能源区块链研究｜物联网可提高加密货币挖矿效率

每个了解加密货币的人都知道这种货币的缺点，而其对环境造成的影响首当其冲。是否能以绿色且道德的方式开采加密货币？如果可以，物联网在这一转变中又将扮演什么角色

物联网可以挖矿吗

人们于几年前开始讨论用物联网进行加密货币挖矿，这些讨论主要以警告的形式出现：行为不端者可能会破坏物联网设备并将其变成一个分布式加密货币挖掘网络。

加密货币挖矿需要性能强大的中央处理器并消耗大量能源，物联网设备可以用来挖掘加密货币吗？

Mirai是网络安全领域家喻户晓的名字，但这个词通常与DDoS攻击同义。IBM在2017年的调查中发现，随后的Mirai网络攻击旨在在受损的物联网设备上部署比特币矿机从动装置。IBM没有就利用物联网设备的有效性得出具体结论，但这个概念很吸引人。

物联网、加密货币和区块链还有其他方式可以影响彼此的性能

物联网对加密货币挖矿的影响

在IBM的发现问世后不久，Avast就得到了一个相似的结论：这样运用物联网不仅是可以做到的，还是有利可图的。Avast估计，攻击者可以同时用15000个物联网小工具在四天内挖掘约价值1000美元的加密货币。

使用数千个加密货币挖矿设备可以减少单个加密货币挖矿 *** 作的总功耗和对环境的影响。有段轶事讲的是一个 科技 博主设置并忘记了她的物联网设备，找回后发现这些设备在一年多的时间里在后台生成了价值数千美元的代币。

将路由器和热点作为网络中心和加密货币挖矿中心前景光明，因为这种前景有关效率和绿色。在此人写下她的经历后，相关热点设备的订货量上升到150000台。与昂贵的CPU和GPU相比，该热点设备400美元的价格对业余矿工很有吸引力，因为他们不想在冷却系统和显卡上花费大量资金。

使挖矿更环保的技术

把加密货币挖矿变得更环保并非易事。单笔比特币交易要消耗约1544千瓦时电力，这些电力足够一个普通美国家庭用五十多天。比特币网络每年的总耗电量可能高达75太瓦时 。

更智能的气候控制技术是一种解决方案。挖矿作业可以通过无导管和微型分体式系统对其环境进行更精细的控制。将这些设备精确放置在需要的地方要容易得多，而且一个室外冷凝器可以为多个冷却装置供电。这些设备可以为加密货币矿工节省大量能源。

就目前的情况而言，电力是制约加密货币采矿的一大瓶颈。国家和国际在制定目标时优先考虑建设d性智能电网，依靠物联网实现电力和数据的双向流动。

使用可再生能源和物联网的能源网络更具d性且性能更强，构建这种网络为加密货币矿工带来了机遇。一些规模更大的业务正在太阳能和风能富足的地区开设工厂。其他矿机在夜间工作，以抵消其运营在用电高峰时段对能源消耗的巨大影响。

以德克萨斯州的一次采矿作业为例，在最热和电费最贵的日子里，每次只需关闭30分钟就可以从能源消耗中获利。夜间，他们可以“在电路板能承受的范围内尽可能地减少运营”，同时将合同约定的电力供应返售予公用事业公司。

区块链和物联网：卓有成效的结合

物联网和加密货币已经找到了恰当的方式互通有无，相得益彰。物联网和区块链的结合可能会带来丰硕的成果，围绕这一话题的研究与讨论正在以不同方式有序进行。

物联网设备依赖于现场数据的高速交换和分析。在这里应用区块链可以确保系统的可靠性更高且数据传输的安全性更高。自主性对于业务效率而言至关重要：通过区块链推动物联网交互，设备之间可以直接交互，无需涉及远程服务器。

分别应用于物联网和加密货币的技术相得益彰，促进彼此发挥出最佳效果。

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区块链技术有广泛的应用领域，以下是一些主要的行业应用：1 加密货币：比特币、以太币等数字货币的发行与交易。2 金融：用于交易结算、证券交易、银行贷款、交易融资等业务。3 物流和供应链管理: 用于优化物流过程和减少物流成本。4 物联网：与物联网相关的数据、应用和通信，保证数据的安全和一致性。5 版权管理: 用于版权信息的打包、存储、管理和交易。6 选举: 用于公开、透明、安全的虚拟选举。7 公共服务：政府的文件和数据集的管理，例如出生证明、死亡证明等。8 医疗：用于管理医疗档案和提供更好的医疗服务。9 慈善事业：用于捐赠和筹款。10 游戏：游戏虚拟货币的发行管理。

