區塊鏈是一個去中心化的分散式帳本，包括在公共或專用網路上可以共享 的記錄狀態變化和交易的數字日誌。 區塊鏈分散式帳本的更新和維護由網路節點（Nodes）完成，每個節點執行並記錄相同 的歷史。上一段特定時間內的交易會被打上時間戳並集合成一個區塊，其中每 個區塊透過基於密碼學的雜湊演算法生成唯一的雜湊值以供識別和驗證。區塊形成線性 序列，其中每個塊引用先前塊的雜湊值，結構上形成一個鏈條，因此被稱為區塊鏈。 如下圖所示：
區塊鏈的一下特效能夠重塑物聯網生態系統：
• 分散式賬本和去中心化的點對點網路可以消除單點故障的發生;
• 交易需要網路中節點的共同驗證，可以解決中央集權問題;
• 交易記錄一經產生，存在於不可篡改偽造的區塊鏈上，隨時可以進行稽覈;
• 對供應鏈上的產品溯源的自動化;
• 為物聯網內跨物理裝置傳輸的資料提供更好的保護;
• 標準化資料資訊由區塊鏈上的程式碼不可變的智慧合約控制
優物鏈生態系統
UCOT 是一個結構化的生態系統，結合了最新的區塊鏈技術和 5G 通訊方案，專為下一代 智慧物聯網平臺而設計，解決了供應鏈與物聯網中的認證、安全和互操作性方面的關 鍵問題，可以幫助企業應對裝置驗證和授權方面的挑戰， 有助於保護網路同時消除對 中心化管理的依賴。UCOT 可以使同一供應鏈上的不同企業和使用者提高供應鏈節點之間 的防篡改，互操作性來提高效率，降低運營成本，加強認證，保護資料隱私。
在 UCOT 生態系統中建立的大量實時資料也將被各種 UCOT 應用程式所使用。
UCOT 團隊的願景是構建最佳的生態系統，使供應鏈管理和智慧物聯網系統具備自動化
的價值轉移以及實現裝置與裝置之間控制的最有效過程。
系統架構
UCOT 系統技術架構從下至上由三層組成，物聯層，區塊鏈層和服務層，如圖所示。
1.物聯層
安全的物聯網平臺是物聯層的核心部分，包括如下裝置：
a. 在整個供應鏈中連線到貨物效能受限的嵌入式跟蹤裝置
b. 固定式高功率節點，例如影片監控攝像機
c. 安裝了供應鏈應用的移動裝置
物聯網平臺可實現供應鏈跟蹤和產品溯源。在物聯層中，如上圖所示，在輕量級嵌入 式裝置和移動裝置上執行的應用程式儘可能簡單，從而能夠執行於資源有限的裝置。 輕量級嵌入式裝置和移動裝置透過閘道器將資料上傳到區塊鏈網路。具體來說，輕量級 嵌入式裝置上的應用程式可以自動識別環境並上傳資料，而輕量級移動裝置上的應用 程式提供手動更新介面。 應用程式使用驗證演算法非對稱加密來對收集的資料進行簽名 以確保防篡改。
物聯層中的閘道器如上圖所示，負責協議轉換，帳戶管理，裝置管理及其安全性。
a. 閘道器提供了將不同種類的通訊協議（例如 NB-IoT 裝置中的 UDP 和 CoAP）透過傳送交易轉換到區塊鏈網路的介面。
b. 閘道器需要實現帳戶和裝置的管理。在裝置管理中，輕量級裝置需要首先得到授權才能將資料上傳到區塊鏈網路。 該元件專為在特定使用者使用區塊鏈系統中的帳戶配置終端裝置的情況設計。 配置過程也記錄在區塊鏈系統中。終端裝置的身份標誌對應於區塊鏈中的賬戶。系統以賬戶進行管理，而非終端裝置管理。帳戶管理是針對在區塊鏈網路中擁有帳戶的裝置。這些裝置能夠直接將資料以交易的形式上傳到區塊鏈網路。
c. 同時閘道器確保安全性，抵禦拒絕服務，遠端入侵等攻擊。 在閘道器的幫助下，系統可以支援新的裝置和協議，而不影響區塊鏈核心網路。
2.區塊鏈層
區塊鏈層為供應鏈中的所有參與方提供安全可訪問的數字賬本，並執行智慧合約和完成支付。我們將建立一個區塊鏈驅動的 IoT 平臺，徹底改變整個供應鏈。建立在平臺之上的智慧合約將實現與供應鏈流動相關的快捷支付。
將區塊鏈與 IoT 相結合，將徹底改變供應鏈和應用的整個生命週期，為進一步發展做出貢獻。例如溫度，光感測器可以利用私人/聯盟鏈來確保商品或食品的實時狀態; 使用智慧合約交換保險和維護服務可以對任何產品提供實時資訊。
設計原則
基於區塊鏈的分散式帳本技術解決了 IoT 的五個關鍵缺陷：
a. 在典型情況下，基於區塊鏈的分散式帳本可以為物聯網提供可信的一致性網路，支援所有權記錄，透明化資訊以及通訊服務。
b. 透過相對集中的伺服器收集和儲存資料作為採礦節點的物聯網的架構可以將資訊寫入本地分類帳，並與其他本地分類帳同步，以確保事實的安全性和唯一性。
