導言：

新一代通信技術5G將全面解決物聯(lián)網(wǎng)的海量連接問題，物聯(lián)網(wǎng)迎來高速發(fā)展時機。但隨之而來的是物聯(lián)網(wǎng)將面臨更大更龐雜的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的技術體系構建難題，沿用傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術的中心化平臺架構已無法滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求。

當前，由比特幣等數(shù)字資產(chǎn)浪潮引爆的區(qū)塊鏈技術及其衍生優(yōu)化的類區(qū)塊鏈技術等使物聯(lián)網(wǎng)似乎找到了一條將萬物互聯(lián)愿景變?yōu)楝F(xiàn)實的新出路，它們?nèi)ブ行幕�、去信任、可追溯、不可纂改、公開透明等技術特性與5G物聯(lián)網(wǎng)有著天然的契合。

本文通過對未來可能用于架構物聯(lián)網(wǎng)的新技術Blockchain與DAG的物聯(lián)網(wǎng)應用場景比較和技術特征分析，從底層技術的視角去深度解讀這兩種技術與物聯(lián)網(wǎng)的融合，探討5G時代萬物互聯(lián)的建筑之道。

作為通信、物聯(lián)網(wǎng)服務商的國脈集團，我們也在不斷探索，尋找最適合我們業(yè)務場景的科技技術。

一、區(qū)塊鏈：

未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動力

隨著5G商用進程的加速，從智能家居到智慧城市，從智能穿戴到智慧工廠等等，垂直應用領域規(guī)模不斷擴大。5G技術以增強的移動帶寬、海量的設備通信和超低的延時驅(qū)動著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5G雖然解決了物聯(lián)網(wǎng)的廣覆蓋、大容量連接的基礎網(wǎng)絡問題，但缺乏真正價值的數(shù)字資產(chǎn)的廣泛接入和商業(yè)生態(tài)體系的建立，還面臨著數(shù)百億級的潛在終端規(guī)模和交易高并發(fā)問題；同時物聯(lián)網(wǎng)本身產(chǎn)業(yè)鏈條極其繁冗，終端安全、數(shù)據(jù)存儲/加密/共享、隱私保護等物聯(lián)網(wǎng)的痛點將進一步加劇。特別是物聯(lián)網(wǎng)龐大的、高價值的數(shù)據(jù)資產(chǎn)資源的未能有效利用，將使物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式始終無法有效構建。

自比特幣誕生之日起，依附于比特幣底層的區(qū)塊鏈技術逐漸被人們熟悉并追捧，其去中心化的分布式網(wǎng)絡、去中介化的共識信任、可追溯的數(shù)據(jù)鏈表、數(shù)據(jù)共享與隱私保護相結合的技術特性，以及可編程的智能合約新技術都將給處于行業(yè)爆發(fā)前夕卻還身陷技術泥潭的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)看到了在傳統(tǒng)中心化的技術體系架構外又一新的選擇，使得物聯(lián)網(wǎng)存在的數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易、用戶隱私保護、安全信任、可運營可管理等一系列問題都將迎刃而解。

物聯(lián)網(wǎng)作為連接物理世界和虛擬世界的主要媒介，當前還停留在信息（數(shù)據(jù)）互聯(lián)的發(fā)展階段，而區(qū)塊鏈的出現(xiàn)，更多帶來的是信任革命，信任之上，我們能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡的價值互聯(lián)�？傊�，物聯(lián)網(wǎng)的瓶頸在于缺乏實現(xiàn)價值傳遞的有效技術手段，而區(qū)塊鏈的核心則在于能夠?qū)崿F(xiàn)價值傳遞，兩者交相輝映、互相促進，推動數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值體系和網(wǎng)絡信用體系的建立，實現(xiàn)數(shù)字生態(tài)和物理生態(tài)的共同繁榮。

二、應用于物聯(lián)網(wǎng)的新技術：

Blockchain和DAG

當前區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的應用已經(jīng)有了積極的探索和嘗試，包括IBM、GE、微軟等物聯(lián)網(wǎng)龍頭都開始布局區(qū)塊鏈，市場上也產(chǎn)生了包括ADEPT、Streamr、WTC、IOTA、ITC等區(qū)塊鏈項目。

