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CarBlock通过区块链技术的智能交通领域方案

字号+ CarBlock 来源:区块网 2018-04-12 09:06 收藏成功收藏本文

CarBlock服务于整个汽车及出行行业,是一个去中心化的区块链垂直平台,也是一个生态。互联网的本质是让信息流动起来,以数据作为入口来驱动汽车及出行行业基于数据来进行决策,并将所有业务高效的运转在CarBlock平台上,并吸引有创新能力的个人、团队、高校、研究所进入生态,最终进一步改变并提升整个汽车及出行行业。

CarBlock的发起有一个非常重要的时代背景:21世纪以来,“联网化”、“数据化”、“电子化”正在对汽车工业及周边行业带来颠覆性的变化。CarBlock由知名的车联网智能硬件公司 nonda (NO NDA inc) 孵化并最终独立运作,核心团队经历了 nonda 从初创到北美车联网智能硬件市场占有率第一的整个历程,亲身感受到变革大潮的来势汹涌,汽车及出行行业的所有传统观念都将被颠覆,无可避免。我们将在下一个章节详细分享我们在这方面的认知。

核心系统设计
1.系统架构
从系统架构来看,CarBlock系统整体架构分3层,共5个核心模块,如下图所示:

为了便于理解,我们可以将车联网的数据业务归纳为两个主要场景:数据采集与存储、数据交易。此外,由于车联网行业需求的特殊性,我们还需要构建一个CarBlock Chain 垂直行业链。因此,以下我们就将按照“CarBlock Chain 垂直行业链”、“数据采集与存储”、和“交易与智能合约”这三个小章节来详细介绍CarBlock系统的每个核心模块。

2.CarBlock Chain 垂直行业链
在核心系统架构图的右下角,就是CarBlock Chain 垂直行业链,包括虚拟机、账户、钱包等区块链核心模块。其实在系统设计初期,我们更倾向于直接采用以太坊(Ethereum)来实现相关功能,目的是尽量聚焦在核心业务上。但随着项目设计的深入,我们发现在这个场景下以太坊(Ethereum)有难以解决的缺陷,包括:
- 调用智能合约的Gas消耗
数据交易是CarBlock系统的核心场景之一,所有交易将由智能合约驱动(见“交易与智能合约”章节的讨论),确保交易过程透明、公平、可信任。但是以太坊的Gas消耗在这个场景下会存在阻碍性的问题,体现在:
1. GAS消耗费用太高;
2. 更要命的是,每次调用智能合约都会消耗GAS,不管智能合约的执行结果如何。举个例子,在你买房的时候,如果交易撮合失败也要收取你相同的费用,你会什么反应呢?
- 侧链(Sidechain)管理
侧链(Sidechain)是Blockstream团队首次提出的[10],本质就是让交易只在少数节点参与的侧链上运行,只有最终结果才会合并到主链,最初的目的允许资产在比特币区块链和其它链之间互转,并降低核心的区块链上发生交易的次数。
侧链将是CarBlock系统的核心需求之一,因为和用于金融记账的比特币不同,绝大部分车联网应用场景只涉及个位数的参与者,并不需要通知整个网络,因此大部分智能合约可以在侧链上运行-利用侧链可以直接解决CarBlock系统潜在的拥堵问题。
但非常可惜,侧链在以太坊上至今尚停留在理论原型阶段,我们深深感到如果要依赖以太坊的侧链进展,将使CarBlock项目存在巨大的不确定性。
综上,为了解决和优化车联网的特定场景,我们必须推出CarBlock链。初期,CarBlock链将直接沿用以太坊的智能合约设计,基于Ethereum成熟代码先搭建测试网络,优先解决智能合约的Gas消耗、侧链(Sidechain)管理这两大问题,并根据车联网的行业特点进行优化。在基于Tendermint共识的Ethermint项目成熟之后,CarBlock链节点可以迁移到基于Ethermint项目的版本上。此外,Ethermint的优点是可以集成COSMOS-SDK开发,未来可以无缝接入COSMOS生态,进一步确保CAR Token可以跨链流通,实现我们对数据流通性最大化的追求。最后,构建在Tendermint上的CarBlock链,能满足交易对TPS的要求。迁移到Ethermint之后,共识采用基在Tendermint提出的POS方案,初始上线时,节点为2个,计划在上线后每年增加1-5个节点,直到最多100个节点。