国密算法：国家密码局认定的国产密码算法，即商用密码。

非对称密码（公钥算法）：SM2，SM9

对称密码（分组密码，序列密码）：SM1，SM4，SM7，ZUC

杂凑算法（散列，哈希算法）：SM3

概述 ： 对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位， 算法不公开 ，通过加密芯片的接口进行调用。

场景 ：采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域）。

概述 ： 非对称加密算法（公钥算法） ，加密强度为256位，是一种椭圆曲线算法。

公钥密码学与其他密码学完全不同, 使用这种方法的加密系统，不仅公开加密算法本身，也公开了加密用的密钥。公钥密码系统与只使用一个密钥的对称传统密码不同，算法是基于数学函数而不是基于替换和置换。公钥密码学是非对称的，它使用两个独立的密钥，即密钥分为公钥和私钥，因此称双密钥体制。双钥体制的公钥可以公开，因此称为公钥算法。

使用私钥加密后的密文只能用对应公钥进行解密，反之使用公钥加密的密文也只能用对应的私钥进行解密。通过对私钥进行椭圆曲线运算可以生成公钥，而由于椭圆曲线的特点，知道公钥却很难反推出私钥，这就决定了SM2算法的安全性。SM2算法最常见的应用是进行身份认证，也就是我们熟知的数字签名与验签，通过私钥的私密性来实现身份的唯一性和合法性。

场景： 适用于商用应用中的 数字签名和验证 ，可满足多种密码应用中的 身份认证 和 数据完整性，真实性 的安全需求。

场景： 适用于商用密码应用中的 密钥交换 ，可满足通信双方经过两次或可选三次信息传递过程，计算获取一个由双方共同决定的共享秘密密钥（会话密钥）。

场景： 适用于国家商用密码应用中的 消息加解密 ，消息发送者可以利用接收者的公钥对消息进行加密，接收者用对应的私钥进行解，获取消息。

涉及国密标准： GB/T 329181-2016、GB/T 329182-2016、GB/T 329183-2016、GB/T 329184-2016、GB/T 329185-2017、GB/T 35275-2017、GB/T 35276-2017。

概述：哈希算法（散列算法，杂凑算法） ，任意长度的数据经过SM3算法后会生成长度固定为256bit的摘要。SM3算法的逆运算在数学上是不可实现的，即通过256bit的摘要无法反推出原数据的内容，因此在信息安全领域内常用SM3算法对信息的完整性进行度量。

场景： 适用于商用密码应用中的 数字签名和验证 ， 消息认证码的生成与验证 以及 随机数的生成 ，可满足多种密码应用的安全需求。

涉及国密标准： GB/T 32905-2016

概述：对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位，使用某一密钥加密后的密文只能用该密钥解密出明文，故而称为对称加密。SM4算法采用32轮非线性迭代实现，加解密速度较快，常应用于大量数据的加密，保存在存储介质上的用户数据往往就使用SM4算法进行加密保护。

场景：大量数据的加密，解密，MAC的计算 。

分组密码就是将明文数据按固定长度进行分组，然后在同一密钥控制下逐组进行加密，从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。

分组密码的实现原则如下：必须实现起来比较简单，知道密钥时加密和脱密都十分容易，适合硬件和(或)软件实现。加脱密速度和所消耗的资源和成本较低,能满足具体应用范围的需要。

分组密码的设计基本遵循混淆原则和扩散原则

①混淆原则就是将密文、明文、密钥三者之间的统计关系和代数关系变得尽可能复杂，使得敌手即使获得了密文和明文，也无法求出密钥的任何信息;即使获得了密文和明文的统计规律，也无法求出明文的任何信息。

②扩散原则就是应将明文的统计规律和结构规律散射到相当长的一段统计中去。也就是说让明文中的每一位影响密文中的尽可能多的位，或者说让密文中的每一位都受到明文中的尽可能多位的影响。

涉及国密标准： GB/T 32907-2016

概述 ： 对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位， 算法不公开 ，通过加密芯片的接口进行调用。

场景 ：适用于非接触式IC卡，应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作z、参赛证)，票务类应用(大型赛事门票、展会门票)，支付与通卡类应用（积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等）。

概述：非对称加密算法（标识密码） ，标识密码将用户的标识（如邮件地址、手机号码、QQ号码等）作为公钥，省略了交换数字证书和公钥过程，使得安全系统变得易于部署和管理，非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。

SM9算法不需要申请数字证书，适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥，实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用，并具有使用方便，易于部署的特点，从而开启了普及密码算法的大门。

概述 ： 对称加密算法（序列密码） ，是中国自主研究的流密码算法,是运用于移动通信4G网络中的国际标准密码算法，该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。目前已有对ZUC算法的优化实现，有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化。

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