据和设备。

*互操作性:来自不同制造商的IoT设备可能难以相互通信,这会限制互集性和分析。

*隐私:IoT设备收集大量个人数据,这可能会引发隐私问题。

*可扩展性:随着IoT设备数量的增加,管理和维护网络的复杂性也会增加。

*成本:部署和维护IoT设备和基础设施可能很昂贵。

IoT的未来:

随着技术进步和采用率的提高,预计IoT将继续在各种行业中发挥越来越重要的作用。未来IoT趋势可能包括:

*5G连接:更快的速度和更低的延迟,支持更广泛的IoT应用。

*边缘计算:在靠近数据源的位置处理和分析数据,提高效率和响应能力。

*人工智能和机器学习:利用IoT数据训练AI模型,实现自动化、预测分析和决策支持。

*互操作性和标准化:促进不同设备和平台之间的无缝通信和数据共享。

*低功耗和能量收集:延长IoT设备的电池寿命和减少对外部电源的依赖。第三部分区块链与IoT集成的共益关键词关键要点主题名称:安全增强

1.区块链不可篡改的分布式账本特性增强了物联网设备的安全性,防止未经授权的访问和恶意攻击。

2.通过引入智能合约,可以实现设备之间的安全交互,确保数据完整性和隐私。

3.区块链的共识机制确保了网络的稳定性和可靠性,防止单点故障和网络中断。

主题名称:数据透明度

区块链与物联网(IoT)集成的共益

区块链技术的特性,如去中心化、透明和不可篡改性,为物联网生态系统提供了许多优势,包括:

1.增强安全性

区块链分布式账本的不可变和加密本质为物联网设备及其数据提供了强大的安全保障。它消除了单点故障的风险,因为黑客无法访问或操纵单个集中式数据库。此外,区块链的智能合约功能可自动执行规则和条件,进一步提高安全性。

2.提高透明度和可追溯性

区块链记录所有交易和活动,从而为物联网生态系统提供完整的审计跟踪。这提高了透明度,使利益相关者能够轻松跟踪供应链、设备状态和数据流动。可追溯性也有助于识别和解决问题,例如伪造或故障设备。

3.促进可信度和信任

区块链去中心化的性质建立了信任,因为没有单个实体控制数据。共识机制确保了记录准确并经过验证,增强了利益相关者之间的信任。这对于需要高水平信任的应用,例如医疗保健和金融服务,至关重要。

4.优化数据管理和共享

区块链为物联网设备之间安全、高效地共享数据提供了平台。它可以存储和处理实时数据,并根据预定义的规则和条件自动触发操作。这有助于实现更有效的设备管理、预测分析和优化决策。

5.促进物联网设备互操作性

区块链可以作为物联网设备之间的通用接口,促进不同品牌和协议的互操作性。它允许设备连接、通信和交换数据,克服了传统物联网系统中的孤岛效应。

6.提高效率和成本节约

区块链通过自动化流程、减少中间商和简化数据管理,提高了物联网系统的效率。这转化为成本节约,因为企业可以减少运营开支和运营成本。

7.创造新的商业模式

区块链为物联网企业创造了新的商业模式机会。例如,它可以支持数据货币化、按需设备租赁和基于性能的服务,从而为物联网应用开辟新的收入来源。

8.支持可持续发展

区块链可以帮助监控物联网设备的能源消耗和优化使用,从而促进可持续发展。它还可以提高供应链的透明度,确保符合道德和环境标准。

9.促进创新

区块链为物联网创新提供了稳固的基础。它使开发人员能够探索新的应用程序和服务,并解决以前使用传统技术难以解决的挑战。

10.支持物联网标准化

区块链可以作为物联网标准化的框架,为设备、网络和服务建立通用规范。这将加快物联网生态系统的增长并促进更大规模的采用。第四部分智能合约在IoT中的应用关键词关键要点【智能合约在物联网中的应用】

1.自动化设备操作:智能合约可自动执行物联网设备之间的操作,简化流程,提高运营效率。

2.数据安全和隐私保护:智能合约可加密物联网设备生成的数据,保障其传输和存储的安全,保护用户隐私。

3.设备管理和维护:智能合约可自动触发设备维护程序,如软件更新、故障检测和维修请求,延长设备寿命并提高可靠性。

智能合约在物联网(IoT)中的应用

智能合约是存储在区块链上的计算机程序,它们会在满足特定条件时自动执行。在物联网中,智能合约可以用来自动化各种任务,例如:

