區塊鏈:巴比特專欄 | 淺析區塊鏈和星際文件系統在無線專網中的應用_ARK

目前區塊鏈技術在通信行業的應用研究主要集中于基于運營商現有通信網絡架構下，如何通過引入區塊鏈技術尋找新的解決方案，以此來解決未來萬物互聯時代通信網絡所面臨的大數據量業務的接入、傳輸和數據安全的問題。基于這個大背景，“區塊鏈+通信”領域催生出很多應用場景，包括：網絡帶寬和傳輸速率提升、傳輸信道安全、個人隱私保護、網絡抗干擾、網絡參與方多方互信機制以及平等參與網絡的建立等。

上述的研究都是基于公共通信網絡展開的，在這里介紹區塊鏈和星際文件系統在無線專網里的應用。

首先，無線專網是為公共安全、應急和軍事等特定行業或群體提供的一種無線的、安全可靠的專業通信網絡，該網絡一般與我們所熟知的公共移動通信網絡是不一樣，它們彼此獨立又互為補充，無線專網可以理解為一個私有網絡。其中，以無線自組網技術為基礎構建的無線自組織網絡作為無線專網類型之一，目前最為流行。

無線自組織網絡，又稱MESH網絡，它依靠無線自組網協議實現自動、自適應、動態可擴展的實時多跳組網通信，無需人工干預，任意拓撲組網，具有部署簡單、傳輸速率高、時延低等特點，可以實現基于網絡IP的音視頻和數據業務的透傳，同時也自帶終端功能，支持音視頻外設的直接接入。

基于OP Stack構建的實驗性Rollup框架Keystone已開源:6月1日消息，基于 OP Stack 構建的實驗性 Rollup 框架 Keystone 已開源，Keystone 內置實體組件系統，游戲邏輯用 Go 語言編寫，ECS 執行速度可以并行，此外 Solidity 智能合約可以通過預編譯函數與底層 ECS 狀態進行交互，包括獲取和設置數據。[2023/6/1 11:51:48]

無線自組織網絡里的每個節點即可以作為接收端用于數據的接收，也可以作為是發送端用于數據轉發，任何一個節點都可以作為無線網絡中的固定接入點和路由器。無線自組織網絡里沒有嚴格意義上的集中控制節點，節點之間都是平等的，因此無線自組織網絡本質是一個去中心化的無線通信網絡。

無線自組織網絡的組網模式分為：網狀網、星型網和線型網，如下圖所示：

網狀網中每個節點根據協議自由選擇接入節點，從而形成一個網狀網絡，網絡里面的每個節點根據網絡IP進行互聯互通，每個節點都是完全獨立平等的。如果一個新節點加入網絡或者一個節點退出網絡，那么網絡在線節點會根據現場實際情況重現選擇接入節點，網絡重新收斂并形成一個新的網狀網，收斂完成后網絡里的每個節點又重新互聯互通。網狀網的組網模式跟比特幣、以太坊這樣的完全去中心化的公有鏈網絡架構一樣。

鮑威爾：從現在開始將采取依賴數據的方法:金色財經報道，美聯儲主席鮑威爾表示，銀行業情況總體上有所改善，我們強烈致力于將通脹率降回2%。從現在開始，我們將采取依賴數據的方法。[2023/5/4 14:41:05]

星型網和線型網都存在一個骨干節點，前者是非骨干節點都只接入骨干節點，從而形成一個星型結構；后者是非骨干節點根據現場環境既可以接入骨干節點，也可以非骨干節點，從而形成一個線性網格網狀結構。在這兩種網絡類型結構中，骨干節點并不是所謂的控制節點，僅僅作為網絡固定的接入點，以便按照設定好的網絡規劃進行組網。一旦網絡固定后，每個節點仍是平等的，節點之間仍按照網絡IP地址來交換數據。由于骨干節點決定了非骨干節點的接入，那么在網絡管理權限方面自然要高于非骨干節點，那么星型網和線型網的組網模式跟區塊鏈中的私有鏈網絡架構一樣。

