当边缘计算遇见区块链(3)

区块链技术尚处于快速发展的早期阶段，涉及分布式系统、密码学、博弈论、网络协议等诸多学科知识。其核心优势就是通过去中心化，运用数据加密、时间戳、分布式共识等手段，构建全新信任机制和高效协同机制，从而催生诸多全新的应用场景。

二者结合赋能新模式

2018年中科院计算技术研究所信息技术战略研究中心发布的《边缘计算技术研究报告》中提到的内容：“边缘计算目前的推进有一问题，海量的、分布式计算结果不用上传到云平台上，但云平台后期要追溯某个计算的数据，就没有办法实现。”此报告认为，区块链技术有望突破边缘计算这一技术瓶颈，并将加速物联网去中心化的趋势。区块链为什么可以和边缘计算结合?因为边缘计算面临着安全的挑战。我们知道，随着物联网的发展，大量部署在传统数据中心、云内的基础设施(存储、计算、网络)将不可避免的被推出机房，重新部署在边缘和终端设备上。这样发展的结果就是大量边缘设备缺少机房的物理屏障，并且部署在防火墙外，将面临以下严重的安全挑战：

很多边缘设备内部是计算能力较弱的嵌入式芯片系统，很难实现自我安全保护，容易成为黑客的接入点。

边缘或终端设备可自组织地加入某一物联网系统;

系统缺乏对设备的控制权，进而缺乏对恶意设备的识别及防范能力。

所以这个时候，区块链最显著的数据永久保存和防篡改就排上了用场。幸运的是，作为大规模分布式去中心化系统，区块链通过哈希链及共识算法，提供了数据永久保存及防篡改特性，可以有效地辅助解决物联网边缘计算环境中各类安全问题。此外，通过有效利用区块链的去中心化特性，亦可以构建去中心化文件系统、去中心化计算系统等，为物联网的发展提供有效支撑。边缘计算的网络，一般是分布式的，在这个网络之中也存在着不同的节点，而每个节点也运行着这样或者那样的运算服务，接入网络的设备不仅仅有专用设备，甚至有的边缘计算项目也提供了更多的小型设备专用软件，如小米、tplink等智能路由器可以刷的openwrt固件、各种品牌电视盒子使用的安卓系统、树莓派运行的Linux系统等等，而在这些小型系统之中完全可以根据设备实际网络、存储大小等分配一定的计算任务，这些计算设备利用一定的资源完成任务，最后获得一定的代币奖励，这也是最简单的边缘计算模式，再利用区块链的智能合约、分布式记账机制和token形式的通证，完全可以实现无人值守的经济网络，甚至一些特殊算法的挖矿设备也可以利用边缘计算的模式进行人工智能加速。图4展示了区块链在边缘计算中应用的简单示意图。

图4 区块链赋能边缘计算

智慧家居作为一个边缘计算的一个典型应用场景，利用区块链技术能够提升系统整体的安全性和可信性。如果要减少中心化的智慧家居的负面影响，就需要引入去中心化的区块链技术。因为智慧家居的设备都具有边缘计算能力，以区块链作为各设备彼此连接与交互的基础，可以保证所有设备在网络中的地位都是平等的，厂商们将专注于自家设备的精进而无需分心考虑争夺智慧家居的制高点，智慧家居的单一最高控制权也将完全回归用户手中。区块链的加密与共识机制，能够保障设备之间的连接与交互不以牺牲网络整体的最大利益为代价。因此，即使个别设备被人骇进控制，整个网络不会因此的沦陷，同时，也能够迅速将被渗透节点隔离出网络、不影响其他节点继续正常工作，更不会存在任何DDoS攻击的空间。

道阻且长

寻找边缘计算与区块链技术的关联与结合也许是一个新的突破口。然而，边缘计算和区块链的结合在目前并不是完美的。边缘计算和区块链在各自应用于物联网的过程中，虽成果可观，但也长期存在着大大小小的问题。边缘计算作为物联网领域对云计算的补充，除数据追溯问题外，在算力通用性、付费模式以及数据安全方面的问题着实令人头疼。区块链技术与物联网边缘计算的结合则始终面临着服务托管、计算性能、响应时间和海量存储等方面的困扰。在边缘计算的应用场景下，解决数据安全、计算资源分配不均等问题须尽快提上日程。针对边缘计算服务器实际计算力的局限性和物联网的私有性特质，相关研究表示，“白名单制”是现下较为现实可行的解决办法，即省略“挖矿”达成共识机制的过程。但这也意味着，一旦有其他设备冒充物联网终端白名单设备与移动边缘计算服务器进行交互，安全隐患也将大大增加。另外，由于移动物联设备本身PoW能力较弱，甚至不具备挖矿能力，这便要求移动边缘计算服务器的参与。然而，当众多物联终端委托统一的边缘计算服务器进行计算时，资源分配该如何实现?又该通过怎样的共识机制实现最优应用?“边缘计算+区块链”的尝试依然任重道远。

参考文献

[1] (Dorri, Kanhere et al. 2016, Li and Zhang 2017, Casado-Vara, de la Prieta et al. 2018, Liu, Yu et al. 2018, Seitz, Henze et al. 2018, Yang, Yu et al. 2019)

[2] Casado-Vara, R., et al. (2018). Blockchain framework for IoT data quality via edge computing. Proceedings of the 1st Workshop on Blockchain-enabled Networked Sensor Systems, ACM.

[3] Dorri, A., et al. (2016). "Blockchain in internet of things: challenges and solutions." arXiv preprint arXiv:1608.05187.

（编辑：ASP站长网）