5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（十八）

摘要：工业物联网(IIoT)具有特殊的通信需求，包括高可靠性、低延迟、灵活性和安全性。5G移动技术本能地提供了这些功能，使其成为支持工业物联网(IIoT)场景的成功候选。本文的目的是基于这两个领域的初始需求和承诺，识别当前与5G工业物联网相关的研究挑战和解决方案。本文的研究方法遵循以下步骤:调查研究现状，比较结果以确定进一步的挑战，并为每个研究领域的经验教训作出结论。这些领域包括IIoT应用及其需求;移动云端;后端性能调优;网络虚拟化;还有安全，IIoT的区块链，5G的人工智能支持，以及私有园区网络。除了调查当前的挑战和解决方案外，本文还旨在对这些领域(与5g支持的IIoT相关)进行有意义的比较，从而得出当前研究的不足之处。

接上文：5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（十七）

8.6   确定研究空白

安全总是在各种各样的主题中提供无限的研究材料。如今，云安全已经成为最热门的研究领域之一，部分原因在于5G和物联网，部分原因在于云安全本身。在5G中，它在应用方面和控制层面都有重要的作用，而防御是控制层面的关键任务。

另一方面，设备安全，尤其是低功耗节点的设备安全是一个众所周知的研究领域。它提出了许多解决方案，解决了此类节点的软硬件防护问题。5G的PLS解决方案也很有前途;然而，它们中的大多数都没有在真实的场景或用例中实现或测试，因此几乎没有一个在实践中应用。由于缺少前面提到的场景，我们非常希望将它们应用到实际的用例中，并度量它们的性能和可靠性，或者将这些技术相互进行比较。

9.物联网和分布式账本智能合约

9.1  区块链在工业物联网中的应用动机

如前所述，工业物联网对数据安全和隐私格外关注。在多方利益相关者的环境中尤其如此，在这种环境中，各方不一定相互信任，但渴望拥有业务关系。以生产为重点的行业往往建立在已建立的、安全的、可靠的信息通信技术方法上;由于引进和生产过程中的误差修正都有很高的风险和代价。

实时操作、安全可靠、高可靠性、复杂性、工程效率等技术要求已经为IIoT解决方案的早期采用者所采用。另一方面，非技术方面，例如投资回报和信任，在引入新技术时很难证明是正确的。尽管新合作伙伴之间的信任是通过法律和金融当局的参与建立起来的，但这并不包括端到端供应链——只是重叠的生态系统。这是一个相对缓慢，但似乎是必要的过程，同样，它也不会覆盖供应链中所有各方之间的信任，只是那些相互作用的人。这也意味着在物流链末端的利益相关者没有简单的方法去追踪最初的供应商，他们的程序，更不用说他们的失败。

CIA的三位一体可以通过使用区块链技术进一步加强:机密性是由公钥基础设施(以及类似的方法)提供的，完整性是由不可变特性确保的核心概念，而可用性则是由于大量的分类账分布。此外，物联网数据的可追溯性和可靠性也被不可变的分布式账本所继承，因此带有时间戳的数据包含和修改可以追溯，数据的数据质量保持可信。

分布式账本的不可变的特性，以及它们通过各种区块链技术方法的验证，使得我们有可能忽略第三方——中央机构——他们仅仅是为了建立信任而参与进来。与智能服务合约一起，在工业伙伴关系或生态系统中使用区块链，使交易在各种供应链中快速、安全、安全、可信、有效和不可变。

9.2   何时在IIoT中使用区块链?

在用例中，甚至每个项目的微交易都应该被记录和确认，或者供应链的各方应该访问智能产品上的验证数据(足迹)，在分布式、复制的分类帐上存储数据是有意义的。此外，对于在一个高度变化的市场上与各种不总是受信任的供应商进行的交易(无论是传感器数据还是实际的物理设备)，带有智能服务合约的区块链可以执行合约步骤。这些是区块链在IIoT环境中的潜在应用。

另一方面，在许多情况下，在工业物联网场景中使用分布式账本或区块链是不合理的。在具体考虑数据存储、访问、安全和隐私问题时，图10提供了一个决策支持流程图，用于给定的IIoT场景是否值得考虑使用区块链技术。

图10   在给定的IIoT场景中考虑使用区块链的决策支持

在考虑IIoT场景时，当前的区块链系统有几个缺点:当前实现的交易数(每秒少于100个交易)对于许多应用程序来说可能很慢;私有和公有区块链的混合使用并没有得到明确的解决;漏洞，如臭名昭著的51%攻击，双花攻击，芬尼攻击，以及智能合同中的漏洞无法修补的事实，是一些更严重的问题。

参考文献100讨论了区块链技术在物联网中的优缺点。我们在表9中总结了主要的发现。

表9    与传统数据处理相比，使用区块链的优缺点

（待续）

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我是您身边的区块链研究员，如果您有志于区块链或者交易技术的学习，欢迎和我交流。微信：chanhai13。更多文章请添加微信公众号：链学园。原文名称： 5G support for Industrial IoT Applications— Challenges, Solutions, and Research gaps

作者：Pal Varga, Jozsef Peto

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Budapest University，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

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