基于区块链和边缘计算的物联网基础平台离子链介绍

离子链项目在设计之初即聚焦于解决物联网数据的安全、流通、交易、共享上，并且通过去中心化的区块链技术，实现任意规模、任意类型物联网节点的接入，打破数据平台壁垒。物联网设备商、建设方、数据拥有者、数据需求方在离子链网络中可以各取所需，形成完美的物联网业务闭环。

离子链网络恰好符合边缘计算架构，可以充分利用节点本身所具备的计算能力，就近完成物联网设备计算存储的对接需求，提升物联网感知-计算-响应这一过程的时效性。 在物联网应用中存在大量需要低延时响应的使用场景，当云计算在这些领域一筹莫展时， 离子链的边缘计算方案是一一个新的解决途径。

依托边缘计算的特性，离子链提出“万物皆矿机”理念，凡是接入离子链的物联网设备，都可以通过”电离算法”获得挖矿奖励。并且系统将从物联网设备的功能、数据量、时间（例如：终端受控时长，数据采集时长等）、空间（终端或终端集群所覆盖区域）等多个维度进行精确的奖励计算。在离子链通证IONC的激励下，中小企业甚至个人用户将有更大的意愿加入到物联网项目中去，促进物联网设施的发展，从而进入大众建设、万众交易的新局面。

离子链项目充分研究了现存的各类型物联网系统，在保留既有硬件及架构的前提下，提出“一物一币一码”的理念。“物”即物联网设备， “币”即离子链通证IONC，“码”即接入离子链网络中物联网设备的唯一识别码。 识别码可以植入到物联网设备的硬件中，实现数据与设备的绑定。这些特性与区块链技术的结合使得数据可追踪、来源唯一、 真实可靠。同时针对已建成的物联网系统，离子链提供了软件层面的数据转换、价值提取、工具打包和节点维护。在保证安全的前提下做到向前兼容，这一技术架构在物联网设备厂商各自为战的现状下显得尤为明智，同时也有利于行业标准的加快形成。

为了解决数据块体积与交易速度的矛盾，离子链引入了星际文件系统，使得物联网数据可以分布加密存储，且只有掌握私钥的用户才能获取相应的数据。在强大算力的支撑下，盗取或篡改数据将堪比登天。存储与交易分离的设计可以满足海量物联网数据的需求。于此同时，这也为物联网数据的安全隐私筑起了天然防线。

通过加入智能合约技术，规范并简化物联网数据结算，实现便捷的数据交易，终端设备的控制权也将作为交易对象加入到离子链中。经由开放的数据接口及A1神经网络，从人与机器向机器与机器间的交易演进。这将有利于更多新兴业务场景的萌生和落地。

离子链的应用场景

物联网所能拓展到的领域，离子链均可以参与并对接，未来离子链将成为物联网生态系统中不可缺少的一个环节。

1.数据安全与隐私保护

离子链去中心化的存储方式将给物联网数据安全及隐私带来颠覆性的改变，同时在抵御外部攻击和灾害。上相比传统中心化网络具有得天独厚的优势。

场景一：智能设备侵犯隐私的问题近年来被广泛曝光，无论是手环还是智能家居设备，用户的活动和日常行为都在后台被私自。上传，通过大数据分析比对后形成清晰的用户画像。这些资源或转化为针对性的广告推送，或被批量地复制、售卖甚至被盗取并为不法分子所利用。由此可见，只要获得了中心节点的权限，就获得了一切。离子链将改变这一现状，物联网数据可以灵活地存储在本地或分布式节点中并通过加密确保其安全，由此用户对数据享有完全的控制权，私人数据可以仅为自己所用，也可以与其他节点进行价值交换。即使某节点受攻击或遇到灾害，也不会造成损失。

2.物联网数据流通交易

传统的物联网系统中，网络拥有方对数据的处理和使用大多局限于提高自身价值。同时，对数据的关联分析也只能圈定在所辖物联网的范围内。离子链将打破物联网数据的孤岛困局，将物联网数据资产化、价值化，使数据可以更加便捷地流通和交换。

3.智能合约助力共享经济

离子链不但可以支持数据的交易，也支持操作权限的交易。智能合约可按场景定制，实现设备与设备、设备与人之间的自由交互，并通过去中心化网络完成价值传递。

场景二 ：某小区毗邻商务办公地段，停车需求大，部分小区住户有意愿在闲置时间把私人车位出租给需求者。通过安装智能地锁，住户与停车人可通过离子链网络的智能合约自动控制地锁的开关时间，无需人工干预完成交易。于此同时，物业管理人员也接入离子链作为一个节点，住户完成交易后收益可按比例自动计算并划转至其账户作为管理激励。整套系统的交易结算完全依靠离F链通证ONC进行，无需与银行或第三方结算系统对接，无需缴纳任何手续费。

