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物联网、区块链与共享经济应用摘要：这篇论文探讨了物联网和区块链技术是如何有助于共享经济发展的。本论文调查的焦点在于理解区块链是如何被用来创造分散的、共享的经济应用程序，使人们能将他们的产品安全地货币化进而创造更多的财富。共享经济应用程序比如Airbnb和Uber，他们是众所周知的应用，但在数字经济共享方面还有很多机会。随着最近物联网和区块链的兴起，有诸多良机创造无数的共享经济应用，比如对等的自动支付机制、外汇交易平台、数字版权管理、文化遗产等等。虽然许多类型的共享经济场景正在扩展，但直到现在，它们很少利用物联网和区块链技术创建分布式应用程序。本论文讨论我们能如何利用物联网与区块链这两项技术创造安全的分布式共享经济应用。本文介绍在物联网架构下使用区块链技术进行分布式应用的例子。关键词：物联网；区块链；分布式应用；智能合约；对等；射频识别；1、介绍Chianese等人告诉我们:“未来互联网技术的采用,特别是它的最具挑战性的组件(比如物联网(IoT)和互联网服务,可以构成的基本的基石，为各种应用程序开发统一的信息和通信技术平台。”本文进一步讨论了物联网和分布式账本技术(或区块链)如何为共享经济开发分布式应用程序(Daps)提供了良好的机会。最近，人们对共享经济应用程序产生了相当大的兴趣，人们可以用它来赚钱；想想Airbnb或Uber的成功吧。事实上，已经部署了许多应用程序来利用我们的东西。但是，目前很少有应用程序是使用物联网和区块链技术实现的。通过使用物联网，我们可以通过嵌入传感器和网络连接来促进现有设备、车辆、建筑物等的共享，从而使我们的设备能够收集和交换数据。然后，通过将区块链技术集成到物联网体系结构中，我们可以保存所有这些共享交易的不可变的分类帐。此外，我们可以在不需要信任的第三方的情况下共享，这有效地消除了“中间人”，允许共享应用程序在一个分散的对等(P2P)模式下运行。Slock，是这项技术的一个例子;它将区块链嵌入到一个属性中，从而允许购买Slock的用户使用共享经济分布式开发应用程序来获得访问权限。本文介绍了一种叫做ExpressIT的物联网设计小说。然后我们讨论，用少量的用例说明场景、物联网和区块链作为关键的启用技术。最后，我们考虑未来的工作，将探索我们在物联网和区块链技术领域的下一步工作。1.1.背景—ExpressIT苏塞克斯大学和美国运通公司最近完成了一项重要的创新(正式的英国技术战略委员会)项目，名为“通过微支付技术将虚拟社区与数字经济联系起来”。该项目建立了一个数字中心，研究如何将支付和奖励技术，特别是小额支付技术集成到数字经济应用中。示范项目包括一个名为BillSplitter的账单共享应用程序，一个智能购物篮，一个奖励网关，以补充美国运通支付网关和一个自动转帐的汽车支付系统。该示范项目的最后一个项目专注于开发一种名为ExpressIT的物联网演示蓝本。ExpressIT(美国运通物联网的缩写)是一个未来的物联网应用蓝本，它整合了几个项目模块作为一个“虚拟设计叙事”。ExpressIT集成了许多模块，包括智能购物篮,自动支付，奖励网关和支付网关，以及其他的设计-虚拟原型，如旅行计划，驾驶员监视器和旅行监视器。ExpressIT以“物联网”的概念为基础，通过面向对象的方法，将唯一可识别的对象和它们的虚拟表示聚合起来，并相互通信。ExpressIT与实际生活对象(比如用户的车辆和厨房设备)交互，并自动完成一些需要直接人工输入的任务。一个设计叙事的视频演示了ExpressIT的概念。然而，ExpressIT虽然包含了物联网的概念，但目前并没有部署区块链技术支持的感知优势。在我们的新项目中，我们与我们的工业合作伙伴共同解决了这一缺点，即共享事物。1.2.共享事物“共享事物”项目是关于将共享的经济应用货币化。为了促进这项新工作，“共享事物”已经从两个密切相关的研究线索开始，特别关注于研究：1)移动金融可穿戴设备和物联网，2)在共享经济中的物联网。