本文來自微信公眾號“公鏈聯(lián)盟”。
在本文中，我們將討論一個(gè)經(jīng)常被忽略（大多是故意無視）的概念，即“真實(shí)世界中的數(shù)據(jù)如何與區(qū)塊鏈交互”。
與其他系統(tǒng)一樣，區(qū)塊鏈也同樣存在典型的“垃圾入、垃圾出”問題。區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施無法保證非鏈上生成的、不公開的數(shù)據(jù)的真實(shí)性，但不幸的是，世界上絕大多數(shù)數(shù)據(jù)都屬于此類數(shù)據(jù)。因此，如果有人（或設(shè)備）向區(qū)塊鏈提交了虛假數(shù)據(jù)的話，我們便沒有辦法確定該數(shù)據(jù)的真實(shí)性，最后只能將這些虛假數(shù)據(jù)永久地提交到區(qū)塊鏈歷史中。因此，如果把垃圾放到區(qū)塊鏈中，便也會從區(qū)塊鏈中得到垃圾。
如今，聲稱自己無意中忽略了這個(gè)問題的應(yīng)用程序在市場上泛濫成災(zāi)，它們往往都會借助額外的技術(shù)層來營造數(shù)據(jù)正確的假象。比如：
去中心化的數(shù)據(jù)市場：用代幣激勵(lì)公司將其數(shù)據(jù)掛牌出售。但是你怎么知道買來的數(shù)據(jù)是真實(shí)的呢？
隱私保護(hù)查詢：可以通過零知識證明來統(tǒng)計(jì)銀行高凈值客戶，因此，就可以在銀行不提供任何客戶信息的情況下得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果——你怎么知道銀行的客戶數(shù)據(jù)庫不是捏造的呢？
對于公開的數(shù)據(jù)來說，你可以設(shè)計(jì)一款游戲，讓有財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的玩家就所提供數(shù)據(jù)的真實(shí)性相互進(jìn)行挑戰(zhàn)（就像Chainlink或其他一些區(qū)塊鏈項(xiàng)目那樣）。但是，世界上絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)都是非公開的。
那么，如何才能解決這個(gè)問題呢？關(guān)鍵是要從源頭上保證數(shù)據(jù)安全。
最實(shí)用的方法：確保數(shù)據(jù)來源可靠
如果數(shù)據(jù)不是從源頭處獲得的，而是通過第三方中介獲取的，那么如果中介不值得信任的話，數(shù)據(jù)的真實(shí)性也同樣不可信。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，涉及的中介越多，需要付出的信任就越多，直到某一刻，當(dāng)涉及的中介太多時(shí)，數(shù)據(jù)就和從隨機(jī)生成器中生成的沒什么兩樣了。
因此，我們的目標(biāo)是要盡可能從靠近數(shù)據(jù)源的地方獲取數(shù)據(jù)。例如，與其從零售商的數(shù)據(jù)庫中獲取銷售數(shù)據(jù)，不如從銷售硬件處獲??；與其從氣象網(wǎng)站上訂閱數(shù)據(jù)，不如從氣象傳感器那里收集；與其閱讀橋梁運(yùn)營公司的PDF報(bào)告，不如試著從安裝在橋梁上的攝像機(jī)和傳感器中獲取原始數(shù)據(jù)。
但是如何從源頭保護(hù)數(shù)據(jù)呢?既然世界上的大多數(shù)數(shù)據(jù)都是由設(shè)備生成或收集的，那么讓我們先研究一下如何保護(hù)設(shè)備生成的數(shù)據(jù)。這里，我們面臨三個(gè)可能會出現(xiàn)問題的故障點(diǎn)：
身份：你怎么知道是什么在生成數(shù)據(jù)？是像你預(yù)期的那樣來自溫度傳感器，還是來自惡意玩家的的隨機(jī)數(shù)生成器？
處理和傳輸：即使數(shù)據(jù)源是真實(shí)且可識別的，你又怎么知道數(shù)據(jù)在處理和傳輸過程中（例如從傳感器轉(zhuǎn)移到通信模塊的過程中）沒有被更改、損壞或徹底調(diào)包？