4.边缘计算优化物联网体验

在一些高响应要求的物联网应用中， 云端响应的延时会造成整体效率的低下。利用离子链边缘计算的特性进行重构，将大大改善使用体验。

场景三：某大型仓储企业在前期部署了RFID 设备，并架设私有云作为数据存储中心。业务量扩充后在异地又新建了多个仓库，由于货品有统一管理的需求，而数据过于集中且庞大，在进行月终盘点及出入库等密集操作时，响应超时的问题频发，严重影响效率。通过在各个仓库部署离子链节点，大幅减少数据清求及响应延时的问题，实现数据的同步与互通。

整体技术框架

作为基于价值互联网的下一代物联网技术架构，离子链为了适应未来物联网行业的需求采用了独创的新型算法IONIZATION。IONIZATION算法的灵感来源于离子的生成。在无机化学里对盐进行电离之后，会产生阴离子和阳离子，这些离子经过组合之后会产生新的物质。同理， IONIZATION算法将区块链中的价值创造和价值转移这两个核心功能进行分离。分离之后的价值创造层和价值转移层以及物联网的相关特性结合之后会产生新的模式。

在现有的区块链技术架构中，价值的产生和价值的转移是结合在一起的。 这种技术架构在特定的时代具有非常实用的价值，比特币和以太坊的成功是这种经典算法的最好证明。

对于物联网来说上述经典的算法已经无法满足未来业务的需求。在离子链中，我们认为万物皆矿机。离子链中每个物联网设备都会扮演矿机的角色，这些物联网设备每时每刻都会产生价值，但是这些设备的特性及其创造的价值是不一样的。

如果按照现有区块链中价值创造和价值转移结合在一起的方式，已经无法满足离子链的需求。因此离子链发明了IONIZATION算法， IONIZATION算法的核心是将价值创建和价值转移分离。

分离之后，价值创造的部分专门］负责创造价值。针对不同的设备，设置不同的共识算法，这样能够适应物联网设备多样化的要求。价值创造层，就像电离之后的离子一样，能够自由地和任何物联网设备的特性组合成新的共识算法，在统一共识算法层的支持下，创造出符合离子链规范的统一价值。

分离之后的价值转移层能够专心做好离子链的价值转移工作。通过价值转移层，离子链的各个组成部分能够自由的交换价值，让离子链中的各个组成部分可以自由的交换价值。

1.离子链的价值产生

离子链的价值产生体系在系统架构上可分为四层。这四层分别是价值创造、价值验证、价值评估、价值确认。

1.1 价值创造

价值创造是由物联网设备和接近物联网设备的边缘计算中心组成。其中物联网设备是指所有接入离子链的设备，这些设备已经默认了离子链共识协议，并且已经申请到离子链的身份标识符，在离子链的身份标识符中包含了设备厂商信息，设备身份信息，设备特有信息等等，将这些信息采用基于零知识证明的加密算法加密之后存储在设备的芯片中。这些物联网设备每一个都是一个小矿机，其产生的信息经过一定的算法校验之后会产生离子链通证IONC。接入离子链的所有物联网设备都可以通过经离子链改造的IMQTT协议进行通信。

MQTT协议是IBM开发的用于物联网设备之间的通信协议，由于MQTT协议在开发时并没有加入价值传输的相关内容。为了实现离子链万物皆矿机、万物皆可交易的理念，离子链在MQTT协议的基础上增加了价值转移的相关内容，从而诞生了IMQTT协议。通过IMQT协议，物联网设备之间不但能够进行信息的交换，同时还能实现价值的转移。

边缘计算中心是为了弥补物联网设备计算能力弱的缺点，在接近物联网设备的位置设置一个中间层计算设备，该中间层计算设备可以接入到网络中并提供比物联网设备强大很多的计算能力。通过这个中间计算层，物联网设备能够更加可靠地接入到网络中， 进一步可以进行信息和价值的自由传递。

物联网设备和边缘计算中心结合之后产生价值创造层。由于物联网设备的计算能力有限，无法准确地计算物联网设备创造的价值。因此物联网设备将相关的价值信息上传到矿机中，矿机根据这些信息，通过相关价值创造算法计算物联网设备创作的价值。价值计算完成之后，交由下层进行价值验证。

1.2 价值验证

价值验证类似于区块链中的共识算法， 需要物联网设备的相关参与方共同完成对价值的验证，一旦验证完成，价值将被确认并且转移到下面的价值评估层中进行评估。如果没有完成验证，所产生的价值则被归为无效价值。

1.3 价值评估

价值评估层主要是对已经验证的价值进行进一步校验，在这一步骤中完成价值真伪的验证，这一过程是相关参与方共同完成的。在这个过程中，离子链系统还需要对抗诸如双花等形式的恶意攻击。