c. 區塊鏈為每個交易資訊新增不能篡改的時間戳，以供將來使用。
d. 具有高階加密技術的區塊鏈可以解決物聯網的關鍵缺陷，即不一致的安全標準。
e. 區塊鏈最重要的創新之一是數字協議或智慧合約，區塊鏈資料可以應用於物聯網領域，來實現商業合約。
我們先利用 Ethereum（以太坊）作為基於 Blockchain 的 IoT 網路的核心架構。 以太坊是有“圖靈完備”程式語言的平臺，可使開發人員構建和釋出下一代去中心化的應用程式。與相容以太坊的好處是為將來與在以太坊平臺上執行的眾多智慧合約之間的互操作打下基礎。
首先，我們來了解以太坊中的狀態定義。以太坊是一個基於帳戶的區塊鏈，由兩個重要部分組成：
• 交易：表示狀態轉換函式
• 函式的結果可以儲存
“歸檔/完整”節點利用 Google LevelDB 儲存本地資料，儲存區中包含所有區塊對應的所有交易和交易結果。 這包括所有歷史狀態，即使那些不再有效或無價值的狀態。 這允許客戶端在過去的任何時間查詢區塊鏈的狀態，而無需從頭開始重新計算所有內容。由於這需要非常大量的磁碟儲存，因為它不是嚴格必要的。理論上，區塊鏈資料包含：
a. 鏈資料。 它是形成鏈的區塊列表，意味著該資料儲存在鏈上。 以太坊區塊鏈中包含狀態根，它儲存區塊生成時代表系統狀態的雜湊樹的根雜湊，通常稱為狀態根。
b. 狀態資料。這是每個交易的狀態轉換的結果，它是儲存在鏈下，即在每個完整/歸檔節點的硬碟驅動器上。 它通常被視為本地資料庫。 它是一個 MerklePatricia 樹 ，稱為通用狀態，包括儲存在連結資料中的從帳戶地址到狀態根的對映，其中這些狀態根源是從個人帳戶餘額，帳戶隨機數，合同程式碼和儲存根源計算得出的。 請注意，儲存根是 Merkle Patricia 樹的根雜湊值，樹葉片透過當前的合同程式碼儲存資料。
雖然需要所有鏈式資料來確保加密鏈管理，並且沒有任何東西被篡改，舊的狀態資料可以被丟棄（稱為“修剪”）。 這是因為狀態資料是隱式資料。 也就是說，它的價值僅從計算而不是從傳達的實際資訊中得知。 相比之下，鏈資料是顯式的，並且儲存即為區塊鏈本身。
一個“輕”節點只儲存鏈資料，準確地說只有表頭被儲存。 它透過從其他可用的“完整/歸檔”節點查詢包含在連結資料中的狀態根來查詢區塊鏈的當前狀態。 此外，其他資訊，如區塊體，cost，bloom 同樣從其它可用的完整節點中獲取。 這樣可以在 IoT感測器，智慧手機和任何嵌入式裝置等上面輕鬆實現以太坊區塊鏈。請注意，在任何IoT 裝置上實現的是輕型客戶端節點，而非完整客戶端。
開發工具和方法
A. 開發工具
a. 執行環境 - 以太坊虛擬機器
b. 執行語言 - Golang/Nodejs/ Solidity
c. 命令列介面（CLI） - Geth
d. 平臺 - Linux，Mac，Windows
e. 安裝 - 二進位制或指令碼
B. 開發方法
a. 平臺 - Windows 作業系統
b. 安裝 CLI（命令列介面）Geth
c. 在以太坊上建立一個私有鏈/ Testnet
d. 透過“chocolatey”（Windows 的軟體包管理器）安裝 Solidity 編譯器（SolC）
e. 在 geth 連結 SolC
f. 開發並執行樣本合約
g. 制定物聯網支援的供應鏈管理所需的合約
h. 編寫合約程式碼並進行測試
i. 接受令牌與合約
j. 建立與 API 的介面
智慧合約將建立在基於的 IoT 平臺之上。智慧合約驗證貨物交付，並自動執行供應鏈各方之間的令牌交換。智慧合約不僅按照傳統合同的方式定義協議中的規則和處罰，而且還自動執行這些義務。 與傳統系統相比，這些智慧合約，無疑更快，更便宜和更安全。
在供應鏈的情況中，智慧合約是一種 BoL（提單），即一張透過託運人/貨物概述產品從製造商（賣方）經過承運人根據特定條款和條件，到批發商（買方）的過程票據，智慧合約自動實現合同的這些條款和條件，並且能夠執行供應鏈物流裡的令牌交換。
客戶可見的商品資訊
圖6顯示了在交貨時顧客可獲得的關於他所訂購的肉類產品的資訊模板樣例。
產品資訊可根據供利益相關方的需求獲得
與使用者可見的資訊相類似，供應商或收貨人也可能能夠檢視關於正在出售/購買的產品的一些資訊。 圖 7 顯示了供應商銷售的一批產品的資訊模板。 供應商可以在運輸過程中監控產品的當前位置和溫度。