1、ADEPT

2015年，IBM與三星聯(lián)合打造ADEPT 系統(tǒng)，系統(tǒng)可以讓物聯(lián)網(wǎng)里的各種設備自動運轉(zhuǎn)，例如家電的運轉(zhuǎn)出故障時它們可以自動發(fā)送信號，并可以自動更新軟件；甚至設備本身可以通過 ADEPT 來與周邊的設備“溝通”，從而提高能源的利用效率。在ADEPT系統(tǒng)中，當大量設備自動交互信息時，區(qū)塊鏈將發(fā)揮分布式賬本的作用，通過在系統(tǒng)中植入?yún)f(xié)議，還可以大大降低ADEPT系統(tǒng)作為設備間的溝通橋梁時的成本。

2、Streamr（DATA)

由于數(shù)據(jù)可以被看作是改進物聯(lián)網(wǎng)設備的“燃料”，因此開發(fā)人員能夠更好地獲得信息成為關鍵點。Streamr正在促進物聯(lián)網(wǎng)上更民主的數(shù)據(jù)交易方式，使數(shù)據(jù)所有者能夠自由地將收集和生成的數(shù)據(jù)貨幣化。直接從數(shù)據(jù)中獲得，而不需要參與或受制于中介所規(guī)定的條件。

區(qū)塊鏈驅(qū)動的數(shù)據(jù)流平臺Streamr為幾乎所有購買和銷售數(shù)據(jù)的人都提供了分布式的方法。該平臺允許數(shù)據(jù)所有者輕松地連接到點對點網(wǎng)絡，并傳輸數(shù)據(jù)，其他人可以隨時購買。而Streamr的市場使用區(qū)塊鏈智能合同和令牌來促進交易并激勵數(shù)據(jù)交換。

Streamr的目標是將實時數(shù)據(jù)中的值進行標記。以自動駕駛汽車為例，為了優(yōu)化運行，它不斷需要來自其他機器的數(shù)據(jù)，比如來自其他機器的交通擁堵信息，附近充電站的電價、天氣預報等等。

而Streamr提供了一個實時數(shù)據(jù)交付和支付的單一接口，通過使用名為DATAcoin的加密令牌，在區(qū)塊鏈上實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的可交易性。汽車可以自動獲取所需的數(shù)據(jù)并為此付費。反過來，汽車也可以銷售它所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，如其他汽車的交通數(shù)據(jù)，道路狀況明確到城市、位置等最后傳遞給廣告商。

3、Waltonchain（WTC）

沃爾頓鏈有機融合區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)，通過RFID技術與Waltonchain的結合，推進區(qū)塊鏈技術由互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)貫通，打造真實可信、可溯源、數(shù)據(jù)完全共享、信息完全透明的商業(yè)模式，實現(xiàn)價值物聯(lián)網(wǎng)，打造現(xiàn)有商業(yè)的全新生態(tài)。Walton團隊做出四個階段性規(guī)劃，由底層基礎平臺建立，逐步擴散至零售、物流，最終整合產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，步步為營，實現(xiàn)商業(yè)生態(tài)縱深的全覆蓋。

4、IOTA

IOTA一開始是為物聯(lián)網(wǎng)而設計的一個革命性的新型交易結算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移技術,它基于DAG，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的交易吞吐量，并且不收取交易手續(xù)費。IOTA主要功能是無需手續(xù)費的微支付和安全的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移及數(shù)據(jù)錨定,有了這兩個功能，再加上IOTA的延展性和分區(qū)容錯，就能提煉出大量的只能通過IOTA來實現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)用例，IOTA當前主要關注智能城市、基礎設施和智能電網(wǎng)、供應鏈、運輸和移動性等物聯(lián)網(wǎng)領域。

5、ITC（萬物鏈）

ITC旨在解決目前物聯(lián)網(wǎng)嚴重的安全問題，滿足物聯(lián)網(wǎng)高度并發(fā)的使用場景，實現(xiàn)萬物互聯(lián)互通。萬物鏈主鏈采用PBFT的共識策略，結合DAG子網(wǎng)點對點通訊網(wǎng)絡，巧妙結合梅克爾樹數(shù)據(jù)結構簡單驗證技術，主網(wǎng)性能可以滿足十萬的并發(fā)，整個網(wǎng)絡由于分布式DAG子網(wǎng)的架構，可以達到更優(yōu)的并發(fā)情況。


