CarBlock透過區塊鏈技術的智慧交通領域方案

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CarBlock服務於整個汽車及出行行業,是一個去中心化的垂直平臺,也是一個生態。網際網路的本質是讓資訊流動起來,以資料作為入口來驅動汽車及出行行業基於資料來進行決策,並將所有業務高效的運轉在CarBlock平臺上,並吸引有創新能力的個人、團隊、高校、研究所進入生態,最終進一步改變並提升整個汽車及出行行業。

CarBlock的發起有一個非常重要的時代背景:21世紀以來,“聯網化”、“資料化”、“電子化”正在對汽車工業及周邊行業帶來顛覆性的變化。CarBlock由知名的車聯網智慧硬體公司 nonda (NO NDA inc) 孵化並最終獨立運作,核心團隊經歷了 nonda 從初創到北美車聯網智慧硬體市場佔有率第一的整個歷程,親身感受到變革大潮的來勢洶湧,汽車及出行行業的所有傳統觀念都將被顛覆,無可避免。我們將在下一個章節詳細分享我們在這方面的認知。


核心系統設計

1.系統架構

從系統架構來看,CarBlock系統整體架構分3層,共5個核心模組,如下圖所示:


為了便於理解,我們可以將車聯網的資料業務歸納為兩個主要場景:資料採集與儲存、資料交易。此外,由於車聯網行業需求的特殊性,我們還需要構建一個CarBlock Chain 垂直行業鏈。因此,以下我們就將按照“CarBlock Chain 垂直行業鏈”、“資料採集與儲存”、和“交易與智慧合約”這三個小章節來詳細介紹CarBlock系統的每個核心模組。


2.CarBlock Chain 垂直行業鏈

在核心繫統架構圖的右下角,就是CarBlock Chain 垂直行業鏈,包括虛擬機器、賬戶、錢包等區塊鏈核心模組。其實在系統設計初期,我們更傾向於直接採用以太坊(Ethereum)來實現相關功能,目的是儘量聚焦在核心業務上。但隨著專案設計的深入,我們發現在這個場景下以太坊(Ethereum)有難以解決的缺陷,包括:

- 呼叫智慧合約的Gas消耗

資料交易是CarBlock系統的核心場景之一,所有交易將由智慧合約驅動(見“交易與智慧合約”章節的討論),確保交易過程透明、公平、可信任。但是以太坊的Gas消耗在這個場景下會存在阻礙性的問題,體現在:

1. GAS消耗費用太高;
2. 更要命的是,每次呼叫智慧合約都會消耗GAS,不管智慧合約的執行結果如何。舉個例子,在你買房的時候,如果交易撮合失敗也要收取你相同的費用,你會什麼反應呢?

- 側鏈(Sidechain)管理

側鏈(Sidechain)是Blockstream團隊首次提出的[10],本質就是讓交易只在少數節點參與的側鏈上執行,只有最終結果才會合併到主鏈,最初的目的允許資產在比特幣區塊鏈和其它鏈之間互轉,並降低核心的區塊鏈上發生交易的次數。

側鏈將是CarBlock系統的核心需求之一,因為和用於金融記賬的比特幣不同,絕大部分車聯網應用場景只涉及個位數的參與者,並不需要通知整個網路,因此大部分智慧合約可以在側鏈上執行-利用側鏈可以直接解決CarBlock系統潛在的擁堵問題。

但非常可惜,側鏈在以太坊上至今尚停留在理論原型階段,我們深深感到如果要依賴以太坊的側鏈進展,將使CarBlock專案存在巨大的不確定性。

綜上,為了解決和最佳化車聯網的特定場景,我們必須推出CarBlock鏈。初期,CarBlock鏈將直接沿用以太坊的智慧合約設計,基於Ethereum成熟程式碼先搭建測試網路,優先解決智慧合約的Gas消耗、側鏈(Sidechain)管理這兩大問題,並根據車聯網的行業特點進行最佳化。在基於Tendermint共識的Ethermint專案成熟之後,CarBlock鏈節點可以遷移到基於Ethermint專案的版本上。此外,Ethermint的優點是可以整合COSMOS-SDK開發,未來可以無縫接入COSMOS生態,進一步確保CAR Token可以跨鏈流通,實現我們對資料流通性最大化的追求。最後,構建在Tendermint上的CarBlock鏈,能滿足交易對TPS的要求。遷移到Ethermint之後,共識採用基在Tendermint提出的POS方案,初始上線時,節點為2個,計劃在上線後每年增加1-5個節點,直到最多100個節點。


