01 JAN

软件开发:5G、区块链加上物联网设备将引发哪些奇妙的化学反应

众所周知,5G和区块链技术将会给社会带来颠覆性的变化,二者与物联网技术的结合也必将产生质的飞跃。今年部分城市已经开始推广5G技术了,预计2020年5G技术将在全球范围内得到普及。

5G网络、区块链技术加上物联网设备,将会产生哪些奇妙的化学反应呢?下面我们分析一下它们是如何相互影响和相互作用的。

很多年来,人们都一直看好物联网的发展潜力,但其安全性和容量这两个关键因素却一直制约着它的进一步发展。随着5G网络的引入,物联网设备将会得到新的突破和更广泛的应用。

物联网需要高速率、低延迟的网络

直白的讲,延迟是指信号从发送到接收之间的时间间隔。对于通信设备而言,延迟是衡量其性能优劣的重要指标。

5G网络传输数据的速度比4G网络快得多,延时也更短。因此,物联网可以充分发挥其潜力,甚至还将解锁未来的技能互联网IoS(Internet of Skills)­——让任何人都能远程教学、学习及开展活动。通过这种方式,人类技能的给予或获取将不再受限于任何物理边界,人类的知识将在全球范围内得到更快更高效地传播。

5G还可以节能、降低成本,带来更高的容量

5G网络将允许同时连接更多的设备,即使是很小的物联网设备也能以低成本方式有效地连接到整个生态系统中。据估计,到2025年,将有1000亿之多的物联网设备相互连接。5G网络的崛起无疑会推动物联网行业的发展,从而激发巨大的经济效益。

虽然5G有潜力解决物联网的容量问题,但仍然面临安全性问题。网络设备很可能受到恶意的攻击。随着互联设备的增加及其相互之间的连接频次增加,可能对当前的金融基础设施构成威胁。

金融基础设施也正是区块链的用武之地。随着物联网设备越来越广泛的应用,它们可以利用区块链的安全性、去中心化和不变性,来提高网络和设备的安全性。

去中心化区块链可以作为底层协议层使用,为物联网设备之间的交易结算和智能契约提供可靠的安全保障。去中心化的区块链也保障了物联网设备的身份认证。目前,这些设备是通过云服务器识别的,云服务器将这些设备的识别数据存储在数据库中。因此这些数据可能被窃取或泄露。就像VPN软件可以帮助保护个人在线身份一样,可以使用去中心化的区块链、安全哈希算法和非对称加密技术来保护这些设备的身份。

将区块链技术应用于物联网设备还面临一个可扩展性的问题,而5G网络的高容量正好解决这一瓶颈。

目前区块链分布式账本技术是将大部分必要的事务运行在第二层区块链,比如BTC或LTC上的闪电网络。由于所有网络设备都必须有单独的地址和链上事务,因此这两层需要具有可扩展性。因此,区块链可以受益于5G网络提供的大带宽和高容量,以及低延迟的特质,使更多的节点加入公共区块链。

随着移动电话和平板电脑等智能设备的网络参与度的提高,这将带给区块链更好的安全性和去中心化。例如,智能契约目前依赖于预言机 Oracle,信息只能通过互联网传输。5G网络可以促进这些预言机 Oracle 在偏远地区的使用。

随着未来物联网更为广泛的应用,区块链将能够从基于5G的物联网设备中收集更多的数据。虽然区块链是分布式的数据存储系统,但如此庞大的数据量无法在链上存储。但是如果不将它们存储在链上,它们就会受到攻击。

有一种解决方案是通过在链上存储哈希数据再链接到外部存储站点。

还有其他分布式协议,如OrbitDB数据库或星际文件系统也可以用于外部存储。外部存储将比其他集中式替代方案具有更强的安全性。此外,如果数据被篡改,哈希标签就会改变,从而发现漏洞之所在。

5G、区块链和物联网的多重结合将促进智能家居、无人驾驶汽车和智能城市的崛起。在未来10年内,像矿业、农业等一些传统行业,也将会通过智能设备和传感器组成的物联网实现自动化,这些设备和传感器通过高速5G网络进行通信。