3 数据采集与存储
数据采集的最底层是IoT硬件与传感器层,比如nonda公司的ZUS Smar t CarCharger可以提供车辆点火/熄火数据,电瓶电压数据,OBD可以将发动机相关的数据收集起来,TMPS监控轮胎气压与温度。传感器采集的原始信号会经过硬件加密,变成原始数据。加密后的数据通过蓝牙连接智能手机完成传送,或直接通过设备上的联网模块传送。不同维度的数据适用于不同的业务场景。
数据节点是储存车联网数据的核心。最底层的验证器(Validator)首先会校验来自硬件通讯数据的真实性。数据分两部分存储:
一部分是元数据(Metadata),仅包含所有用于查询的维度信息,以及指向它们对应的原始数据的索引,例如在IPFS上的哈希(Merkel Hash)。Metadata还将包含一些有效性验证数据,例如基于IPFS储存的数据将采用与Filecoin同样的“复制证明”技术,实现车联网原始数据存储及验证(存储有效性)。
另一部分是原始数据(Raw Data),包括两种形式:
1. CarBlock自身将利用IPFS协议,让包含Validator验证提取的所有信息储存在IPFS上。
IPFS的存储将采取3个方案:
- 由数据提供者来提供(默认方案):由于不同数据所需要采样粒度和保存周期是不同的,我们的算法可以允许10GB以内的空间即可存储足够有价值的车联网数据,因此将数据直接存储在个人手机上是可行的,而且我们相信数据提供者也有足够动力来提供存储空间(细节将在下文探讨)。这个方案的好处是可以允许nonda大量的现有车主立即成为数据提供者来获取收益,无需更换设备,迅速实现项目“热启动”;
- 第三方(CarBlock基金会)在IPFS网络中提供存储服务节点:只要数据提供者愿意转让部分数据收益,他们可以采用第三方提供的存储服务节点。在初期,CarBlock基金会可以作为一个第三方存储提供者存在。
- 由设备来提供:CarBlock团队计划在未来发布新一代带存储的车联网设备,以实现更丰富和更强大的数据功能。
在IPFS协议之上,CarBock将采用Proxy Re-encr yption[19]来实现数据的加密和访问控制。在原始数据存储到IPFS的时候,将进一步分为2部分:对随机 秘钥K的加密串(EDEK)与加密数据文件,如下图所示:

当数据需求方希望访问并解密数据时,它需要先向数据提供者发起请求,数据提供者同意后向Proxy发送一个rekey。在这个场景下,还可以有一些第三方服务存在,比如验证数据需求方的身份、提供访问日志服务等,在这里就不进一步展开了:

接下来数据需求方将向Proxy发起请求,并获得一个rekey后的EDEK,再加上数据需求方的私钥,数据需求方就可以解密并访问原始数据。

利用Proxy Re-encryption,我们可以实现数据的一次加密+多次授权,并且确保了:
- 一方面,只有指定被授权方使用自己的秘钥才能解密并访问原始数据;
- 另一方面,被授权方只能访问数据提供者的指定数据而并非全部数据;
而且幸运的是,在去中心化的世界中已经存在对Proxy Re-encryption的实现,即Nucypher KMS。CarBlock团队可以直接利用这样现有的服务,进一步节约开发资源和项目时间。

2. CarBlock同时也支持第三方车联网数据来源:通过利用ArcBlock[21]等跨链技术来实现跨链数据访问,我们允许第三方数据也在CarBlock生态中流动和变现,实现与更多的生态伙伴形成合作。事实上,CarBlock团队已经在前期工作中设计了跨链访问方案,但我们信任ArcBlock专业性,更倾向于分工协作,让我们资源更有效的倾注到车联网这个垂直领域。进一步来讲,如果在项目进行中出现ArcBlock的相关开发计划滞后于CarBlock需求的风险,我们将有两个备选方案:
- 投入资源参与ArcBlock相关开发,确保通过 ArcBlock协议可访问合作伙伴的数据;
- 或者,采用原设计方案来实现对特定合作伙伴的跨链访问;
总之,对于第三方车联网数据来源这块,CarBlock将采用一个通用的接口设计,让底层技术实现可以接近“插拔”(Plug & Play)的方式工作,实现松耦合。在元数据(Metadata)的上层是Privacy Mask,这是CarBlock专为车联网数据设计的隐私保护模块。