三、區(qū)塊鏈Blockchain和類區(qū)塊鏈DAG技術比較

1、Blockchain、DAG

Blockchain，即區(qū)塊鏈是一種按照時間順序?qū)��?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。比特幣就是采用Blockchain打造出的P2P電子貨幣系統(tǒng)應用的成果案例；此外，Blockchain還被廣泛應用于供應鏈管理、融資貸款等金融領域。

DAG，即有向無環(huán)圖，是一種類區(qū)塊鏈技術。之前DAG主要是應用于計算機領域一個常用的數(shù)據(jù)結構，在區(qū)塊鏈第一次被提出主要是為了解決Blockchain技術的效率問題，糾其原因，主要是Blockchain鏈式的存儲結構，使整個網(wǎng)絡中同時只能有一條鏈，導致出塊無法并發(fā)執(zhí)行，于是有人開始提出了用DAG拓撲結構來存儲區(qū)塊。簡單類比，有別于Blockchain的單線程，DAG是并發(fā)多線程，把原有的區(qū)塊鏈從一維單點寫入躍遷到三維全網(wǎng)并行工作空間，即從獨木橋變成了高速公路網(wǎng)。

圖1-Blockchain區(qū)塊鏈結構


資料來源：互聯(lián)網(wǎng)

圖2-DAG Blockless(無區(qū)塊)結構


資料來源：互聯(lián)網(wǎng)

2、技術比較

我們下面將對Blockchain和DAG進行一個全方位的技術比較：

表1-BlockChain 與DAG技術比較



資料來源：國脈科技研究院

從技術比較可看出，Blockchain在底層結構采用的是“區(qū)塊+鏈”的數(shù)據(jù)結構，該結構有著先天性的局限，單線程的記賬模式無法處理高并發(fā)請求；同時，區(qū)塊鏈的吞吐量受制于區(qū)塊的大小，區(qū)塊太小且交易量大的話，很多交易無法打包進區(qū)塊；反之，區(qū)塊太大，整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)量將迅速膨脹，普通用戶將無法運行全節(jié)點，易造成中心化的問題；

相較而言，DAG技術采用Blockless的無區(qū)塊并行記賬方式，不再受制于區(qū)塊大小和工作量證明問題，給網(wǎng)絡帶來海量的接入、更大的帶寬和更快的交易；同時，不再無度的浪費電力資源和產(chǎn)生高額的交易成本，這些技術優(yōu)勢，無疑將更加有利于滿足一個高并發(fā)、海量存儲的物聯(lián)網(wǎng)應用。

因此，通過以上分析可知，在性能瓶頸、數(shù)據(jù)膨脹、資源消耗等方面，DAG技術都顯露出比Blockchain更優(yōu)的特性，特別是當前區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易時長這樣的問題逐步顯現(xiàn)出來，未來物聯(lián)網(wǎng)選擇DAG技術更加容易滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)百億終端規(guī)模和交易高并發(fā)的應用需求，具有較大的適用范圍。

不過盡管DAG技術有一定的技術超前，但為解決區(qū)塊鏈技術問題也同時引了發(fā)了一些新的技術問題，如雙重支付確認、交易重復冗余等，還有就是其簡化共識-沒有傳統(tǒng)意義上的共識，每筆交易可信與否取決于相信這筆交易的人的數(shù)量（如見證者或者引用這筆交易的人），這無疑都有可能限制其應用范圍，未來DAG技術還需要在實踐與應用的基礎上進一步的完善。

結語

當前，區(qū)塊鏈技術在金融領域獲得成功應用的基礎上，已逐步開始往醫(yī)療、汽車、能源等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域進行應用探索，如利用區(qū)塊鏈技術在醫(yī)療領域嘗試搭建跨平臺的安全數(shù)據(jù)共享機制等，區(qū)塊鏈的技術特性在物聯(lián)網(wǎng)中具有廣闊的應用場景。

作為當前應用于物聯(lián)網(wǎng)領域的兩種新興技術Blockchain和DAG我們做了細致的比較與分析，認為相較于Blockchain技術，DAG為物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展在海量接入、海量存儲以及高并發(fā)上提出了更加切實有效的解決方案，但是我們也必須清醒意識到，隨著5G的到來，萬物互聯(lián)下的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務形態(tài)更加復雜、場景更加眾多，如車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)聯(lián)網(wǎng)、能源物聯(lián)網(wǎng)等，對并發(fā)性、實時性、隱私性等都提出了更高的技術要求，包括區(qū)塊鏈技術優(yōu)化、應用部署等一系列問題還需要進一步探討。