5G的另一个重要优势是网络切片,即移动网络运营商可以将其物理网络分割成可以分配给单个公司或生态系统的切片,供其专用。将流量包含在一个片中的各方可以获得服务质量和可靠性保证,例如保证某个工业物联网应用的延迟不超过一定的毫秒数。在一个片中隔离流量的能力也可以转化为加强的安全性。

这是一种构建网络的方式,可以在同一网络上以有效的方式支持多个类别的服务。服务提供商不会仅因超低延迟而构建自己的专用网络,因此他们需要通过切片以某种方式构建其网络以满足这些需求。

网络切片只是为企业提供5G产品的少数几种选择之一。 为企业建立5G架构有不同的方式:可以为企业构建运营的专用网络,也可以由服务提供商在客户端作为专用网络服务运行,还可以作为公共广域网的专用部分来设置。

对于那些希望利用5G来构建其物联网架构的公司而言,一个严峻的消息是:目前尚不清楚,5G公共网络连接和覆盖以及5G网络切片将在多长时间内对企业开放。Gartner的研究表明,移动运营商最初构建5G网络时,将更多地关注消费者移动宽带市场,而非投资于先进的网络概念,比如满足某些企业和行业所需的边缘计算和网络切片。这意味着,具有快速发展的物联网架构需求的公司可能需要再等几年,才能完全拥有自己的5G网络。

虽然大规模使用的5G网络切片可能还需要几年时间,但好消息是,网络切片并不是一个绝对需要5G的架构概念。它可以用于4G或3G,可以在没有5G的情况下完成,因为它是一个普遍的网络概念。然而,移动运营商可能还没有看到市场对网络切片的大量需求,而且随着5G的到来,预期的应用程序发展才能真正满足这种需求。

另一种思考网络切片的方法是,将其看作是成熟的虚拟专用网络模型(VPN)和网络虚拟化趋势的产物。

VPN的覆盖范围通常有限,而网络切片可以在网络上扩展一条专用的路径,从客户端到移动运营商的网络核心,这是VPN无法做到的。此外,网络切片能够将服务彼此隔离,以便用户可以将资源分配给服务,而这些服务不能被其他网络片上的服务使用,甚至不能受到其他网络片上的服务影响。这就像在一个物理网络上运行多个不同的网络。

网络切片可以无线接入网络、传输网络或移动核心,如果移动运营商希望保证特定类型流量(如物联网应用)的质量和延迟,则可以在广泛的区域内进行,切片很可能会延伸到所有这些部分。网络切片将从客户端设备开始,该设备可以是IoT设备,然后成为移动空中接口上的专用通道。它将继续作为传输网络的一部分,一直到核心。

服务提供商可以在其核心和无线接入网络上部署几个不同的网络片,专用于不同的流量类型。一些在特定领域垂直行业中拥有大量客户的供应商可以为每个垂直行业创建切片,以隔离其他垂直行业的关键任务流量。最大的企业客户可能会获得专用的网络“硬切片”,并且这样的切片可能包含很多针对该企业的不同服务和流量类型的“软切片”。例如,一片用于超低延迟流量,一片用于高带宽流量,另一片用于需要极高弹性的服务。

随着物联网应用和其他种类的服务,如高分辨率视频、增强和虚拟现实等技术的发展和演变,网络运营商在其网络中能够支持的网络片数量可能会越来越多。创建过薄的网络片可能会降低它们提供的服务质量,而急剧增加网络片的数量可能给网络运营商带来网络管理方面的挑战。

然而,现实情况是,网络运营商可能还需要数年时间才能应对这些问题。目前对网络切片的需求很低,而且运营商可能仍需要为其切片制定商业模式和定价。毕竟,专用网络资源对企业来说并不便宜。不同的网络运营商还需要寻求网络片的互通协议,以便在需要的时候实现跨多个网络传输的目的。此外,正如Gartner所指出的,随着移动运营商进行下一个改变游戏规则的架构演化,网络切片还不是它们的首要任务。

结论

一旦5G市场形成规模,连接将会无处不在。随着智能联网设备越来越普及,物联网行业将呈现爆发式增长态势。届时,我们的生活和工作方式将会迎来一场巨大的变革。