區塊鏈+邊緣計算的互促效應

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【區塊鏈和邊緣計算技術】

區塊鏈技術起源於化名為“中本聰”(Satoshi Nakamoto)的學者在2008年發表的奠基性論文《比特幣:一種點對點電子現金系統》。目前,區塊鏈技術被很多大型機構稱為是徹底改變業務乃至機構運作方式的重大突破性技術。同時,區塊鏈技術就像雲端計算、大資料、物聯網等新一代資訊科技一樣,區塊鏈技術並不是單一資訊科技,而是依託於現有技術,加以獨創性的組合及創新,從而實現以前未實現的功能。區塊鏈作為一項新型資訊處理技術,其在表示價值、傳遞信任方面具有天然的優勢,是“價值網際網路”的核心要素。狹義來講,區塊鏈是一種按照時間順序將資料區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式資料結構,並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分散式賬本;廣義來講,區塊鏈技術是利用塊鏈式資料結構來驗證與儲存資料、利用分散式節點共識演算法來生成和更新資料、利用密碼學的方式保證資料傳輸和訪問的安全、利用由自動化指令碼程式碼組成的智慧合約來程式設計和運算元據的一種全新的分散式基礎架構與計算正規化。區塊鏈技術作為創造信任的機器,主要有以下特點:

邊緣計算是在高頻寬、時間敏感型、物聯網整合這個背景下發展起來的技術,由於雲端計算是集中化的,離終端裝置(如攝像頭、感測器等)較遠,對於實時性要求高的計算需求,把計算放在雲上會引起網路延時變長、網路擁塞、服務質量下降等問題。而終端裝置通常計算能力不足,無法與雲端相比。在此情況下,邊緣計算順應而生,透過在靠近終端裝置的地方建立邊緣節點,將雲端計算能力延伸到靠近終裝置的邊緣節點,將雲端AI應用、函式計算等能力下發到邊緣節點(EdgeNode),將公有云能力延伸到靠近裝置的一端,使得邊緣節點擁有云端相同能力,能夠實時處理終端裝置計算需求,從而解決上述問題,因此從概念上,邊緣計算可以看作是雲端計算的補充,把雲端計算延伸到網路邊緣,在最靠近使用者的地方提供服務,就是邊緣計算。邊緣計算作為一種新興技術,具有低時延、高可靠、海量連線等特點,並在邊緣側發起,以產生更快的服務響應,滿足現場實時業務需求。

【區塊鏈和邊緣計算當下形勢分析】

區塊鏈可以幫助企業或者政府部門建立更值得信賴的網路,使用者可以在這個網路中分享資訊和價值。國務院印發的《“十三五”國家資訊化規劃》中,區塊鏈與大資料、人工智慧、機器深度學習等新技術,成為國家佈局重點,2018年10月,工信部發布《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》,這是首個落地的區塊鏈官方指導檔案,2019 年 10 月 24 日,在中共中央政治局第十八次集體學習會上,習主席提出區塊鏈在“技術革新和產業變革中起著重要作用”,“把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口”。2020年4月,國家發改委將區塊鏈確立為“新基建”的新技術基礎設施。區塊鏈是網際網路之後資訊科技又一次突破,是“價值網際網路”的基石。網際網路技術實現了資訊的高效流通,而區塊鏈技術將實現信任建立和價值傳遞的新機制,進一步促進社會生產和生活中新型協作體系的建立和完善。目前國家、多個省市和地區政府已經發布了區塊鏈相關政策和指導意見,將區塊鏈技術列入發展規劃,積極開展區塊鏈產業佈局,為區塊鏈產業的發展提供了政策基礎,各地政府,特別是沿海地區紛紛成立區塊鏈實驗地、研究院。區塊鏈技術已經在供應鏈金融、物品溯源、智慧製造、數字資產管理等領域開展了有益和成功的探索,以區塊鏈為主營業務的創新公司數量增長迅速,產業已經初步形成。隨著技術的發展,未來區塊鏈將會得到更廣泛應用。

萬物互聯時代快速到來,5G網路普及導致網路邊緣裝置以及產生的資料量快速增長,隨著5G業務和垂直行業應用的拓展,新興市場對邊緣計算的需求十分迫切。在眾多垂直行業新興業務中,低時延、高頻寬和高安全性三個方面成為邊緣計算的獨特優勢。根據IDC(網際網路資料中心)預估,今年全球將有超過500億的終端與裝置聯網,而有50%的物聯網網路將面臨網路頻寬的限制,40%的資料需要在網路邊緣分析、處理與儲存。邊緣計算市場規模將超萬億,成為與雲端計算平分秋色的新興市場。而在國內市場方面,據CEDA(中國資訊產業商會電子分銷商分會)預測,2020年我國物聯網市場規模有望達到18300億元,年複合增速高達25%,我國邊緣計算髮展將在接下來的兩年迎來高峰期。

