基于情境感知与反馈机制的物联网应用技术研究黎瀚鸿--中国期刊网

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基于情境感知与反馈机制的物联网应用技术研究黎瀚鸿

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：黎瀚鸿

[导读] 摘要：目前，由于担心数据被非法篡改或因交互而导致数据丢失等原因，物联网中缺乏有效的共享机制，从而难以实现数据有价值的互联互通。物联网信息共享的安全问题已成为信息安全领域中的热点和难点。

        江西工业贸易职业技术学院 330000
        摘要：目前，由于担心数据被非法篡改或因交互而导致数据丢失等原因，物联网中缺乏有效的共享机制，从而难以实现数据有价值的互联互通。物联网信息共享的安全问题已成为信息安全领域中的热点和难点。物联网现有系统间信息的交互和交易，要么选择线下进行，要么采用基于云服务的信息共享技术。这些机制存在诸多不足：1）大多只考虑信息传输中的某一环节，或仅针对某一应用场景、逻辑层次、安全属性等单一角度，适用范围较窄；2）面对庞大的物联网络和由此产生的海量数据，中心化数据处理的基础设施投入和维护成本高，效率低，且难以应对数据的指数倍增长；3）缺乏有效的网络信用保障机制，以确保物联网设备的合法身份、信息有效性，信息在不同系统传递过程中的真实性、一致性和不可被篡改。
        关键词：情境感知；反馈机制；物联网；应用技术
        引言
        目前国内物联网产业刚刚起步，产业系统演化机制的相关研究急待完善，而产业系统研究多局限在案例研究上，以定性研究方法为主。因此，围绕物联网产业系统的演化机制展开定量化的实证分析，对我国方兴未艾的物联网产业实践具有重要意义。
        1物联网产业协同发展机制
        在产业演进和发展过程中，产业融合现象随处可见。产业融合是通过技术革新和放宽限制来降低产业间的壁垒，加强产业企业间的竞争合作关系［1］。技术革新与进步是产业融合发生的内在原因，融合的实质是技术创新，它能够改变产业原有的技术路线和经营内容与形式，从而改变产业的竞争合作关系。培育和发展物联网产业是以信息化带动工业化，推动产业结构升级的重要途径。产业融合包括产业内企业竞争合作催生的产品融合和产业间物联网产业对传统产业的渗透融合。产业内融合过程既包括技术创新，又伴随有体制和制度创新，结果能够节约企业间的竞争成本，改善企业绩效，同时催生融合型新产品的出现，改善社会福利，促进产业的升级换代；而物联网产业与传统产业间的渗透性融合会促使传统产业的分化重组，这种产业纵向一体化能够激发传统产业的生机与活力。业务融合和市场融合是产业融合的必要条件，一个企业要想在竞争日益激烈的市场环境中获得发展，要以市场为导向对技术、管理、组织等多方面进行系统创新。因此，融合机制和技术创新机制是物联网产业成长机制的重要组成部分，是物联网产业系统演化成长的直接推动力。
        当融合和创新使产品达到一定的市场规模，会对市场结构产生影响，从而影响市场行为，促使新的组织形式的出现，导致产业基础、产业结构、产业组织形态和区域布局等方面的变化。产业组织形式的演变推动产业结构的变化，而产业结构的变化对产业发展产生重要影响，推动产业系统的成长。合理的企业组织形式是产业系统成长的主要表现，它能够保证资源的合理配置，降低交易成本，直接影响到企业的生产服务效率。在瞬息万变的市场环境下，企业应加大信息化建设，使企业组织形式便于及时满足消费者需求。可见，物联网产业成长机制应包括融合机制、技术创新机制、结构调整机制和组织机制。
        融合机制是产业技术创新的导向，促进产业结构升级和组织形式优化发展；技术创新机制为融合机制提供动力，促进物联网产业与传统产业间的融合发展，丰富融合型产品与服务的出现，改变产品市场占有率和企业组织形式，为产业结构调整机制与产业组织机制的改善提供支持与保障；结构调整机制与组织机制作为基础条件，为融合机制与技术创新机制的发展提供支持。因此，4个子系统相互作用、相互影响共同促进物联网产业发展。本文将从融合机制、创新机制、结构调整机制和组织机制构建物联网产业系统发展机制及协同度评价指标体系。
        2基于区块链技术的双链模式
        2．1数据区块链为避免人为篡改或破坏物联网前端采集设备的传感数据，特别是中心化网络中拥有系统管理权限的人员可能参与伪造/增加/删改数据，确保源数据可靠可信是实现整个信息共享的基础。

