TIOT莲花链白皮书 - 3.20

基于可插拔式物联网架构1LotusChain(TIOTChain)WhitePaperTIOT莲花链白皮书Version1.0基于可插拔式物联网架构TIOT基金会团队2018.03基于可插拔式物联网架构2目录导读...............................................................3一、项目背景........................................................4二、关于TIOT......................................................11三、TIOTToken分配模型............................................13四、TIOT技术架构...................................................15五、TIOT应用场景.................................................21六、TIOT项目团队与发展线路.........................................27七、TIOT基金会与全球社区...........................................28八、合规与风险提示.................................................31九、免责申明.......................................................33基于可插拔式物联网架构3导读IBM总裁郭士纳曾说过：“19世纪是帝国的世界，20世纪是民族国家的历史，21世纪将成为智慧互联的世纪。”美国皮尤研究中心因特网计划研究组（PewResearchCenterInternetProject）和美国依隆大学因特网联想中心联合发表的一篇报告指出：通过总结归纳2551位互联网界“专家”和公众反馈，万物互联是2025年互联网技术应用的六大趋势之首，将深深影响人类生活。随着人工智能、5G网络、区块链、云计算的技术的突破，万物互联以成为可能。2017世界物联网峰会官方公布，到2018年，全球物联网市场规模将超过千亿美元，年均复合增长率保持在31%以上，2025年市场规模将达到万亿。TIOTChain(简称TT，莲花链)是由越南区块链研究院TIOT基金会研发的一个可定制的价值物联网基础设施，是全球性区块链开源社区项目。TIOTChain由内核和功能模块组成，以弱化主链，激活侧链，通过事件和服务的剥离，实现高度模块化的底层架构，提供智能合约、多链并行、跨链共识等运行机制，降低开发和使用的成本，同时借助中国的“一带一路”，以东南亚为起点，最终推动价值物联网商业应用覆盖全世界的宏伟目标。TIOT使命：让万物互联更简单，更有价值！基于可插拔式物联网架构4一、项目背景1.物联网技术开启智慧地球时代我们所处的时代，是新技术引领社会变革的时代。在信息互联网时代，人们的协作和交流突破了时间和空间的限制，世界成为一个整体互动平台。当前，信息化时代进入空前的重要发展阶段，互联网能够实现“物物相连”，这一阶段被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮：物联网时代。物联网（InternetOfThings），顾名思义就是万事万物与网络连接。物联网技术是在互联网技术的基础之上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。据思科公司测算，2013年全球有35亿个传感器连接到物联网。2020年，将有超过500亿个传感器连接到物联网。而到2030年，将有超过100万亿个传感器连接到物联网。这个神经网络将把世界上的万物环环相连、节节相扣。作为互联网的延伸，物联网利用通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与人、物与物相联，物联网的到来将会极大的改善人类的生活质量。2.物联网系统的中心化架构面临挑战（1）设备安全漏洞不断。Mirai创造的Botnets物联网被麻省理工科技评论基于可插拔式物联网架构5评为2017年的十大突破性技术，据统计，Mirai网络已累计感染超过200万台摄像机等IOT设备，由其发起的DDoS攻击，让美国域名解析服务提供商Dyn瘫痪，Twitter、Paypal等多个人气网站当时无法访问。（2）架构僵化互联成本高昂。目前的很多物联网都是运营商、企业内部的自组织网络，也就是物联网数据流都汇总到单一的中心控制系统。涉及到跨多个运营商、多个对等主体之间的协作时，建立信用的成本很高。现有的物联网解决方案成本过高，大多是“烟囱式”垂直体系架构，所有数据中心基于单个项目建设，每个IT系统都有自己的管理工具和数据库，形成了信息孤岛，在百亿互联设备时代，这样的架构效率低下，不能满足时代的需求。（3）数据隐私无法保护。中心化的管理架构无法自证清白，个人隐私数据被泄露的相关时间时有发生。比如：黑客通过攻击网络进入电脑摄像头看“现场直播”，在互联网进入大数据时代之后，人们已经越发失去了自己的隐私。因此，在物联网发展之初，隐私性必须整合进物联网基础架构体系中，确保用户在享受更便利、更智能的服务同时不会泄露自己的个人信息，并且让用户真正拥有自己创造的数据及其价值。（4）数据价值问题。物联网系统每时每刻都会产生大量数据，这些数据在商业应用与科研领域都具有很高的价值，例如基于交通出行数据，运用深度学习的方法训练更准确更高效的路径规划算法；医疗护理机构可以利用摄像头等传感器的数据更精确的判断病人的状况，从而设计更加定制化的护理方案。