【區塊鏈與邊緣計算雙劍合璧】

區塊鏈在信任建立、價值表示和傳遞方面具有不可取代的優勢,目前已經在跨行業協作、社會經濟發展中展現出其價值和生命力,而邊緣計算在靠近使用者的地方提供計算、儲存、網路等基礎設施,透過在該基礎設施上部署和執行應用,為使用者就近提供邊緣雲服務,可以在網路和資源組織方式、業務體驗提升方面都具有良好的競爭力。區塊鏈技術促進安全可信,邊緣計算技術促進高效可用,邊緣計算+區塊鏈可以構成高效資訊+價值平臺,促進資源共享和最最佳化配臵。一方面,邊緣計算為區塊鏈提供了新的節點部署選擇,把區塊鏈部署在邊緣計算節點上,資料對接便捷,傳播路徑可控,可以緩解頻寬壓力,提升傳輸實時性,整合運營商開放能力;另一方面,區塊鏈可以促進不同的邊緣節點之間、“端-邊-網-雲”各方之間的協作同步,幫助建立邊緣計算系統的完整性保障和防偽存證支撐資源,推動終端、資料、能力的開放共享。“區塊鏈+邊緣計算”作為通訊和資訊科技融合發展的新領域,必將共同推動跨界融合創新,促進社會經濟轉型和發展,將對網路、業務、生態產生促進效應和深遠的影響。

在區塊鏈與物聯網的交叉領域,透過物聯網雲端的計算方式,無法進行快速響應,負荷過大,網速不夠,資料來源的資料極其龐大,又相互獨立,分散於使用者周圍,這些都是當下的行業痛點。隨著資訊科技的發展,相當部分物聯網節點已經滿足邊緣計算的需求並且可以實現複雜應用場景下的資料交付。透過邊緣計算的架構改造傳統物聯網節點,將是物聯網未來幾年發展的主要方向之一。在設計之初即聚焦於解決物聯網資料的安全、流通、交易、共享以及裝置互動上,並且透過去中心化的區塊鏈技術,實現任意規模、任意型別物聯網節點的接入,打破資料平臺壁壘。物聯網裝置商、建設方、資料擁有者、資料需求方在本專案構建的區塊鏈網路中可以各取所需,形成完美的物聯網業務閉環。區塊鏈網路恰好符合邊緣計算架構,可以充分利用節點本身所具備的計算能力,就近完成物聯網裝置計算儲存的對接需求,提升物聯網感知-計算-響應這一過程的時效性。在物聯網應用中存在大量需要低延時響應的使用場景,當雲端計算在這些領域一籌莫展時,結合區塊鏈的物聯的邊緣計算方案是一個新的解決途徑。

1、邊緣計算為區塊鏈服務提供資源和能力

· 資源層面:邊緣計算平臺為區塊鏈節點的部署提供了新的選擇,區塊鏈可以與業務應用共用邊緣計算節點資源,節省雲端資源開銷。區塊鏈節點和應用以軟體形式快速部署在邊緣節點 / 邊緣雲上,具有部署效率高等優勢。

· 通訊層面:由於邊緣計算平臺靠近使用者側,相比資料傳輸到雲端,降低了通訊時延,從使用者角度,傳播路徑更加可控。還可以採取最佳化策略,將經常使用的賬本資料、賬戶狀態等資料、業務資料快取在邊緣節點中,提高通訊效率,降低資料傳輸時延。

2、區塊鏈為邊緣計算提供信任

· 賦能協同:邊緣計算多級網路協同,構建智慧邊緣。藉助疊加在邊緣節點上的區塊鏈服務,可打通不同邊緣之間、 “ 端 - 邊 - 網 - 雲 ” 各方間的孤島,形成資訊和價值的打通,產生跨網協同效應。

· 賦能安全可信:邊緣計算基礎設施、資料轉發裝置、邊緣計算平臺等靠近使用者部署,區塊鏈可幫助建立邊緣計算系統的完整性保障和防偽存證,也可幫助 “ 端 - 邊 -網 - 雲 ” 各方間實現去中心的認證。

· 賦能共享:邊緣計算節點為執行於其上的各種服務和第三方應用提供計算、網路和儲存資源,終端、 資料、 能力也可以作為公共共享資源, 開放給多個應用使用, 這些資源都可以統一透過邊緣計算平臺上承載的區塊鏈應用進行交易,以充分發揮其價值 。

3、區塊鏈+邊緣計算的應用場景

將區塊鏈技術與邊緣計算技術研究為重點,透過科技與產業緊密結合,解決區塊鏈技術與邊緣計算場景的各種挑戰,為民生經濟、金融科技、城市智慧化等多個場景賦能區塊鏈與邊緣計算技術。按照應用業務需求和技術特點,可將應用場景梳理為如下幾類:

· 共享類應用:利用區塊鏈分散式記賬和共識機制等特性,可在邊緣計算組織生態中各參與方之間形成互通互聯,或者在供應鏈上下游進行穿透,從而實現信用傳遞、資料同步和資源共享。

· 存證類應用:使用區塊鏈的資料一致性和防篡改特點,保證數字化資訊的完整性、時序性;邊緣計算為數字化資訊的儲存、傳輸提供高效保障。

· 安全類應用:基於區塊鏈賬本資料的不可摧毀和不可篡改,實現終端接入邊緣認證、邊緣裝置配臵完整性校驗等網路安全、應用安全等安全功能。

未來,世界將進入人工智慧、認知物聯網和區塊鏈三足鼎立的時期,如果能將三者有機結合將創造巨大的價值,而透過邊緣計算技術與區塊鏈技術促進了物聯網生態的建立,實現萬物互聯互通,實現裝置互通,給人類帶來更美好的生活體驗,改變人類生活模式,創造新的價值生態圈,創造美好未來,共築人類命運共同體。

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