區塊鏈( Blockchain)是什麼?它如何運作?它的工業物聯網(IIOT)應用是什麼?

 

區塊鍊是近來最重要的技術發展之一,並且仍在不斷地發展和完善。但我們對它真正了解有多少呢?這篇文章可以帶你了解區塊鏈、它的運作原理,以及我們如何利用它來保護我們與數位世界的連結。

Blockchain 101: What Is It? How Does It Work? And What Are Its IIoT Applications?

什麼是區塊鏈?


區塊鏈,如果你熟悉比特幣(Bitcoin)就應該聽過這個技術用語。畢竟,正是區塊鏈技術幫助比特幣蓬勃發展成今日的樣子。那麼,什麼是區塊鏈?

區塊鍊是將資料分散在網際網路上的共享帳本。它記錄資訊的方式讓它具備了突破性的潛力。區塊鏈讓我們無法去更動或刪除系統上的資訊。區塊鏈技術可用於社群網路、遊戲、購物網站等應用程式開發。從此意義上說,它與網際網路非常相似。這也是為什麼有人稱它為網際網路3.0。

了解區塊鏈


在比特幣或區塊鏈存在前,使用虛擬貨幣意味著需要處理許多安全問題。其中一個被稱為雙重支付(Double-spending)問題。

那什麼是雙重支付問題?可以這麼想,想像一下你需要支付50美元。你的帳戶裡總共有100美元,因此你可以進行付款。那如果在付款後,你發現帳戶裡還是100美元,根本沒有扣掉呢?這就是雙重支付問題。它讓使用者能夠複製虛擬貨幣。

區塊鏈如何防止雙重支付?如同前面提到的,區塊鏈就像是一個公開帳本 – 它會永久記錄你的資料,這代表一旦你送出了50美元,你就不可能再創造出重複的金錢紀錄。區塊鏈不是將資料保存在單一位置,而是將資料副本儲存在網路上的電腦或裝置(稱為節點)。這種方法被稱為點對點(P2P)網路。因此,即使你的電腦或網路內的一份副本損壞或遺失,仍有多份副本存在其他地方的節點。

區塊鏈如何運作?


為了完全瞭解區塊鏈,我們需要知道它如何運作。

一個區塊是一次新交易的記錄。當區塊完成後就會被加入鏈中。底下簡單描述了此流程。

  1. 首先,新交易被輸入系統。
  2. 然後這筆新交易(或區塊)會被傳送到點對點網路,一群組成區塊鍊網路的電腦。
  3. 這些電腦接著會處理交易,確認後會加入鏈中,這是保存所有先前交易記錄的地方。

區塊鏈的組成


節點(Node)

節點是區塊鍊網路內的任一裝置,例如你的電腦、平板或手機。只要它能連接網路,就可以被視為一個節點。

區塊(Block

區塊是一筆新交易的記錄。

交易(Transaction

交易是向網路轉移比特幣或其他虛擬貨幣。一個區塊隨後會被加入區塊鏈來建立這筆交易的永久記錄。

挖礦(Mining

挖礦是產生新比特幣或虛擬貨幣的過程。挖礦的過程需要大量的電力和運算能力,這也是為什麼大多數礦工偏好使用高速電腦的原因。基本上,挖礦是透過解決複雜問題來產生新虛擬貨幣的過程,想人工解開這些問題是不可能的。

共識協議(Consensus Protocol

共識協議是區塊鍊網路的骨幹。它們用來驗證所有正在進行中交易的有效性,確保區塊鍊網路內所有裝置都同步且一致。

區塊鏈技術

現在我們知道了區塊鏈組成的詳細資訊,接下來我們將進一步了解區塊鏈用來讓其網路發揮作用的技術。

對等網路(Peer-to-peer Network

在對等網路裡,各點都必須分擔維護網路的任務和責任。每個節點在分享資源(包括處理能力、磁碟儲存和網路頻寬)方面負有同等的責任。這些資源會直接提供給網路的其他成員。

密碼學(Cryptography

這是透過複雜數學來掩飾和揭示(加密和解密)資訊的方法。區塊鏈技術利用密碼學來保護使用者身份、確保交易安全完成以及保護網路裡所有的資訊。

雜湊化(Hashing

雜湊化是指將資料轉換成另一個固定長度的值,也就是雜湊值。這資料可以是任何類型,一首MP3的檔案、一本書、銀行紀錄的表格,甚至整個網際網路。

雜湊值在區塊鏈裡被用來表示其當前狀態。這代表區塊鏈中資料的任何變動都會導致雜湊值發生重大改變,從而讓修改後的資料變得無用,因為它不再被識別為相同的資料。

人類貨幣的未來


從以物易物到紙幣,人類交易商品和服務的方式在各個時代都在演變。而看起來我們正在接近數位貨幣時代,區塊鏈就是被用來確保其安全性的技術。

基於區塊鏈的工業物聯網(IIoT)應用


工業物聯網

工業物聯網(IIOT)是一個包含大量機器和裝置的工業框架,它們透過網路來進行連線和同步。


區塊鏈技術如何保護工業物聯網(IIOT)

IIoT裝置會處理大量的資訊和資料,所有資料都以一條鏈的形式提供,因此容易遭受攻擊。區塊鏈不允許儲存其上的資料被更動或複製,這意味著它可以用來保護工業物聯網。

例如,透過將區塊鏈技術應用於監控和記錄溫度資料的裝置,我們可以確保其資料不被任何第三方修改或複製。

將區塊鏈與IIoT結合使用有利有弊。我們先來看看好處。


區塊鏈在IIoT上的優點

  1. 資料傳輸效率

區塊鏈可以大幅減少IIoT裝置間驗證資料交易所需的時間。這可以透過使用或指定一個可信任裝置或節點來處理IIoT裝置的效能要求來完成。

  1. 提高網路安全性

區塊鏈最有用的功能之一是它能夠讓經由它處理的資料正當化。工業物聯網包含了大量的裝置,因此可以從區塊鏈技術中獲得許多好處。

  1. 更便宜的成本

區塊鏈使用對等式網路,這意味著沒有中央控制,資料也無須集中化就可以驗證。這代表在消除單點故障時要比集中式網路便宜得多。


區塊鏈在IIoT上的缺點

  1. 大規模擴展能力

需要專門的管理系統來管理來自區塊鏈的大量資料。

  1. 實施的合法性

因為連接裝置之間交換的資料量巨大,區塊鏈實作的合法性也是一個主要問題。

  1. 效能

當有這麼多的裝置連接到一個系統且透過區塊鏈共享這麼多資料,這會對裝置速度產生負面影響。

@原文出處:Blockchain 101: What Is It? How Does It Work? And What Are Its IIoT Applications?