然而，在“烟囱式”的孤岛架构体系下，大量的交通数据掌握在几家中心化平台手中，无法实现高效的互联互通，中小公司无法利用这些资源，高校等科研机构也难以获取高质量的数据集，这严重阻碍了科研的进展，也导致数据的价值无法充分基于可插拔式物联网架构6体现。此外，大部分物联设备单独联网是没有实际意义的，只有多项数据综合分析才会产生价值，若数据无法互联互通，则无法实现价值的传递。（5）商业模式问题。物联网设备的联网、计算、存储等功能带来成本的增加，但是对于大部分传感器等传统设备而言，联网并不是其核心功能所在，而仅仅依靠售卖硬件的模式无法支持长期维护相应的IT系统带来的巨额开销。当前的中心化架构下，大部分厂商对于物联设备的IT功能系统无法充分利用，商业模式也仅是单纯的售卖用户数据，这一点又涉嫌侵犯用户的权益和隐私，随着物联网系统的进一步发展与开放以及用户安全意识的提高，当前的商业模式必将迎来变革。（6）在通信兼容方面。全球物联网平台缺少统一的语言，这很容易造成多个物联网设备彼此之间通信受到阻碍，并产生多个竞争性的标准和平台。3.区块链技术解决方案区块链凭借主体对等、公开透明、安全通信、难以篡改和多方共识等特性，对物联网将产生重要的影响：多中心、弱中心化的特质将降低中心化架构的高额运维成本，信息加密、安全通信的特质将有助于保护隐私，身份权限管理和多方共识有助于识别非法节点，及时阻止恶意节点的接入和作恶，依托链式的结构有助于构建可证可溯的电子证据存证，分布式架构和主体对等的特点有助于打破物联网现存的多个信息孤岛桎梏，促进信息的横向流动和多方协作。（1）显著降低设备互联成本。区块链技术的核心概念是分布式账本，即一个公开的、多方共同维护的分布式数据库，基于区块链构建基础物联网数据平台，可以有效解决“数据孤岛”问题，厂商无需再为自家的单一产品建立一整套数据解决方案，显著降低了设备互联成本以及后期IT系统维护成本。因此，基于区基于可插拔式物联网架构7块链技术构建的去中心化物联网系统足以承载百亿级别的互联设备数据。（2）有效保护数据隐私。区块链技术最大的优势在于去中心化带来的隐私安全性，没有任何第三方控制用户数据，没有大量的数据存放在一个数据中心，降低了黑客攻击、恶意泄露等风险。利用区块链构建的物联网是一个人人参与、完全开放且安全的去中心化系统，所有用户可以掌控自己的数据，保护自身的隐私与权益。（3）实现数据价值传递。基于区块链的物联网系统是一个对等的去中心化网络，所有参与方可以平等地参与数据分享过程。所有用户可以对自己产生的数据进行访问授权，数据应用与服务商能以较低的成本合法获取大量有价值的用户数据，并在此基础上创建更智能化的服务，通过数据的实时流动实现价值的传递。（4）创造全新的商业模式。区块链技术改变了用户、物联设备和厂商在物联网系统中的角色，不同于当前的中心化架构，在新的物联网系统中，用户可以动态制定数据授权机制以及与设备之间的交互规则等；设备也不仅仅执行单一功能，区块链不止将设备简单互联，还能使得设备之间能自主交互；厂商也不再需要维护成百上千套不同体系中的IT系统。角色的改变将吸引更多参与者，重塑市场规则，创造全新的商业模式。4.传统区块链会遇到以下四个方面的挑战：（1）在资源消耗方面。物联网设备普遍存在计算能力低、联网能力弱、电池续航短等问题。比特币的工作量证明机制（PoW）对资源消耗太大，显然不然适用于部署在物联网节点中，可能部署在物联网网关等服务器里。其次，以太坊等区块链2.0技术也是PoW+PoS，正逐步切换到PoS。分布式架构需要共识机基于可插拔式物联网架构8制来确保数据的最终一致性，然而，相对中心化架构来说，对资源的消耗是不容忽视的。（2）在数据膨胀方面。区块链是一个只能附加、不能删除的一种数据存储技术。随着区块链的不断增长，IOT设备是否有足够存储空间？例如，比特币运行至今，至少需要100G物理存储空间。（3）在性能瓶颈方面。传统比特币的交易是7笔/秒，再加上共识确认，需要约1个小时才写入区块链，这种时延引起的反馈时延、报警时延，在时延敏感的工业互联网上不可行。（4）在分区容忍方面。工业物联网强调节点“一直在线”，但是普通的物联网节点失效、频繁加入退出网络是司空见惯的事情，容易产生消耗大量网络带宽的网络震荡，甚至出现“网络割裂”的现象。5.可插拔式模块设计让区块链+物联网+行业应用真正融合物联网本身还是应用需求驱动型而非技术驱动型产业，物联网生态构建的关键还是着眼于行业应用。然而，由于物联网对跨领域新技术的综合集成度要求较高，所以行业用户早期无法有效领导产业发展，而技术主体又抓不住行业市场的核心和爆破点，这就直接导致物联网产业“叫座”但迟迟未“叫好”。面对如此复杂的物联网生态体系建设，如何找到更高效的建设模式和运营模式，能够让小、杂、散、乱的各类产业，有序化和组织化地建立协同运营体系，从而让物联网与行业真正融合，爆发巨大的市场潜力。根据物联网各生态体系，按照模块化设计分为：用户层、服务层、感知层、终端层、管控层、共享层六个模块。模块之间按照业务逻辑建立网络化连接，从而形成单个物联网行业生态体基于可插拔式物联网架构9系。单个物联网行业生态体系再通过各自的资源交换形成跨行业跨领域之间的协同体系。（1）用户层，定义用户和需求。在于确定用户主体和用户需求，即在用户域中挖掘用户主体与行业中其他因素之间的问题和改善需求。其中，多个用户主体间的关联性以及需求边界是确定物联网行业生态的入口，如果特别复杂的，可以采用需求迭代的模式，逐步推进。（2）服务层，明确“物”及关联属性。在目标对象域根据物联网用户需求所关联的目标对象，确定所要连接的“物体”。物联网通过特定的连接方式，几乎可以把任何“物体”转化为该物体的“信息源”，从而为创造出区别于传统产品和服务的全新价值奠定基础，是物联网商业价值创新的源头。（3）感知层，设定所需感知和控制的方案，即“物”的关联方式。根据目标对象所确定的物体属性和信息源获取要求，从而在感知控制域确定采用哪