该项目特别感兴趣的是如何通过使用真实场景和工作原型来更好地了解如何开发、实现、测试和评估共享经济分布式开发程序。支持这两个项目的线程是一些关键的物联网和区块链技术。2.关键物联网技术被誉为“物联网”概念先驱的凯文·阿什顿(KevinAshton)在接受射频识别(RFID)杂志采访时称，互联网依赖于人的存在。然而，阿什顿认为人类时间有限，所以他们无法捕捉太多真实世界的‘东西’(比如有关燃料的数据，这些燃料可以为我们的取暖或驱动汽车的引擎提供动力)。因此，互联网代表的是我们的想法，而不是“事物”。然而，一个运转正常的社会依赖于“事物”，阿什顿认为，下一代互联网将在这方面有所帮助。他得出结论认为，基于计算机生成的数据的物联网将使我们变得更有效率：“我们将知道这些事物什么时候需要更换、修复或召回。”阿什顿接着说，关键的物联网技术将是射频识别(RFID)和传感器技术，这些技术将使计算机能够“观察、识别和理解世界，而不受人类输入数据的限制”。自从艾什顿的演讲开始，物联网的世界就已经发展了;Li等人描述了启用物联网技术，它创造了一个“基于感觉、通信、网络和信息处理技术的互联网络”。Chianese等人描述道:“大数据，其机遇和挑战不仅存在于涉及的海量数据中，而且还存在于信息资产的异质性和它们的分布上。”Gubbi等人将物联网描述为“在没有人工干预的情况下制造计算机感知信息”。他们详细描述了一个统一的架构，在这个架构中，无处不在的传感和驱动装置通过动态可伸缩、高度可靠的云计算服务共享信息。因此，他们有一个“以云为中心的物联网”的愿景，这是因为物联网创造了前所未有的数据量。然而，他们也认识到，这些数据的安全性和所有权将是至关重要的，虽然以云为中心的模型为扩展到数十亿连接设备提供了一个潜在的解决方案，但它并不一定能够解决物联网所面临的安全挑战。pureswaran等人同意：“在物联网这样规模的网络中，互相信任很难设计，而且如果不是不可能的话，也很昂贵，很难保证”。Li等人列举了物联网需要解决的五个安全和隐私问题：(1)从社会、法律和文化的角度来看，安全和隐私；(2)信任机制；(3)通信安全；(4)用户隐私；(5)服务和应用的安全。Pureswaran等人还认为，解决方案在于“无信任”的P2P网络，或区块链，在那里没有中央权威或单一的故障点。2.1.区块链区块链技术最早是在2009年初通过密码货币—比特币(BTC)而出名的。从那时起，比特币蓬勃发展;在撰写本文时，其总市值超过60亿美元。然而，根据Swan的说法，比特币的技术可以对现代社会的所有方面产生深远的影响。区块链技术是一种分布式的公共事务分类账，英国政府的一份报告的作者将其描述为“本质上是一个资产数据库，可以通过多个地点、地理区域或机构的网络中共享”。Swan将区块链标识为:“人机交互的集成和自动化，机器对机器和物联网支付网络的机器经济”。区块链的一个重要方面是，它们还包括为电子协作提供安全机制的算法，而不依赖于信任的中央权威。另外，区块链具有执行自治脚本的能力。这是智能契约的概念，数据驱动的代码可以表示可验证的应用程序逻辑，并有助于系统规则集的自动化。格林斯潘将区块链作为一个通用的无信任数据库的想法进一步扩展，他说区块链是一个分布式的多版本并发控制数据库(MVCCDB)，带有“更多的附加功能”。Garzik等人同意比特币是一种解决分布式系统多主复制问题的数据库。多版本并发控制数据库有防止冲突的机制，就像区块链技术一样，它保证单个输出的花费不止一次。格林斯潘解释说，多版本并发控制数据库通过复制来提高可靠性和吞吐量，这需要解决冲突的复杂机制。区块链通过它的P2P共识模型设计实现了这一点。格林斯潘继续描述“比特币区块链交易比传统的分布式多版本并发控制数据库上执行更具亮点”。首先，在一个事务的输入中，比特币的总数量必须包含输出中比特币的总数。该规则的行为类似于数据库存储过程，但不可能绕过。其次，比特币交易使用公私密钥加密。