区块链技术在工业物联网中的应用

2020-11-25谢欣岳孙长江

电子技术与软件工程 2020年17期

谢欣岳孙长江

（新疆金牛能源物联网科技股份有限公司新疆维吾尔自治区克拉玛依市 834008）

近年来，我国在经济发展的过程中，越发的重视区块链技术的发展和优化。通过在物联网之中使用区块链技术，能够通过点对点的方式进行数据传输。如果使用了区块链的网络传输方法，那么在进行互联网运行过程中，就不会引入大量的数据处理器以及软硬件设备的更新等相关的各种操作。通过将区块链技术进行充分的应用，能够让各个物联网设备的使用者通过加密的方式进行数据传输，能够有效的降低物联网的使用成本。5G 技术的推广和应用，能够有效地促进区块链在物联网中的使用和推广，在这个环节中是非常重要的。但是目前在关于5G 技术推动区块链在物联网中的应用相关的研究是比较少的，面对这样的现象，就需要采取有效的方式进行研究和分析。例如可以加强区块链的安全性，将网络进行优化和改善，构建起自动化的运行体系等等。本文主要对5G 技术推动区块链在物联网中的应用进行了分析，具有较为重要的意义和价值。

1 区块链技术特点

区块链技术主要就是通过使用区块链模式的结构来将数据进行验证和存储，利用分布式的一致性共识算法来生成相应的数据，并且将数据进行更新。通过使用密码学的方式，能够保障数据方位以及数据传输过程中的安全性。区块链技术在应用的过程中具有独特的架构，所以就具有数据可追溯以及安全等相关特点。区块链技术具有去中心化的特点，在分布式系统结构中，区块链数据的记账以及维护、传输等各个相关过程都是其中的一部分。区块链技术具有数据可追溯的特点，通过将区块链技术进行使用，能够让全网中的所有节点都使用时间戳的结构来存储各种各样的数据。在数据存储的过程中，可以将记录的数据写入到区块时间之中，有利于将数据用来验证和追溯。区块链技术还具有可编程的特点，用户可以使用区块链代码系统来编写出相应的智能合约，或者去中心化的应用。区块链平台能够充分的将图灵完备的脚本语言进行提供，让用户来进行随意使用，组成具有较强精准性的智能合约或者交易类型。区块链技术具有安全可信的特点，该项技术主要使用了非对称密码学的原理来进行相关交易的签名。不仅如此，还利用了分布式系统中各个节点的工作量来证明等共识算法形成的算力，能够有效地抵御各种基本的外部攻击。从而保障区块链中的数据不会被篡改和伪造，从而提高数据传输和存储的安全性。

工业物联网的发展是智能制造的重要技术基础，工业物联网体系结构主要是由目标对象与服务提供与等各个方面组成的，在原料、流水线等方面进行了应用。在应用的过程中，流水线等对象会被感知控制域中的传感器或者标签进行识别，从而将在生产和运输等各个环节中的相关信息进行全面的获取。在感知控制欲所收集到的各种数据，会通过物联网网关进行传送，进入到相应的服务提供域中。服务提供域主要就是涵盖了资源配置平台以及资源优化平台等等能够快速而有效地提供远程监控以及安全生产相关的服务。运维管控域能够保障工业物联网的其他域是稳定可靠的，也就是说，主要是保障工业安全监督管理平台和运维管理平台的安全可靠性。资源交换域的建设需要充分掌握到工业物联网系统和其他系统在发展中的实际需求，实现资源的有效交换和共享。用户与主要就是为了让用户能够连接到工业物联网之中的一种服务接口系统，主要的用户就是制造商以及供应商、客户等。

在工业物联网中使用了大量的技术，其中就包含了传统的数据采集技术以及相关的理技术，作为其中的底层核心技术。目前在实际应用的过程中，这些传统技术存在着大量需要进行解决的问题，目前在工业物联网中所使用的相关传统技术，在以下几个方面存在着不足。首先就是在供应链部分，工业物联网经常会应用到企业，在库存管理和销售等相关环节。在这些环节中，需要涉及到各方主体，各方主体之间的信息基本上都是相互独立的，所以就存在着数据造假方面的相关问题。其次是在用户数据保护部分，受到工业物联网的中心化管理模式的影响，使得部分设备容易出现故障，从而导致相关数据丢失。在对大量的数据信息进行处理的时候，会使得中心服务器的负担进一步增加。然后再运维成本部分，目前在工业物联网中，大部分的数据都汇集到了统一的中心控制系统之中，在未来技术不断改革发展过程中，工业物联网设备将会快速的增长，而中心化的服务成本是无法承受相应负担的。

2 物联网应用到区块链技术后存在主要问题

2.1 效率方面问题。

区块链技术已经成为我国广泛应用技术之一，其特点在于去中心化与不可篡改功能，充分体现了 P2P 共识机制。该共识机制对区块链系统稳定运行、功能发挥尤为重要。当然该共识机制也是区块链系统节点当中至关重要的组成部分，主要作用在于对信息一致性的保持、对恶意攻击的抵制等。通过分析后发现区块链技术融入到物联网当中后，需对其互联网所有节点进行关联。虽然物联网终端数量在一定程度上颇多，但统计后发现具备计算能力的终端数量有限另外，物联网相对于传统化区域节点，该 Hash 的计算能效为GPU 千分之一上下。另外，物联网系统设备对低功耗有一定需求，这就体现了电力消耗方面的控制作用，应该具有一定的控制能力，但某些领域及相关行业出现了大量能源消耗问题。