*设备注册和配置:当新设备连接到物联网网络时,智能合约可以自动将其注册,并配置其设置。

*数据收集和处理:智能合约可以从设备收集数据,并将其存储在区块链上。这可以确保数据的安全和可信性。

*设备控制:智能合约可以用来远程控制设备。例如,它们可以用来打开或关闭设备,或者调整其设置。

*支付和激励:智能合约可以用来处理物联网设备间的支付和激励。例如,它们可以用来奖励设备共享数据,或向设备服务提供商支付费用。

*访问控制:智能合约可以用来控制对物联网设备和数据的访问。例如,它们可以用来限制某些用户或应用程序访问特定设备。

智能合约在物联网中的应用有很多好处。首先,它们可以自动化任务,这可以节省时间和成本。其次,它们可以提高安全性,因为它们存储在区块链上,这是不可篡改的。第三,它们可以提高透明度,因为所有交易都记录在区块链上。第四,它们可以促进协作,因为它们允许不同的设备和服务在不可信的环境中进行交互。

智能合约在物联网中的具体应用示例

以下是一些智能合约在物联网中的具体应用示例:

*供应链管理:智能合约可以用来跟踪和管理供应链中的商品。它们可以确保产品的真实性,并提高供应链的效率。

*能源管理:智能合约可以用来优化能源使用。它们可以根据实时需求自动调节能源生产和消费。

*医疗保健:智能合约可以用来改善医疗保健。它们可以用于管理患者记录,监控患者健康状况,以及处理医疗保险。

*交通管理:智能合约可以用来改善交通管理。它们可以优化交通流量,减少拥堵,并提高道路安全。

*城市规划:智能合约可以用来改善城市规划。它们可以用于管理城市基础设施,优化资源利用,以及提高市民生活质量。

随着智能合约在物联网中应用的不断成熟,我们有望看到这个领域出现更多创新和突破。智能合约将成为物联网不可或缺的一部分,它将帮助我们打造一个更加互联、高效和安全的未来。

结论

智能合约是区块链技术的一项关键创新,它们在物联网中有广泛的应用。它们可以自动化任务,提高安全性和透明度,促进协作,并创建新的商业模式。随着智能合约在物联网中应用的不断成熟,我们有望看到这个领域出现更多创新和突破。第五部分分布式账本提高数据安全关键词关键要点【主题名称】区块链技术不可篡改性

1.分布式账本在多个节点间同步存储,确保数据的不可篡改性。

2.任何未经授权的更改企图都会被整个网络检测并拒绝,维护数据的完整性。

3.数据被加密并存储在分布式账本上,使其免受黑客和恶意软件的篡改。

【主题名称】分布式账本提高审计能力

分布式账本提高数据安全

区块链技术的核心组件是分布式账本,它提供了物联网(IoT)数据安全性的显著优势。分布式账本是一个共享、不可变的交易记录,分散存储在网络上的多个节点上。这种去中心化架构消除了单点故障的风险,使数据免受黑客攻击和篡改。

加密和不可变性

区块链使用密码学来保护数据。每个交易都被加密并添加到区块中,然后链接到前一个区块,形成一个不可变的链。这种机制确保了数据的完整性,因为一旦添加到区块链中,就无法更改或删除它。

智能合约

区块链上的智能合约可以自动执行预定义的规则和条件。它们可以用于管理设备访问权限、确保数据隐私并触发基于特定事件的安全措施。通过将智能合约集成到物联网系统中,可以增强数据安全,防止未经授权的访问和使用。

共识机制

区块链依靠共识机制来验证和同意交易。这些机制确保了网络上的所有节点在交易记录的当前状态上达成一致。通过引入共识,区块链消除了数据篡改的风险,即使受到恶意攻击也是如此。

例子

*医疗保健:分布式账本可用于安全地存储和管理患者健康记录。不可变性确保了记录的准确性和完整性,而加密可保护患者隐私。

*供应链管理:区块链可用于跟踪商品从生产到配送的整个供应链。分布式账本提供了透明度和可追溯性,有助于防止欺诈和假冒产品。

*智能城市:分布式账本能用于管理智能城市基础设施,例如交通系统、能源网络和公用设施。不可变性和智能合约的结合可以增强数据安全,提高城市运营的效率和弹性。

结论

分布式账本通过提供加密、不可变性、智能合约和共识机制,极大地提高了物联网数据安全。通过利用区块链技术,组织可以增强其数据保护措施,防止网络攻击、篡改和欺诈。随着物联网设备数量的不断增加,分布式账本将在保障这些设备产生的庞大数据量安全方面发挥至关重要的作用。第六部分IoT设备的身份识别与管理关键词关键要点IoT设备身份认证