數(shù)字/模擬接口：即使身份、處理和傳輸都是安全的，你又如何防止有人通過接入虛假輸入信號，來改變設(shè)備收集數(shù)據(jù)的方式呢？
下面，讓我們來看看能做些什么，逐一解決上述問題吧。
身份
為了保護(hù)數(shù)據(jù)生成設(shè)備的身份，可以在設(shè)備中嵌入一組公鑰/私鑰,將公鑰公開，并且對硬件的實(shí)際輸出進(jìn)行現(xiàn)場檢查，這才是能確保硬件提供可靠數(shù)據(jù)的切實(shí)可行的辦法。但這僅僅是最簡單的部分。
棘手的是，要如何確保這個(gè)身份不會被盜？我們可以使用一種名為安全元件（secure element,SE）的東西。該硬件可以在芯片內(nèi)生成公鑰/私鑰對，并且具有很強(qiáng)的防篡改能力。SE通常只做一件事：為消息簽名（提供身份證明的一種花哨講法）。如果你用過信用卡或智能手機(jī)的話，就已經(jīng)享受過安全元件的好處了。
處理和傳輸
為了保證數(shù)據(jù)處理和傳輸邏輯的安全，我們可以使用帶有安全啟動(dòng)（secure boot,SB）的微控制器（MCU）。你可以把微控制器想象成一臺非常簡單的計(jì)算機(jī)。SB可以確保只有具有正確私鑰的實(shí)體才能將應(yīng)用程序加載到MCU中?？梢蕴崆芭c利害關(guān)系人共享應(yīng)用程序邏輯和相關(guān)校驗(yàn)和，或者干脆開源，這樣就可以在加載后對其進(jìn)行驗(yàn)證了。
更重要的是，當(dāng)應(yīng)用程序徹底測試完畢后，我們需要從應(yīng)用程序和MCU禁用所有修改功能，包括固件升級。這是為了確保應(yīng)用程序邏輯保持現(xiàn)在的狀態(tài)、不可變，甚至制造商也無法進(jìn)行更改。
當(dāng)然，這也存在明顯的弊端，比如應(yīng)用程序無法再進(jìn)行升級。但是，我們也因此獲得了真正的設(shè)備獨(dú)立性，不受外界干擾，其行為值得信賴、具有確定性且不可改變。
數(shù)字/模擬接口
這個(gè)問題非常棘手，并且不能使用嵌入在數(shù)據(jù)收集和中繼設(shè)備上的硬件來解決。一般來講，要確保接口不被中斷的話，就必須設(shè)計(jì)出新的機(jī)制，但這與應(yīng)用程序有強(qiáng)相關(guān)性。我們可以用以下例子來進(jìn)行說明。
假設(shè)你有一輛冷鏈物流公司的冷藏車，負(fù)責(zé)向當(dāng)?shù)爻羞\(yùn)送鮮魚。為了保證質(zhì)量，魚必須全程保持在一定的溫度范圍內(nèi)。如果溫度太高，魚就會變質(zhì)。如果溫度太低，魚的味道和口感就會變差。為了確保物流公司遵守合同規(guī)定的溫度范圍，超市在卡車上安裝了溫度傳感器。
但是，如果卡車司機(jī)把傳感器放在卡車前方的冰柜里，同時(shí)，為了節(jié)約能源成本而調(diào)高了制冷設(shè)備的溫度，那會怎么樣呢？傳感器不知道自己被挪動(dòng)了位置，收集并上傳的溫度數(shù)據(jù)一直都處于合同規(guī)定范圍內(nèi)。就這樣，傳感器被騙了。
降低這種風(fēng)險(xiǎn)的方法之一是將傳感器硬連接到制冷裝置中，使其無法被移動(dòng)。但是，這種方法也不保險(xiǎn)。比如說，可以在傳感器周圍包上一袋冰，這樣一來，就可以將卡車其他地方的溫度調(diào)高到要求范圍以上了。
另一種更好（但更貴）的方法是在每包魚上都貼上防篡改的封條，然后在每包魚上都裝上一個(gè)溫度傳感器。這樣一來，如果司機(jī)想要取出溫度傳感器的話，就要破壞封條，這會違反合同的關(guān)鍵條款，并且這很容易就會被發(fā)現(xiàn)。
最后，要想解決數(shù)字/模擬接口的問題就需要進(jìn)行大量的創(chuàng)新，解決方案往往具有高度的應(yīng)用針對性。
當(dāng)向企業(yè)客戶提供區(qū)塊鏈解決方案時(shí)，必須記住，如果存在更廣泛的設(shè)備獨(dú)立性問題，那么在應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，僅有區(qū)塊鏈?zhǔn)菦]有用的。我們要確保這些邊緣設(shè)備生成的數(shù)據(jù)是真實(shí)可信的，并且完全不受外界影響。