1.4 价值确认

价值确认功能是将已经验证完毕的价值打包，然后将打包的信息传递给价值转移部分，使得物联网设备创造的价值正式以数字货币的形式存在于离子链中。

2.离子链的价值转移

离子链的价值转移部分在系统架构上分为六层。这六层分别是应用层，服务层，协议层，智能合约层，区块链层和数据存储层。

2.1 应用层

应用层是离子链的用户接口层，提供基于HTTP协议的RESTAPI接口调用。设备通过应用层可以请求接入离子链，离子链提供防伪验证功能，同时也支持设备或者厂商的防伪查证功能。离子链的应用层采用插件的方式，可以便捷地接入新的业务。在系统初始阶段会内置一些应用服务，比如：数据验证服务、厂商查询服务、设备登记服务、钱包查询服务等。

2.2 服务层

服务层是对离子链内部模块的高度抽象。离子链内部包含了很多组件，这些组件通过服务器统一提供对外服务的接口。服务层的接口使用对象一般是其他的程序而不是最终用户，因此服务层接口采用了基于二进制的GPRC协议。服务层目前只能提供给内部组件使用，未来会考虑将服务层的服务提供给核心节点使用。

2.3 协议层

离子链在协议层提供了统一的访问协议，包括共识协议，网络协议， 货币互换协议等。离子链通过统一-协议来提供对外服务。在未来的离子链开发平台中，离子链协议是所有第三方应用公用的协议。

2.4智能合约层

智能合约层是离子链重要的组成部分。智能合约是连接区块链和应用的桥梁。同时智能合约也起到黏合剂的作用，将用户的规则和区块链的共识算法粘结在一起。保证用户可以合法并且安全地消费区块链上面的数据，通过区块链传递价值。智能合约层包括合约管理和合约接口两大部分。其中，合约管理负责智能合约的部署、安装、调试、运行等操作。合约接口提供给外部系统调用。离子链提供了-组系统合约进行系统相关的操作。

2..5区块链层

区块链层是离子链的核心层，在区块链层最重要的是共识算法。针对物联网的特性，离子链采基于POS共识算法的深度定制算法。离子链为了符合物联网的特性，对POS共识算法进行了修改，我们把修改后的共识算法称之为IPOS算法。

IPOS共识算法是对POW和POS算法的升级。IPOS算法分为两部分：通过缴纳一定的保证金成为验证节点。成为验证节点之后可以通过竞争出块权来获取收益，验证节点作为收益相关方法，可以积极的参与到网络的维护中。

2.6数据存储层

离子链的底层存储提供了基于IPFS和BigChainDB的两种方式。

IPFS是用于存储内容可寻址文件的新兴标准。内容可寻址存储是一种基于其内容而不是其位置来检索的信息存储机制。换句话说，使用IPFS存储的所有文件名称都是从其内容的散列中生成的。

这意味着同一个文件在每台计算机上都具有相同的名称，并且更改文件内容会导致文件名称的更改。这也意味着从服务器下载一个文件夹时 ，可以根据服务器提供的内容重新计算文件名称来验证文件是否为所请求的文件。

IPFS还提供P2P网络层，允许计算机根据其唯一-的名称发现和共享文件。 然而，该P2P网络层不提供或保证存储、托管或带宽。根据目前的结构， IP FS网络希望用户能够提供自己的服务器和相关的基础架构。

离子链的终极愿景是让所有物联网设备都有合法的身份，离子链对数据容量有着苛刻的要求，因此选择了IPFS文件系统。

IPFS存储了合约数据、交易记录等核心数据。但是离子链面向未来的物联网格局，需要储存物联网的业务数据，这些数据存在查询的需求，因此离子链引入了BigChainDB作为业务数据的存储引擎。BigChainDB具有 去中心化控制、防篡改和创建传输数字资产等区块链技术的优点。去中心化控制是通过一些有投票权的节点组成的联邦来实现，它是一个由超级节点组成的P2P网络（光绕地球半圈需要70微秒，有些金融应用需要30-100微秒的延迟，因为光速的限制，这些节点需要尽量靠近）。投票操作工作在数据库自带的一致性功能层次之上。防篡改通过几种机制实现：分片复制、不允许更新或修改、定期备份数据库、所有交易签名加密、区块和投票。每个区块上的每个投票还包含前一个区块的哈希（不包含前一一个区块的投票）。任何有资产创建权的实体都可以创建一个资产; -一个资产只有当新所有者满足加密条件时才可以被新所有者接收。这意味着黑客或者被感染的管理员不能任意更改数据， 而且没有单点错误风险。可扩展性意味着具有法律效力的合约和证书可以直接存储在区块链数据库里。