無線自組織網絡的協議約束了在星型網或線型網模式下只能有一個骨干節點，但是我們可以把單個無線自組織網絡看成一個獨立的子網，子網與子網之間借助無線橋接網關結合起來，從而形成一個更大的無線自組織網絡，如下圖所示：

Stark Rocks將在用Cairo1.0重寫合約后向用戶空投Rock NFT:1月10日消息，StarkNet生態NFT項目Stark Rocks團隊將在Cairo1.0中重寫Stark Rock合約，為Rock持有者錢包快照并向這些錢包空投新Rock NFT。

據悉，Stark Ware推出第一個公開版本的Cairo1.0，而StarkNet主網上的NFT合約需在狀態重置后用Cairo1.0重寫，用戶無需進行任何操作，狀態重置后，舊NFT將失效，無法出售、購買、轉讓。[2023/1/10 11:03:58]

同樣各個子網可以通過接入IP骨干網實現互聯互通。

在這個更大的無線自組織網絡里可以存在若干個骨干節點，不同骨干節點之間通過無線橋接網關實現數據互通，而每個骨干節點下面的非骨干節點之間，以及不同骨干節點下面的非骨干節點之間都可以通過網關以及自身所屬的骨干節點實現互聯互通，那么這種組網模式跟區塊鏈中聯盟鏈網絡架構其實是一致的。

The Block Research：6月份比特幣挖礦收入下降超過26%:7月2日消息，據The Block Research匯編數據顯示，6月份比特幣挖礦收入僅有6.68億美元，較上月下降了26.3%，較2021年10月下跌61%。6月比特幣挖礦收入中大部分來自于區塊獎勵（6.5647億美元），只有一小部分來自交易費用（1147萬美元）。6月份，比特幣礦工的收入是以太坊礦工的1.26倍左右，此前以太坊礦工收入已連續多月超過比特幣礦工。[2022/7/3 1:46:53]

從前面的介紹我們可以看出，無線自組織網絡可以部署成完全去中心化的無線網絡，也可以部署成弱中心化的無線網絡，還可以部署成完全私有化的無線網絡。

無線自組織網絡提供了數據傳輸通道，那么如何保證數據傳輸的安全以及數據的有效存儲呢？這就可以借助區塊鏈和星際文件系統。我們知道區塊鏈是一種去中心化的分布式基礎架構與計算方式，它可以保證鏈上數據的安全，但缺點是不擅長大數據量資源的存儲，因為數據量太大了會影響共識效率以及區塊鏈訪問效率，而IPFS協議是一種基于內容尋址的、分布式去中心化的、新型超媒體傳輸協議，簡單說就是一種去中心化的數據存儲協議，其特點就是下載速度快、數據存儲成本低、分布式特性和加密算法使得數據存儲更加安全，因此由IPFS協議搭建的IPFS網絡更擅長大數據量資源的安全存儲。

3Landers交易額突破1億美元:金色財經報道，據最新 NFT 交易數據顯示，3Landers 系列 NFT 交易額已突破 1 億美元，截止目前達到 1.015 億美元，市值約為 4072 萬美元。當前 3Landers 地板價為 0.329 ETH，24 小時跌幅 8.61%，但地板價走低推動了該 NFT 系列交易短時走高，過去 24 小時交易額達到 34,969.21 美元，漲幅 14.59%。[2022/6/14 4:24:50]

那么無線自組織網絡是否可以跟區塊鏈網絡和IPFS網絡組成一個融合網絡呢？答案是確定的。

無線自組織網絡組網成功后，網絡里的每個節點都是基于網絡IP地址透明的傳輸數據，拋開底層復雜的無線自組織網絡協議，其實每個節點都可以看成是接入互聯網的電腦，那么我們可以在無線自組織網絡的節點上部署區塊鏈協議，將這些節點組成區塊鏈網絡；同樣也可以在節點上部署IPFS協議，將這些節點組成IPFS網絡。那么同樣一個節點，既可以作為無線自組織網絡中節點，也可以作為區塊鏈網絡中的節點，還可以作為IPFS網絡中的節點，無線自組織網絡協議、區塊鏈網絡協議和IPFS協議互不干擾，從而實現在相同的硬件條件下，同時虛擬出三張不同的網絡，如下圖所示：