智慧代理（感測器）更新操作例項
智慧代理可以被啟用並將相應感測器資料傳送到區塊鏈的可能事件/例項如下：
a. 承運人收到產品
b. 在過境中轉時，產品入庫和放在倉庫中
c. 到目的地時
d. 將產品交給收貨人
e. 當產品出售給零售
f. 當產品出售給終端使用者
g. 在指定的時間間隔內
代幣
如果分散式商業生態系統是有機體，那麼區塊鏈就是骨架，各種應用和服務是肌肉和器官。 然而，身體不能在沒有血液迴圈的情況下工作。 因此，“令牌”對於區塊鏈上的各方利益相關者/元件之間的任何價值轉移至關重要。 它的價值取決於使用場景，可能的使用場景包括
a. 令牌可用於控制訪問（相當於進入門票）
b. 在以太坊上建立一個令牌更加安全，由所有網路的礦工提供安全保障
c. 透過在以太坊建立令牌，將相容任何在以太坊上執行的其他合同UCOT 令牌的生成
所有相關方，服務提供商都需要 UBI 來啟動交易並執行一個智慧合約 。智慧合約的管理如下：
a. 管理賬戶
b. 監控和管理區塊鏈的可擴充套件性問題
c. 凍結帳戶
d. 監控代理的電源問題和校準感測器
使用型令牌（UBI）是 UCOT 生態中作為計量單位的令牌。 如果您想使用 UCOT 生態系統的服務，則需要透過 UCOT 的令牌（UBI）來執行。請注意，這些只是使用型令牌，
不會在系統本身內賦予持有人任何特定的權利或特權。令牌名稱為 UBI。最小單位為10-9 ，稱為“nUBI”。
開發方法與工具
a. 完成支付結構（即所有需要支付服務以及費用是多少？）
b. 建立令牌合約以生成所需數量的令牌。 該令牌將發給合約的建立人
c. 向所有利益相關者分配令牌（基於預定義的標準，比如誰獲得什麼）
d. 在以太坊區塊鏈中設計和實施 UBI 和 nUBI 的使用。
e. 建立令牌與智慧合約之間的介面
f. 建立令牌與 API 之間的介面管理問題：為了 UCOT 生態系統的安全性和效率，我們必須時刻監控一些問題，包括：
e. 賬戶管理。
f. 對區塊鏈的可擴充套件性問題進行監控和管理
g. 檢測並凍結有惡意活動的帳戶
h. 監測智慧代理的功率問題及感測器校準。
i. 管理供應鏈中產品生命週期的智慧合同。
網站和移動裝置上的應用程式透過使用者介面為企業和使用者提供服務。 這部分可以根據業務需要進行調整。 具體來說，服務層實現了分散式資料庫，身份（ID）管理服務，區塊鏈內容訪問服務，令牌服務，資料請求服務，資料共享服務和跟蹤服務等。
該層提供了兩種具有不同型別訪問的資料型別：
a. 公共資料儲存：資料被完全記錄在公共區塊鏈中，例如使用者的配置/要求
b. 共享區塊鏈記錄：資料屬於特定的一組使用者，不向其他使用者開放。 需要特定的訪問控制。
服務層包括了兩種不同形式和來源的資料型別:
a. 物聯網相關資料。有兩種提供原始資料的裝置：
1) 具有較弱計算/通訊能力的輕裝置上傳的資料，例如之前提到的 NB-IoT 裝置。資料會被自動收集並透過代理髮送到區塊鏈。這些裝置不執行區塊鏈應用程式。授權使用者管理這些終端裝置，終端裝置的配置過程由另一個基於區塊鏈的服務（裝置管理服務）安全地記錄下來。雖然資料需要在被記錄在塊鏈中之前透過額外的保護過程（加密和認證）進行處理和保護，但它為專門為功率較低的裝置設計，更加靈活。
2) 由高效能終端裝置上傳的資料。這些裝置能夠執行的區塊鏈程式，例如基於Wi-Fi 的樹莓派。在這類裝置中，資料被收集並直接以交易的形式傳送。
3) 我們將開發獨特的基於 ID 的標籤/裝置。 這種標籤被附加到產品上，並將資料自動傳送到區塊鏈網路。 標籤連線到產品後，附加的動作將觸發自動記錄，並將隨機數分配給產品。 標籤一旦剝離產品，跟蹤記錄即可結束，標籤等待再次觸發，直到下一次被附帶。 跟蹤記錄記錄在區塊鏈網路中。
標籤的 ID 在區塊鏈網路中是永久的和唯一的，隨機數用於每個跟蹤過程。
（b）使用者任意形式的資料。 使用者可以訪問系統並將資料上傳到區塊鏈。 資料與使用者繫結。 資料形式更加靈活，並不侷限於感應器資料。 資料可以是明文也可以是密文。
*資料可以以原始資料（加密或不加密）的形式直接記錄，並可以以後轉移到交易中，或直接記錄在交易中。
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