这使得比特币就像一个具有公开审计的每个行权限计划的数据库。格林斯潘认为，这在数据库技术中是一新亮点。正是这种机制使得Swan认为使用区块链作为一种安全的大规模数据管理工具。事实上，Pureswaran等人相信区块链是物联网的突破性技术。3.区块链集成物联网的场景具有讽刺意味的是，作为最新的颠覆性技术之一，优步(Uber)本身就是利用区块链进行颠覆的理想候选人。下面我们将介绍一些其他有趣的场景。3.1.自动转账简上车开车去上班;她是一个忙碌的母亲和大公司的高级经理。这款车自动与Jane的智能手机自动转帐服务同步，该系统通过在区块链界面上通过智能合约“体现”了Jane的安全与信任。这使得它可以作为一个自动支付设备运行。自动转帐启动了简的车载显示器的几个功能;它链接到旅行计划者(JP)，Jane通过AutoPayJP到她的办公室作为她的目的地。通过对车辆数据的询问，自动驾驶仪认为汽车的燃料利用率低，因此它会自动地通过一个方便的加油站规划路线，这是一种具有竞争力的燃油价格。填充燃料后（自动由自动转帐支付合同的智能特性），简收到一个消息，她工作的停车场已满，AutoPaySiri接口，自动转账JP已经发起了一个智能交换合约与另一个停车场付费，从她的办公室很短的距离。在工作的时候，Jane收到了一个消息，智能购物篮已经把她每天的购物清单发给了当地的零售商，确定了价格最好的那个，支付了所有的费用，并且组织了送货，在Jane下班后不久就到了。当天晚些时候，简的女儿爱丽丝要借汽车。Alice与Jane的车的智能合约给了她机会，但是它不能让车辆自动支付所有的费用;智能合约正是如此——智能;他们可以为每个家庭成员定制。所以，艾丽丝可以加油，但她不能利用她母亲的自动转帐服务将她的朋友们送到麦当劳。此外，即使爱丽丝能够支付她不应该买的东西，简很快就会发现，因为她可以在自动转帐的接口上查看汽车的区块链的分类账上的不可变的交易历史。3.2.John的国际旅行2015年的《旅游周刊》报道称，国际旅行人数增加了20%。这意味着以现金为基础的剩余外币(LFC)数量将大幅上升。事实上，Zopa的一项研究表明，仅英国人就估计有29.2亿英镑(英镑)未使用的外汇。如果英国的情况影响到全球人口，那么就有相当数量的财富闲置不用。因此，基于区块链的货币兑换应用有可能使大量剩余外币回归流通，这对全球经济非常有利。因此，LFC实现了理想的区块链应用程序场景。在从芝加哥出差回到伦敦后，约翰和他的一些已经不再需要的美元。在机场的登机口，他使用定制的智能手机外汇应用程序，找到了最近的货币接受的智能信息亭的位置。约翰把他的智能手机放在了靠近电话亭的地方，这表明他使用NFC通过区块链的应用交换了一份智能合约。他存入他的美元，并立即通过另一个基于区块链的智能合约交换获得一个电子收据。之后，John使用一个智能的系统应用程序将他的美元贴到美元到英镑汇率上，通过使用最新的中间市场利率自动调整，保持竞争力。因此，约翰很快就收到了一个通知:有人已经通过一份智能合约，以他的广告价格交易，这笔钱已经转入约翰的银行账户。因为使用区块链智能合约，约翰知道他可以相信这笔交易，而且他的钱是安全的。此外，区块链保持了货币兑换的永久记录。3.3数字版权管理在《卫报》的一篇文章中，JamesBartlet透露，2012年是第一个电子销售的歌曲超过了他们的物理对手。然而，Bartlett描述了一个与音乐的黄金时代相去甚远的情况，因为数字版权材料的发行和货币化问题。巴特利特指出，音乐版权交易的秘密，称其为“卡夫卡式”;例如，有同步权利，机械版税，词曲作者版税和表演费用。因此，流媒体收入可以用于许多服务，而艺术家们自己很少能收到远远超过所产生的资金的一小部分。事实上，截至2015年春季，为了获得美国每月最低工资1260美元的最低工资，一名歌手签约了Spotify，这是主流的流媒体服务之一。她需要获得超过110万的歌曲流。格莱美获奖艺术家ImogenHeap评论Bartlett的文章时说:“在数据驱动的时