离子链提供了高度可定制化的智能合约引擎，所有的操作都可以通过智能合约来完成。合约的管理依赖IPOS共识算法，通过机器而不是通过人来治理整个系统。系统会根据IPOS算法内置系统合约，系统合约的权限高于一般的用户合约，系统合约需要经过多方认证才能成功。

经济模型

1.离子链通证IONC商业价值

离子链通证IONC为离子链的官方代币，用于离子链生态的各参与方。离子链通证IONC总量上限8亿个， 20年全部发完。20年后根据当时链上设备和数据的量级、离子链社区生态的丰富程度，由离子链共识机制推选的理事会进行是否增发表决。

在离子链生态中物联网设备和数据的接入是核心，因此离子链通证IONC主要用来奖励设备和数据接入方，离子链通证IONC每年的发行随着数据接入量的增长而增长，并设制总量上限。

做为离子链经济体系的核心一离子 链通证IONC是整个链内生态不可或缺的一环。

从生态体系角度：离子链通证1ONC是链上唯一通行的加密数字令牌，它能串联各个参与离子链生态的角色用户，让用户的交易和购买行为为离子链的整体价值增幅，同时基于物联网设备的挖矿奖励，大大提升了用户的参与度。

从个人用户角度：为了构建完整的生态体系，离子链需要奖励物联网设备的接入和数据上传工作。用户上传物联网设备数据后，离子链会基于加密算法和匿名性保护用户的隐私，并对用户，上传的数据给予离子链通证IONC奖励。用户可以使用离子链通证IONC购买链上提供的各种增值服务。

从商业公司角度：当物联网的数据不断提交到离子链后，整个生态体系被逐步地建立，基于这部分数据的大数据分析和人工智能，为整个商业经济带来活力。商业公司愿意出资购买IONC加密数字货币，然后将IONC用于链上数据分析服务的购买和使用。数据分析服务可以帮助商业公司提升业务能力和服务标准，并且公司也可以基于离子链网络出售各种服务或业务。

除了上述生态场景之外，离子链通证IONC还有以下使用的典型场景：

（a）物联网设备挖矿奖励;

（b）结合币龄，做为持币人推选理事会和见证人的权重;

（c）做为运行数据查询、统计、分析智能合约的消耗，运行智能合约的节点将得到相应的奖励;

（d）做为运行离子链上DAPP的燃料，运行DAPP所调用的API的节点将得到跟API运行消耗所对应的奖励;

（e）做为各账号之间转账离子链通证IONC的交易费用，记帐节点奖得到相应的记帐奖励;

（f）每个离子链通证IONC皆可追踪发行源头，可通过离子链通证IONC保存和追溯部分数据的信息;

（g）离子链上各离子（即接入的物联网设备）通讯的消耗，记帐节点将得到相应的奖励;

（h）做为APP使用者给APP开发者的研发费用。

2.离子链通证IONC分配比例

离子链平台具有自己的系统代币：离子链通证IONC （ IONC） ，总量8亿。

·流通部分 ： 25%

·社区建设与激励： 20%

·设备挖矿奖励： 25%

·节点激励 ： 10%

·创始团队 20%

3.离子链通证IONC分配说明

1）流通部分

离子链平台将IONC以数字货币形式进行社区推广和赠送，占总量25%。

2）社区建设与激励

在离子链平台发行的数字货币中，将有20%的比例用于支持和孵孵化各种基于离子链平台的DAPP，期望使用社区的力量让离子链保持发展状态。当然，离子链团队在完成底层链搭建工作后，也会投入到DAPP商业应用的研发中。从资金和技术方面给予社区应用支持，这是一个重要的经济策略，将促进离子链平台尽快繁荣。

3）设备挖矿奖励

离子链平台中，万物皆矿机。所有接入离子链平台的物联网设备都将成为矿机设备，提供算力，参与共识。离子链平台将拿出占总星25%的代币用于激励物联网厂商的终端接入，这些行为包含且不限于：认证、接入、数据提供、交易、转发、流量等。（任何基于IONC协议的DAPP都会对物联网终端提供的数据资产产生正向交互行为。）

4）节点激励

任何区块链项目，都需要建立共识机制使分布在全球各地的对等节点、交易数据的状态达成一致。离子链将会拿出占总單10%的代币用于激励节点的算力提供和存储保障。

5）创始团队

离子链平台将拿出占总量20%的代币用于激励创始团队，他们为离子链平台早期发展提供资源和技术支持。为保障离子链的顺利发展，平台将对创始团队的代币奖励进行长达36个月的分段解锁。

从离子链代币发行第12个月解锁创始团队奖励的33% ，即总量的6.6% ;第24个月解锁创始团队奖励的33% ，即总量的6.7% ;第36个月解锁创始团队奖励的34% ，即总量的6.7%。整个过程到第36个月完成奖励的全部解锁。