1.设备注册与密钥管理:使用数字证书、非对称加密和协议(如MQTT、CoAP)创建安全设备身份,并管理设备私钥的分配和存储。

2.设备生命周期管理:提供设备注册、注销、身份更新和密钥轮换的机制,以确保设备身份的持续有效性。

3.多因素身份验证:通过结合生物识别、行为分析或基于风险的评估来增强身份认证安全性,以防止未经授权的设备访问。

IoT设备身份管理

1.分组和角色管理:将设备分组并分配基于角色的访问权限,以细化设备对数据、资源和服务的访问,提高安全性。

2.设备配置管理:远程管理和更新设备配置,包括安全补丁、固件更新和设备设置,以保持设备安全性和正常运行。

3.设备事件监控与分析:监控设备事件,如连接状态、操作和警报,以检测异常行为、安全事件和设备故障,以便及时采取措施。IoT设备的身份识别与管理

在区块链与物联网(IoT)的集成中,IoT设备的身份识别和管理至关重要,因为它为安全通信、数据完整性和可追溯性奠定了基础。

身份识别

IoT设备的身份识别涉及为每个设备分配一个唯一的身份,该身份在整个区块链网络中得到识别和验证。可以采用以下机制:

*公钥密码学:使用非对称加密生成设备的公钥和私钥。公钥用于验证来自该设备的消息,私钥用于对设备发送的消息进行加密。

*数字证书:基于公钥密码学,数字证书将设备的公钥与可验证的信息(如设备型号和制造商)联系起来。

*零知识证明(ZKPs):一种密码学技术,允许设备在其不透露其实际身份的情况下证明其身份。

管理

身份识别后,需要管理IoT设备的身份以保持网络的安全性。这包括:

*生命周期管理:跟踪设备的注册、注销和更新。

*访问控制:授予或拒绝设备访问特定区块链资源的权限。

*密钥管理:安全存储和管理设备的加密密钥,以防止未经授权的访问。

*身份验证和授权:验证设备的真实性并授予其适当的权限。

*欺诈和恶意行为检测:识别和应对异常设备行为,例如伪造身份或未经授权的数据修改。

区块链在身份识别和管理中的作用

区块链技术通过以下方式提高IoT设备身份识别和管理的安全性:

*不可篡改性:记录在区块链上的交易和身份信息是不可更改的,确保数据的可靠性和完整性。

*透明度:允许网络参与者查看和验证所有设备身份数据,促进问责制和信任。

*分布式共识:确保所有网络参与者对设备身份达成共识,防止恶意行为者欺骗或操纵系统。

*智能合约:自动化设备身份管理流程,例如授予权限、更新密钥和检测异常行为。

身份识别和管理的最佳实践

实施有效的IoT设备身份识别和管理需要以下最佳实践:

*使用强加密:采用健壮的加密算法来保护设备身份和数据。

*多因素身份验证:要求设备通过多种验证方法(如密码和生物特征)进行身份验证。

*定期更新软件:及时应用设备软件更新,包括安全补丁和修复程序。

*限制访问权限:遵循最小权限原则,仅授予设备必要的网络资源访问权限。

*持续监控:监控设备活动以识别异常行为或潜在威胁。

结论

IoT设备的身份识别和管理对于确保区块链与物联网集成中的安全性、可靠性和可信赖性至关重要。通过利用区块链技术的独特优势,组织可以创建健壮的身份管理系统,保护设备免受未经授权的访问和恶意行为。第七部分区块链在IoT中的挑战区块链在IoT中的挑战

区块链技术的去中心化和不可篡改的特性使其成为IoT生态系统的有前途的解决方案。然而,在将区块链集成到IoT系统中也面临着一些挑战。

1.可扩展性和吞吐量

区块链的分布式特性会限制其可扩展性,尤其是当处理大量IoT设备和事务时。每个交易都需要在网络上所有节点进行验证和记录,这会减慢交易处理速度并增加网络拥塞。

2.存储限制

区块链是一个不断增长的记录,随着时间的推移,它将存储大量数据。在IoT系统中,设备产生的频繁数据流会加剧存储需求。管理和存储如此大量的数据可能对区块链网络构成挑战。

