物联网、区块链和共享经济应用

物联网、区块链与共享经济应用

摘要：

这篇论文探讨了物联网和区块链技术是如何有助于共享经济发展的。本论文调查的焦点在于理解区块链是如何被用来创造分散的、共享的经济应用程序，使人们能将他们的产品安全地货币化进而创造更多的财富。共享经济应用程序比如Airbnb和Uber，他们是众所周知的应用，但在数字经济共享方面还有很多机会。随着最近物联网和区块链的兴起，有诸多良机创造无数的共享经济应用，比如对等的自动支付机制、外汇交易平台、数字版权管理、文化遗产等等。虽然许多类型的共享经济场景正在扩展，但直到现在，它们很少利用物联网和区块链技术创建分布式应用程序。本论文讨论我们能如何利用物联网与区块链这两项技术创造安全的分布式共享经济应用。本文介绍在物联网架构下使用区块链技术进行分布式应用的例子。

关键词：物联网；区块链；分布式应用；智能合约；对等；射频识别；

1、介绍

Chianese等人告诉我们:“未来互联网技术的采用,特别是它的最具挑战性的组件(比如物联

网(IoT)和互联网服务,可以构成的基本的基石，为各种应用程序开发统一的信息和通信技术平台。”本文进一步讨论了物联网和分布式账本技术(或区块链)如何为共享经济开发分布式应用程序(Daps)提供了良好的机会。

最近，人们对共享经济应用程序产生了相当大的兴趣，人们可以用它来赚钱；想想Airbnb

或Uber的成功吧。事实上，已经部署了许多应用程序来利用我们的东西。但是，目前很少有应用程序是使用物联网和区块链技术实现的。通过使用物联网，我们可以通过嵌入传感器和网络连接来促进现有设备、车辆、建筑物等的共享，从而使我们的设备能够收集和交换数据。然后，通过将区块链技术集成到物联网体系结构中，我们可以保存所有这些共享交易的不可变的分类帐。此外，我们可以在不需要信任的第三方的情况下共享，这有效地消除了“中间人”，允许共享应用程序在一个分散的对等(P2P)模式下运行。Slock，是这项技术的一个例子;它将区块链嵌入到一个属性中，从而允许购买Slock的用户使用共享经济分布式开发应用程序来获得访问权限。本文介绍了一种叫做ExpressIT的物联网设计小说。然后我们讨论，用少量的用例说明场景、物联网和区块链作为关键的启用技术。最后，我们考虑未来的工作，将探索我们在物联网和区块链技术领域的下一步工作。

1.1.背景—ExpressIT

苏塞克斯大学和美国运通公司最近完成了一项重要的创新(正式的英国技术战略委员会)项目，名为“通过微支付技术将虚拟社区与数字经济联系起来”。该项目建立了一个数字中心，研究如何将支付和奖励技术，特别是小额支付技术集成到数字经济应用中。示范项目包括一个名为BillSplitter的账单共享应用程序，一个智能购物篮，一个奖励网关，以补充美国运通支付网

关和一个自动转帐的汽车支付系统。该示范项目的最后一个项目专注于开发一种名为ExpressIT 的物联网演示蓝本。

ExpressIT(美国运通物联网的缩写)是一个未来的物联网应用蓝本，它整合了几个项目模块作为一个“虚拟设计叙事”。ExpressIT集成了许多模块，包括智能购物篮, 自动支付，奖励网关

和支付网关，以及其他的设计-虚拟原型，如旅行计划，驾驶员监视器和旅行监视器。ExpressIT 以“物联网”的概念为基础，通过面向对象的方法，将唯一可识别的对象和它们的虚拟表示聚合起来，并相互通信。ExpressIT与实际生活对象(比如用户的车辆和厨房设备)交互，并自动完成一些需要直接人工输入的任务。一个设计叙事的视频演示了ExpressIT的概念。

然而，ExpressIT虽然包含了物联网的概念，但目前并没有部署区块链技术支持的感知优势。在

我们的新项目中，我们与我们的工业合作伙伴共同解决了这一缺点，即共享事物。

1.2.共享事物

“共享事物”项目是关于将共享的经济应用货币化。为了促进这项新工作，“共享事物”已经从两个密切相关的研究线索开始，特别关注于研究：1)移动金融可穿戴设备和物联网，2)在共享经济中的物联网。该项目特别感兴趣的是如何通过使用真实场景和工作原型来更好地了解如何开发、实现、测试和评估共享经济分布式开发程序。支持这两个项目的线程是一些关键的物联网和区块链技术。