4.交易与智能合约
在数据交易场景中,数据交易所(Data Exchange)中数据交易将由智能合约来驱动,大致流程是:
1. 选择一个合适的智能合约设置模版(configuration template);
2. 设置参数,如:购买哪些维度(sensor)的数据、scope(如所在地区、车型等)、数据量上/下限、报价、合约开始/结束时间、数据接收网关等;
3. 提交到数据交易所(Data Exchange)后会先进行一轮预处理,拒绝不合理的交易请求(如违反当地隐私保护相关法律的请求);
4. 自动生成智能合约并开始运行;
5. 智能合约将根据维度和scope等参数来寻找合适的数据:
a. 如数据提供者已预定义授权规则(Authorization Rules),则根据规则自动决定是否参与;
b. 否则将发送请求到数据提供者,采用Request & Approval来进行决策;
6. 智能合约通过滤镜获得最终数据,将数据发送到指定的接收网关,并同时将Token(扣除一定手续Cost)发送到数据提供者的Wallet。
智能合约设置模版(configuration template)是数据交易所(Data Exchange)的核心,系统将由CarBlock团队及生态伙伴共同开发和维护。由于要保护车主隐私,车主个人信息(姓名、联系方式等)将不会发给数据使用者,因此涉及车主和数据使用者之间的商业逻辑必须在CarBlock链上发生。更复杂的使用场景可能会包括“报价”、“数字合同”等多种后续环节,例如:保险公司要为加州车主提供精确车险报价,则智能合约发送数据到接收网关后,还将等待并接受到保险公司计算出精确报价,然后发送到车主端。如果车主同意,则自动划拨保险金额的Token到保险公司,并证明双方完成数字合同。

由于智能合约是跑在CarBlock平台上的开源(Open Source)代码,可以从机制上(如“代码审核”等)确保商业逻辑安全、不会对双方的隐私或机密造成风险,因此我们认为未来必然将越来越受到公众的信任,从数据服务延伸到后续商业服务,随着更多生态伙伴的加入,让使用场景越来越复杂和多样化。

CarBlock经济模型
1.CAR Token发行
CAR Token 总量发行18亿个,永不增发,初始分配如下:

2.“挖矿”成本分析
如前文所述,CarBlock的数据提供者(车主们)提供大量有价值的出行数据,并获得CAR Token奖励,所以可以认为车主们在生态中扮演“矿工”,他/她们提供数据并获得Token的过程可以形象的称为“挖矿”。
“挖矿”的成本(价值)问题一直是一个有意思的话题,有些理论甚至认为挖矿成本就是Token价值的支撑点。CarBlock“挖矿”奖励算法在前文“挖矿”与贡献证明章节已经探讨,虽然我们并不完全认同“挖矿成本”和“Token价值”的关联性,但以下我们就将从“车主汽油消耗”的经济角度来粗略探讨一下CarBlock的“挖矿”成本:
- 从汽油消耗的角度,1CAR Token的“挖矿”成本 = (Driver数量 x 人均每日汽油消耗 x汽油价格)/每日Token发行量;
- 根据Motley Fool在2017年的报道,美国平均每个驾驶员2015年的汽油消耗是656加仑,即折合每天每人汽油消耗1.8加仑-我们假设这个用户驾驶习惯在数年内不会产生大的变化;
- 根据CNBC新闻报道,美国在2018年1月平均油价是$2.54-我们就取这个数字来作为汽油价格来参与计算;
- nonda将在其所有用户中推荐CarBlock,甚至将在其后续App中直接接入CarBlockSDK,提供车主数据获得奖励的“挖矿”功能。nonda在2017年的MAU是40万+,所以CarBlock生态中Driver数量可以用100,000来作为一个非常可行的保底数字;

将以上变量代入公式可得:1CAR Token的“挖矿”成本 (USD) = (Driver数量 x 1.8x 2.54)/200000。根据100,000作为保底的Driver数量,我们可以绘制以下表格:

我们将募资价格来作为对比:
达到软顶的情况下,1CAR Token=0.00004ETH;
达到硬顶的情况下,1CAR Token=0.00011ETH;
诚然,以上的计算方式不尽完美,一方面驾驶者还要投入大量的时间,这可能比汽油更有价值;另一方面从驾驶者目的来看,他/她付出大量的油耗是因为行程的安排,而贡献数据并获得CAR Token只是顺势之举。所以以上计算只是说明了:如果存在“矿工”想以赚取CAR Token目的来进行驾驶,他/她将付出如何的最低成本,但我们不希望也不认为会存在这样的“矿工”,而且从计算结果来看,从驾驶来赚取CAR Token这个纯“挖矿”行为本身的成本不低。

3.CAR Token 使用场景
CAR(Utility Token)作为未来智能交通中最重要的角色,将在很多环节中发挥作用。为了便于描绘,我们将使用场景尽量合并,如下图所示:

关于更多CarBlock信息:https://carblock.io/

文章来源:http://www.qukuaiwang.com.cn/news/8002.html
原文作者:CarBlock
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