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数据区块链通过物联网节点进行数据采集，利用共识机制形成数据账本。
        2．1．1数据预处理机制物联网中如射频识别装置、红外感应器等信息传感设备这类节点的运算、存储和传输等资源受到极大的限制；另外，即使如可穿戴等智能设备节点具备一定的能力，轻量级数据的计算和存储也应减少冗余、提高效率。因此，针对物联网中的海量异构数据需进行分类、统一数据表达式和分布存储等操作。首先，将物联网数据分为轻量级数据和多媒体数据，对多媒体数据进行压缩和融合，减少数据容量，提高数据质量。然后，通过统一数据表达式使得数据存储规范、易于共享。最后，将处理后的数据分为账本数据和外包存储数据进行分布存储，其中账本数据为数据摘要，存储于节点，外包数据为大规格或多媒体数据，存储于雾节点，需要时可即时下载。
        2．1．2拜占庭容错机制共识算法的改进目前，区块链中常用的共识算法，是为了解决分布式系统中的一致性问题而提出的，然而，这些算法计算时间长、耗费资源大，不适合轻量级、重效率的物联网。因此，本文对实用拜占庭容错（PracticalByzantineFaultTolerance，PBFT）算法进行了改进。在改进算法中，只要参与共识计算的错误节点数量不超过f=（n－1）/3，就能保证整个体系的正常运行。其中，n表示参与共识的节点数量。在改进算法中，每轮共识的数据集合序号记为s，从0开始，每轮共识指定一个议长节点，其序号p=（hb－s）modn（其中，hb为区块高度）。如果此次共识无法达成，则集合s递增，直至共识达成。共识时间间隔为t，一旦产生新的区块则新一轮共识开启，并置集合序号s=0。
        2．2交易区块链
        交易区块链主要为物联网不同节点间的交易支付活动、行为记录等提供去中心、防篡改、可追溯的高效账单生成和可信记账支撑。
        2．2．1分布式记账系统系统可考虑采取两种记账方式：一是引入代币或者具有法币效力的各类数字货币，作为价值交换的媒介；二是通过算力和信誉等多维度信息的竞争换取记账权，这种方法有利于智能节点的自我发展，即“能者多劳”。两种记账方式的交易记录均需向全网广播，从而确保每一个参与的节点均有机会存储账单副本。物联网节点既可作为云服务的消费者（CloudServiceConsumer，CSC），也可作为云服务的提供者（CloudServiceProvider，CSP）。
        2．2．2部分盲签名算法的改进为了避免多重支付问题，比特币应用的区块链技术中，一个区块的生成大约需要10min，且要等待至少6个区块才能确认付款有效，带来了交易时间过长的问题；与此同时，使用公共总账来记录交易信息也带来了潜在的隐私泄露问题。虽然攻击者无法从公钥账户获取用户真实身份，但可以通过追踪IP地址，以及分析区块链上交易的拓扑结构来发现用户的隐私。为解决上述问题，本文提出了一种基于部分盲签名算法的改进算法，利用云服务设立具有可信公钥地址的混币中心（MixCenter，MC），作为实际支付方，缩短交易确认时间，同时使用部分盲签名算法和一次性公钥地址，更好地保护用户隐私。
        3启示及政策建议
        （1）物联网产业的进入门槛虽然不高，但将物联网推向行业应用存在较高的壁垒，故行业壁垒成为我国物联网产业发展过程中的主要瓶颈。因此，企业应积极通过促进产业融合，在企业、产业间形成多种形式的合作，打破行业壁垒，扩大市场规模。（2）目前我国物联网企业间横向资源整合欠佳，企业之间缺乏合作意识，大多各自为政，没有形成规模效应，缺乏有效的合作共赢机制。因此，政府应引导物联网企业间建立企业联盟，协同利益观念和风险意识，促进资源共享，达成价值共识。
        参考文献：
        ［1］张力，聂鸣．产学合作机构知识转移动力模型的实证研究［J］．软科学，2010，24（1）：27－31
        ［2］张树臣，高长元．高技术虚拟产业集群社会网络信任模式研究［J］．管理学报，2013，10（9）：1301－1308．