2.关键物联网技术

被誉为“物联网”概念先驱的凯文·阿什顿(Kevin Ashton)在接受射频识别(RFID)杂志采访时称，互联网依赖于人的存在。然而，阿什顿认为人类时间有限，所以他们无法捕捉太多真实世界的‘东西’(比如有关燃料的数据，这些燃料可以为我们的取暖或驱动汽车的引擎提供动力)。因此，互联网代表的是我们的想法，而不是“事物”。然而，一个运转正常的社会依赖于“事物”，阿什顿认为，下一代互联网将在这方面有所帮助。他得出结论认为，基于计算机生成的数据的物联网将使我们变得更有效率：“我们将知道这些事物什么时候需要更换、修复或召回。”阿什顿接着说，关键的物联网技术将是射频识别(RFID)和传感器技术，这些技术将使计算机能够“观察、识别和理解世界，而不受人类输入数据的限制”。自从艾什顿的演讲开始，物联网的世界就已经发展了;Li等人描述了启用物联网技术，它创造了一个“基于感觉、通信、网络和信息处理技术的互联网络”。Chianese等人描述道:“大数据，其机遇和挑战不仅存在于涉及的海量数据中，而且还存在于信息资产的异质性和它们的分布上。”Gubbi等人将物联网描述为“在没有人工干预的情况下制造计算机感知信息”。他们详细描述了一个统一的架构，在这个架构中，无处不在的传感和驱动装置通过动态可伸缩、高度可靠的云计算服务共享信息。因此，他们有一个“以云为中心的物联网”的愿景，这是因为物联网创造了前所未有的数据量。然而，他们也认识到，这些数据的安全性和所有权将是至关重要的，虽然以云为中心的模型为扩展到数十亿连接设备提供了一个潜在的解决方案，但它并不一定能够解决物联网所面临的安全挑战。pureswaran等人同意：“在物联网这样规模的网络中，互相信任很难设计，而且如果不是不可能的话，也很昂贵，很难保证”。Li等人列举了物联网需要解决的五个安全和隐私问题：(1)从社会、法律和文化的角度来看，安全和隐私；(2)信任机制；(3)通信安全；(4)用户隐私；(5)服务和应用的安全。Pureswaran等人还认为，解决方案在于“无信任”的P2P网络，或区块链，在那里没有中央权威或单一的故障点。

2.1.区块链

区块链技术最早是在2009年初通过密码货币—比特币(BTC)而出名的。从那时起，比特币蓬勃发展;在撰写本文时，其总市值超过60亿美元。然而，根据Swan的说法，比特币的技术可以对现代社会的所有方面产生深远的影响。区块链技术是一种分布式的公共事务分类账，英国政府的一份报告的作者将其描述为“本质上是一个资产数据库，可以通过多个地点、地理区域或机构的网络中共享”。Swan将区块链标识为:“人机交互的集成和自动化，机器对机器和物联网支付网络的机器经济”。区块链的一个重要方面是，它们还包括为电子协作提供安全机制的算法，而不依赖于信任的中央权威。另外，区块链具有执行自治脚本的能力。这是智能契约的概念，数据驱动的代码可以表示可验证的应用程序逻辑，并有助于系统规则集的自动化。

格林斯潘将区块链作为一个通用的无信任数据库的想法进一步扩展，他说区块链是一个分布式的多版本并发控制数据库(MVCCDB)，带有“更多的附加功能”。Garzik等人同意比特币是一种解决分布式系统多主复制问题的数据库。多版本并发控制数据库有防止冲突的机制，就像区块链技术一样，它保证单个输出的花费不止一次。格林斯潘解释说，多版本并发控制数据库通过复制来提高可靠性和吞吐量，这需要解决冲突的复杂机制。区块链通过它的P2P共识模型设计实现了这一点。格林斯潘继续描述“比特币区块链交易比传统的分布式多版本并发控制数据库上执行更具亮