随着现代科学技术水平的不断提升，各种各样现代化的信息技术在人们的生活中得到了广泛的应用，让人们的生活质量大大的提高。越来越多的人开始希望能够拥有各种智能设备来完成自身的相关工作，让自己从繁重的工作之中解放出来。通过对5G 技术进行应用，能够利用网络来对家用电器进行智能化控制。通过远程遥控，能够全面了解到家庭内部的具体状况，并且将设备进行控制，能够实现家务劳动的智能化开展。通过建设相应的网络终端，能够让公共基础设施变得更加的智能化，在城市之中提供大量的便民利民的服务，有利于推动城市的发展进步。

2.2 安全方面问题。

在区块链系统当中，其加密算法与不可篡改体系作为一种安全模式，在实际作用发挥中十分重要，具有系统保护、稳定保障的重要作用。通过分析后发现，这种安全保障功能发挥要在特定情况及满足下进行，即该区块链系统需要具备大量节点。通过对部分城市及小型物联网分析后发现，其终端应用类型十分单一传统，甚至存在大量漏洞情况，这种漏洞产生都会对该物联网系统造成一定的波及影响，相对于传统的中心化组网防御能力偏低，部分物联网加之其终端数量颇大，在安全预防方面难度也偏大，因此需要从安全性能即安全效率层面出发对其进行优化完善[1]。

5G 技术在提高城市管理效果方面的具体应用。在现代社会科学技术不断发展的时代背景之下，网络信息化在各个部分都得到了广泛的应用。将5G 技术进行充分的应用，能够让政府的相关职能部门在城市管理过程中的工作开展效果大大提升。5G 技术还可以应用到空气污染的检测部分，有利于推动环境工程的改革发展，让相关的检测指标变得更加的系统且全面。为了让城市管理变得更加的智能化，促进城市的发展和变革，就需要将物联网和5G 技术进行有效的结合，应用到城市管理的各方面工作开展中。

3 5G技术促进区块链在物联网中的有效应用

3.1 强化区块链安全性对网络进行改善。

5G 技术可以利用区块链的安全性、去中心化和不变性，来提高网络和设备的安全性。随着当下我国网络信息技术不断普及应用，5G 技术已经得以迅速推广实施，其覆盖范围与延展宽度方面也逐渐提升、加强，加之计算机延迟功率明显降低，这样可以对公有链节点数量进行持续增加，其意义作用巨大。5G 技术提升了网络覆盖率，覆盖范围不再局限于城市内部，而是向更为宽阔、片面的山区延展、布局。通过分析后发现，诸多较为偏远山区都可以满足非静态连接，为智能手机及平板电脑实现有效关联、快速连接，在此同时区块链相关网络参与效率也出现较大提升。进而导致网络延迟性出现情况降低[2]。

基于此，建议相关开发者对区块链出块时间进行减少，并对其吞吐量进行增加。可以在一定程度上为该物联网设备进行最大支持及巩固，为提升结算及共识安全保障打下坚实基础。另外，应利用链上存储数据当中的“哈希值”，通过这种方法应用，一旦出现任何相关数据篡改情况，哈希值会对其进行一一对应，并将该篡改时间进行明确记录。

3.2 建立自动化运行体现实现扩展性提供。

自动化运行体系是当下各领域都得以广泛应用、采纳模式之一，如“智能家庭”用户可以随时对家里实际情况进行掌握了解及问题处理。通过相关资料分析后发现，自动驾驶汽车也逐渐在不远的将来得以实现。而实际研发及设计中也问题频出，主要以无法构建较大吞吐量为主，该问题解决较为棘手。另外，从物联网当中运行的各个设备角度考虑出发，其自身地址、链上交易等都需要进行满足，因此需要对相应处理能力进行提升、加强。增强区块链两层的扩展效应对其问题进行解决。如对相关系统结构、模式等进行添加，建议采用 DAG 结构模式，可以使吞吐量在短期内明显提升。分析后发现该方法往往受诸多因素控制，其局限性特点较为明显，对网络安全性不能进行保证。所以，技术人员、研发人员一定要根据实际情况，以扩展性及安全性为主要核心，从优化保障、安全稳定角度出发，使物联网可以在高效、安全的区块链结构当中得以快速运行[3]。

5G 技术能够推动区块链的发展，从而导致物联网的运营成本得到有效的控制。目前大部分的物联网公司在运营的过程中，会使用到云计算等各种相关的技术，利用计算机技术的相关各种终端服务器给物联网中所使用到的各种智能化电器，提供大量的数据，进行交换和存储服务。随着当今社会的不断发展，设备的链接数量会变得越来越庞大，并且还会不断的增长，以往所使用的计算机计算能力以及存储容量等方面无法满足现代社会发展中的相关需求。只有将5G 技术进行充分的运用，促进区块链和互联网的结合，才能够有效的满足物联网在发展过程中的相关需求。由于获得了5G 技术的支持，将区块链技术应用到物联网之中，能够将相关的隐私信息进行有效的保护。