3.能源效率

传统区块链(如比特币)使用的工作量证明共识机制需要大量的计算能力和能源消耗。这种高能耗特性与旨在最大化电池寿命的低功耗IoT设备不兼容。

4.延迟

区块链网络的共识机制需要时间来验证和达成共识,这会导致交易处理延迟。在需要实时响应的IoT应用中,这种延迟可能是一个重大障碍。

5.隐私和安全性

虽然区块链提供了不可篡改性,但它可能无法隐藏IoT设备和用户数据的其他方面。关联设备身份和用户数据会导致隐私问题和安全漏洞。

6.互操作性

IoT生态系统中存在多种不同的区块链平台。缺乏互操作性标准会阻碍不同平台之间的通信,并限制区块链在IoT系统中的广泛采用。

7.成本

区块链交易的确认和存储成本可能会因网络拥塞和数据大小而异。这种可变成本可能会影响IoT设备的盈利能力,并阻碍其大规模采用。

8.监管挑战

区块链技术的去中心化和监管不确定性可能会影响其在IoT系统中的应用。不同地区关于区块链和IoT的法规存在差异,这可能会带来合规问题和限制其采用。

9.技能和专业知识

成功将区块链集成到IoT系统中需要专门的技能和专业知识。开发人员和系统集成商需要熟悉区块链技术和IoT架构,这可能会成为资源密集型过程。

10.设备异构性

IoT系统由各种设备和传感器组成,这些设备可能具有不同的通信协议、处理能力和存储限制。适应设备异构性并确保不同设备之间安全且可靠的通信可能会带来挑战。第八部分区块链与IoT集成的未来前景关键词关键要点供应链管理

1.区块链的分布式分类账功能可提高供应链的透明度和可追溯性,记录每个物品的来源、制造过程和所有权变更。

2.智能合约可以自动化合同执行和付款,减少手动操作的错误和延迟,从而提高效率。

3.物联网传感器可以收集实时数据并自动更新区块链上的记录,实现端到端的供应链可见性。

身份管理

1.区块链可用于创建去中心化身份系统,为用户提供对个人数据的完全控制权,减少欺诈和身份盗窃的风险。

2.物联网设备可以通过区块链安全地连接到网络,并对身份进行验证和授权,保护设备免受未经授权的访问。

3.智能合约可用于强制执行身份管理策略,确保符合法规和隐私标准。

数据共享与安全

1.区块链提供了一个安全的平台,用于共享敏感数据,而不必担心泄露或篡改。

2.物联网设备可以收集并传输大量数据,区块链确保数据安全可靠地存储和管理。

3.智能合约可以指定数据访问权限,防止未经授权的访问并保护数据隐私。

自动驾驶汽车

1.区块链可用于管理自动驾驶汽车的通信和数据交换,确保安全可靠的交互。

2.物联网传感器可以收集车辆数据并实时更新区块链,提供车辆的全面视图。

3.智能合约可以自动协商交通规则和避免碰撞,提高道路安全。

智慧城市

1.区块链可以连接城市各部门的数据系统,实现跨部门协作和资源优化。

2.物联网传感器可以收集城市基础设施和环境数据,区块链用于实时监控和智能决策制定。

3.智能合约可以自动化公共服务管理,例如垃圾收集和交通管制,提高城市效率。

医疗保健

1.区块链可用于安全地存储和共享患者健康记录,提高医疗保健的透明度和可访问性。

2.物联网设备可以远程监测患者生命体征,区块链用于实时数据传输和分析。

3.智能合约可以自动化药物管理和保险索赔,降低成本,提高效率。区块链与IoT集成的未来前景

随着区块链和物联网(IoT)技术的不断成熟,它们集成的未来前景变得极具吸引力。这种集成有潜力为各个行业带来革命性的变革,通过提高安全性和透明度、优化流程并创造新的商业模式。

增强安全性:

区块链的分布式账本技术可以提供不变且透明的记录,从而显著提高IoT设备的安全性。通过消除单点故障和防止未经授权的访问,区块链可以帮助保护敏感数据免受网络攻击和数据泄露。

提高透明度:

区块链的不可篡改性确保所有交易和互动都以安全且透明的方式记录。在IoT系统中,这可以提供端到端的可见性,允许参与者跟踪资产、监控设备性能并建立信任。

优化流程:

区块链和IoT的集成可以优化各种流程,例如供应链管理、库存跟踪和远程监控。通过自动化流程,消除中间商并创建可信的记录,集成可以提高效率、降低成本并加快决策制定。

创造新的商业模式:

区块链与IoT的集成创造了新的商业模式的机会。例如,基于区块链的激励机制可以鼓励设备共享和数据交换,从而促进协作和创新。此外,智能合约可以在IoT设备之间自动执行协议,从而简化交易并创建新的收入来源。

行业特定应用:

区块链与IoT集成在特定行业中具有广泛的应用:

*供应链管理:跟踪货物从生产到配送的每一步,确保透明度和防篡改。

*医疗保健:保护患者数据、跟踪药物和设备,并促进医疗记录的共享。

*金融服务:自动化交易处理、提高合规性并防止欺诈。

*制造业:优化生产流程、跟踪资产并提高质量控制。

*能源:管理分布式能源系统、优化能源消耗和创建可再生能源市场。

关键挑战和未来的发展:

尽管区块链与IoT集成的前景广阔,但仍有一些关键挑战需要克服,包括:

*可扩展性:处理大量IoT设备产生的数据可能会对区块链网络的可扩展性构成挑战。

*互操作

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