3 資料採集與儲存

資料採集的最底層是IoT硬體與感測器層,比如nonda公司的ZUS Smar t CarCharger可以提供車輛點火/熄火資料,電瓶電壓資料,OBD可以將發動機相關的資料收集起來,TMPS監控輪胎氣壓與溫度。感測器採集的原始訊號會經過硬體加密,變成原始資料。加密後的資料透過藍芽連線智慧手機完成傳送,或直接透過裝置上的聯網模組傳送。不同維度的資料適用於不同的業務場景。

資料節點是儲存車聯網資料的核心。最底層的驗證器(Validator)首先會校驗來自硬體通訊資料的真實性。資料分兩部分儲存:

一部分是後設資料(Metadata),僅包含所有用於查詢的維度資訊,以及指向它們對應的原始資料的索引,例如在IPFS上的雜湊(Merkel Hash)。Metadata還將包含一些有效性驗證資料,例如基於IPFS儲存的資料將採用與Filecoin同樣的“複製證明”技術,實現車聯網原始資料儲存及驗證(儲存有效性)。

另一部分是原始資料(Raw Data),包括兩種形式:

1. CarBlock自身將利用IPFS協議,讓包含Validator驗證提取的所有資訊儲存在IPFS上。
IPFS的儲存將採取3個方案:

- 由資料提供者來提供(預設方案):由於不同資料所需要取樣粒度和儲存週期是不同的,我們的演算法可以允許10GB以內的空間即可儲存足夠有價值的車聯網資料,因此將資料直接儲存在個人手機上是可行的,而且我們相信資料提供者也有足夠動力來提供儲存空間(細節將在下文探討)。這個方案的好處是可以允許nonda大量的現有車主立即成為資料提供者來獲取收益,無需更換裝置,迅速實現專案“熱啟動”;

- 第三方(CarBlock基金會)在IPFS網路中提供儲存服務節點:只要資料提供者願意轉讓部分資料收益,他們可以採用第三方提供的儲存服務節點。在初期,CarBlock基金會可以作為一個第三方儲存提供者存在。

- 由裝置來提供:CarBlock團隊計劃在未來發布新一代帶儲存的車聯網裝置,以實現更豐富和更強大的資料功能。

在IPFS協議之上,CarBock將採用Proxy Re-encr yption[19]來實現資料的加密和訪問控制。在原始資料儲存到IPFS的時候,將進一步分為2部分:對隨機 秘鑰K的加密串(EDEK)與加密資料檔案,如下圖所示:


當資料需求方希望訪問並解密資料時,它需要先向資料提供者發起請求,資料提供者同意後向Proxy傳送一個rekey。在這個場景下,還可以有一些第三方服務存在,比如驗證資料需求方的身份、提供訪問日誌服務等,在這裡就不進一步展開了:

接下來資料需求方將向Proxy發起請求,並獲得一個rekey後的EDEK,再加上資料需求方的私鑰,資料需求方就可以解密並訪問原始資料。

利用Proxy Re-encryption,我們可以實現資料的一次加密+多次授權,並且確保了:
- 一方面,只有指定被授權方使用自己的秘鑰才能解密並訪問原始資料;
- 另一方面,被授權方只能訪問資料提供者的指定資料而並非全部資料;

而且幸運的是,在去中心化的世界中已經存在對Proxy Re-encryption的實現,即Nucypher KMS。CarBlock團隊可以直接利用這樣現有的服務,進一步節約開發資源和專案時間。

2. CarBlock同時也支援第三方車聯網資料來源:透過利用ArcBlock[21]等跨鏈技術來實現跨鏈資料訪問,我們允許第三方資料也在CarBlock生態中流動和變現,實現與更多的生態夥伴形成合作。事實上,CarBlock團隊已經在前期工作中設計了跨鏈訪問方案,但我們信任ArcBlock專業性,更傾向於分工協作,讓我們資源更有效的傾注到車聯網這個垂直領域。進一步來講,如果在專案進行中出現ArcBlock的相關開發計劃滯後於CarBlock需求的風險,我們將有兩個備選方案:

- 投入資源參與ArcBlock相關開發,確保透過 ArcBlock協議可訪問合作伙伴的資料;
- 或者,採用原設計方案來實現對特定合作伙伴的跨鏈訪問;

總之,對於第三方車聯網資料來源這塊,CarBlock將採用一個通用的介面設計,讓底層技術實現可以接近“插拔”(Plug & Play)的方式工作,實現松耦合。在後設資料(Metadata)的上層是Privacy Mask,這是CarBlock專為車聯網資料設計的隱私保護模組。


4.交易與智慧合約

在資料交易場景中,資料交易所(Data Exchange)中資料交易將由智慧合約來驅動,大致流程是:

1. 選擇一個合適的智慧合約設定模版(configuration template);
2. 設定引數,如:購買哪些維度(sensor)的資料、scope(如所在地區、車型等)、資料量上/下限、報價、合約開始/結束時間、資料接收閘道器等;
3. 提交到資料交易所(Data Exchange)後會先進行一輪預處理,拒絕不合理的交易請求(如違反當地隱私保護相關法律的請求);
4. 自動生成智慧合約並開始執行;
5. 將根據維度和scope等引數來尋找合適的資料:
a. 如資料提供者已預定義授權規則(Authorization Rules),則根據規則自動決定是否參與;
b. 否則將傳送請求到資料提供者,採用Request & Approval來進行決策;
6. 智慧合約透過濾鏡獲得最終資料,將資料傳送到指定的接收閘道器,並同時將Token(扣除一定手續Cost)傳送到資料提供者的Wallet。

智慧合約設定模版(configuration template)是資料交易所(Data Exchange)的核心,系統將由CarBlock團隊及生態夥伴共同開發和維護。由於要保護車主隱私,車主個人資訊(姓名、聯絡方式等)將不會發給資料使用者,因此涉及車主和資料使用者之間的商業邏輯必須在CarBlock鏈上發生。更復雜的使用場景可能會包括“報價”、“數字合同”等多種後續環節,例如:保險公司要為加州車主提供精確車險報價,則智慧合約傳送資料到接收閘道器後,還將等待並接受到保險公司計算出精確報價,然後傳送到車主端。如果車主同意,則自動劃撥保險金額的Token到保險公司,並證明雙方完成數字合同。


由於智慧合約是跑在CarBlock平臺上的開源(Open Source)程式碼,可以從機制上(如“程式碼稽覈”等)確保商業邏輯安全、不會對雙方的隱私或機密造成風險,因此我們認為未來必然將越來越受到公眾的信任,從資料服務延伸到後續商業服務,隨著更多生態夥伴的加入,讓使用場景越來越複雜和多樣化。


CarBlock經濟模型

1.CAR Token發行

CAR Token 總量發行18億個,永不增發,初始分配如下:


2.“挖礦”成本分析

如前文所述,CarBlock的資料提供者(車主們)提供大量有價值的出行資料,並獲得CAR Token獎勵,所以可以認為車主們在生態中扮演“礦工”,他/她們提供資料並獲得Token的過程可以形象的稱為“挖礦”。

“挖礦”的成本(價值)問題一直是一個有意思的話題,有些理論甚至認為挖礦成本就是Token價值的支撐點。CarBlock“挖礦”獎勵演算法在前文“挖礦”與貢獻證明章節已經探討,雖然我們並不完全認同“挖礦成本”和“Token價值”的關聯性,但以下我們就將從“車主汽油消耗”的經濟角度來粗略探討一下CarBlock的“挖礦”成本:

- 從汽油消耗的角度,1CAR Token的“挖礦”成本 = (Driver數量 x 人均每日汽油消耗 x汽油價格)/每日Token發行量;
- 根據Motley Fool在2017年的報道,美國平均每個駕駛員2015年的汽油消耗是656加侖,即摺合每天每人汽油消耗1.8加侖-我們假設這個使用者駕駛習慣在數年內不會產生大的變化;
- 根據CNBC新聞報道,美國在2018年1月平均油價是$2.54-我們就取這個數字來作為汽油價格來參與計算;
- nonda將在其所有使用者中推薦CarBlock,甚至將在其後續App中直接接入CarBlockSDK,提供車主資料獲得獎勵的“挖礦”功能。nonda在2017年的MAU是40萬+,所以CarBlock生態中Driver數量可以用100,000來作為一個非常可行的保底數字;

將以上變數代入公式可得:1CAR Token的“挖礦”成本 (USD) = (Driver數量 x 1.8x 2.54)/200000。根據100,000作為保底的Driver數量,我們可以繪製以下表格:


我們將募資價格來作為對比:
達到軟頂的情況下,1CAR Token=0.00004ETH;
達到硬頂的情況下,1CAR Token=0.00011ETH;

誠然,以上的計算方式不盡完美,一方面駕駛者還要投入大量的時間,這可能比汽油更有價值;另一方面從駕駛者目的來看,他/她付出大量的油耗是因為行程的安排,而貢獻資料並獲得CAR Token只是順勢之舉。所以以上計算只是說明了:如果存在“礦工”想以賺取CAR Token目的來進行駕駛,他/她將付出如何的最低成本,但我們不希望也不認為會存在這樣的“礦工”,而且從計算結果來看,從駕駛來賺取CAR Token這個純“挖礦”行為本身的成本不低。


3.CAR Token 使用場景

CAR(Utility Token)作為未來智慧交通中最重要的角色,將在很多環節中發揮作用。為了便於描繪,我們將使用場景儘量合併,如下圖所示:



關於更多CarBlock資訊:https://carblock.io/


更多專案介紹:http://www.qukuaiwang.com.cn/news/xiangmu

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