區塊鏈網絡和IPFS網絡是基于無線自組織網絡基礎之上的，因為數據的收發都是通過無線自組織網絡的二層透傳實現的。

傳統的無線自組織網絡都是傳輸視頻、音頻和文本等多媒體數據，數據類型多、數據量大，而且數據都是回傳到后端的存儲服務器進行存儲，這種存儲模式實質就是一種中心化的存儲方式，它會造成存儲數據的丟失或被篡改，特別是無線專網傳輸的數據都是比較敏感的數據，中心化的存儲方式對敏感數據的存儲缺乏安全性，而存儲的敏感數據本身也無法確保真實性。即使采用多備份存儲方法，只要存在唯一的一個中心來管理數據存儲，那么都無法確保備份數據的真實性，同時多備份存儲方法需要投入大量的存儲成本。

鑒于上述無線專網存在的問題，我們可以設計一個多協議融合網絡，借助區塊鏈網絡的去中心化和數據防篡改特點，以及IPFS網絡的分布式加密存儲的特點來確保無線專網內數據的安全存儲。

首先要建成功建立無線自組織網絡，這個網絡是整個多協議融合網絡的基礎；

接著在此基礎上分別搭建區塊鏈網絡和IPFS網絡；

在無線自組織網絡、區塊鏈網絡和IPFS網絡之間通過一個多協議融合網絡網關來實現數據的交互；

無線自組織網絡采集的原始數據根據需求組裝成區塊鏈數據或者IPFS數據，然后根據多協議融合網絡網關分別發送給區塊鏈網絡或IPFS網絡；

在這個多協議融合網絡中，每個節點既在本地保存區塊鏈數據，也在本地保存IPFS的分片加密數據。

那么這個多協議融合網絡是怎么存儲無線自組織網絡采集的數據呢？常用的方法是：將數據存入IPFS網絡，IPFS網絡會返回數據的存儲地址，然后將這個存儲地址存入區塊鏈。如果為了確保數據不會在IPFS網絡里被篡改，可以使用哈希算法對數據進行加密，得到數據摘要，然后將原始數據和摘要一起送入IPFS網絡。那么怎么從這個多協議融合網絡中讀取存儲的數據呢？只需要采用上述方法的反向操作，即先從區塊鏈網絡里讀取數據存儲地址，然后根據這個地址從IPFS網絡中讀取數據，如果數據是經過加密后存入IPFS網絡，那么可以將讀出的數據再次進行哈希計算得到新的摘要，跟存儲的舊摘要進行比對，比對一致則說明存儲的數據沒有被篡改，是可信的。

無線自組織網絡的特點除了組成一個無線多跳的網絡之外，最大的特點就是移動中的靈活組網，意思就是節點并不一定要固定在某個位置，而是可以部署在車輛上作為車載節點，也可以由人員攜帶作為便攜節點，那么無線自組織網絡里的每個節點都有可能隨著車輛或人的移動而隨時移動，那么這個網絡的拓撲結構其實也是隨時可能變化的，不管拓撲怎么變化，只要節點仍在線，那么數據仍然可以在區塊鏈網絡和IPFS網絡里正常存儲。如果因為環境原因造成節點脫網，只要節點再次接入無線自組織網絡，那么就會自動觸發接入區塊鏈網絡和IPFS網絡，同時不同網絡的數據也會自動同步到節點本地。

可以說，無線自組織網絡完全可以作為區塊鏈網絡和IPFS網絡的延申，為區塊鏈的發展提供新的思路。

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