物聯網不僅僅是一個流行詞——它是現代創新的支柱，推動着醫療保健、製造業、智慧城市等領域的效率提升。然而，隨着物聯網網絡規模的擴大，支持它們的傳統集中式模型正面臨壓力。
集中式架構（將數據彙集到中央服務器並由其處理）對於處理現代物聯網生態系統的複雜性來說並不理想。更不用說，這種架構帶來了重大挑戰，包括安全漏洞、可擴展性限制和隱私問題。
當我們站在量子計算時代的邊緣時，當前系統固有的脆弱性將變得更加明顯。
爲了應對這些挑戰，向分散式物聯網網絡的轉變正在獲得動力——尤其是在量子防護混合分佈式賬本技術 (DLT) 基礎設施的引領下。
混合 DLT 在現代連接中的作用至關重要，因爲它通過增強安全性、可擴展性和去中心化來改變物聯網系統。通過分散數據管理，混合 DLT 可以實現更具彈性和更高效的網絡，確保互連設備之間的無縫通信。
在本文中，我們將展示世界上第一個量子防護混合 DLT Quranium 如何爲各個領域人與機器之間的增強連接鋪平道路，並有可能適應量子威脅並繼續提供去中心化、強大的安全性和可擴展性。
什麼是物聯網？它與當今時代有何關聯？
如今，物聯網的重要性毋庸置疑；它是一種驅動智能電網、實時跟蹤物流甚至遠程監控患者健康狀況的技術。
但它到底是什麼？
物聯網 (IoT) 代表物理對象（設備、車輛、建築物）的網絡，其中嵌入了傳感器、軟件和連接，使它們能夠收集和交換數據。物聯網網絡由數十億個互連的設備組成，從智能家居中的傳感器到工業機器人，所有設備都共享數據並實現實時決策。
例如，可穿戴設備可監測患者的生命體徵並向醫療服務提供者提供實時數據，從而改善患者的治療效果並減少就診次數。在智慧城市中，物聯網可優化能源消耗、管理交通並增強公共安全，從而有助於打造更加可持續和宜居的環境。
爲什麼需要重新考慮當前的集中式基礎設施？
根據《通過物聯網邊緣融合提高醫療效率》的研究論文，傳統雲計算系統難以滿足醫療保健的需求。
物聯網中的集中式基礎設施涉及從設備收集數據並將其傳輸到中央服務器或雲端進行處理。雖然這很常見，但主要存在三個問題：
安全漏洞
集中式系統存在單點故障，使其成爲網絡攻擊的主要目標。2016 年 Mirai 殭屍網絡攻擊利用物聯網設備發起了最大規模的 DDoS 攻擊之一，這充分表明了集中式物聯網網絡的脆弱性。
混合 DLT 在現代連接中的作用是通過在分散網絡中分發數據來減輕這些風險，使得攻擊者更難以破壞系統。
可擴展性問題
隨着物聯網設備數量呈指數級增長，集中式系統難以有效擴展。數十億臺聯網設備產生的海量數據可能會讓中央服務器不堪重負，導致延遲、瓶頸和效率低下。這在需要實時數據處理的應用中尤其成問題，例如自動駕駛汽車或工業自動化。
例如，醫療保健數據正在快速增長，傳統的雲系統通常無法處理日益增加的工作負載，尤其是在保護敏感信息方面。
混合 DLT 在現代連接中的作用通過實現更具可擴展性的架構來解決這一問題，該架構可以處理物聯網網絡產生的日益增加的數據量。
隱私問題
集中式架構要求用戶將數據控制權移交給第三方服務提供商，這引發了嚴重的隱私問題。在醫療保健等數據敏感性至關重要的行業中，這種缺乏控制的問題尤其嚴重。如果患者不確定數據將如何使用或是否得到充分保護，他們可能會猶豫是否要分享自己的數據。
這些挑戰凸顯了向去中心化基礎設施轉變的迫切需要——這種基礎設施不僅可以隨着網絡的不斷髮展而擴展，而且還能增強安全性和隱私性。
混合 DLT 在現代連接中的作用：去中心化是物聯網的未來
去中心化爲中心化物聯網基礎設施帶來的挑戰提供了變革性的解決方案。通過在節點網絡中分發數據而不是依賴中央權威機構，混合 DLT 在現代連接中的作用增強了安全性、可擴展性和隱私性。
傳統上，物聯網數據通過中央服務器傳輸，這使得直接設備交互變得複雜。然而，有了區塊鏈，數據存儲在分佈式賬本上，設備之間無需依賴中央服務器即可直接交互。上圖展示了這種轉變，對比了傳統物聯網數據流和區塊鏈增強型物聯網數據流。
增強安全性
在去中心化網絡中，數據分佈在多個節點上，消除了導致中心化系統易受攻擊的單點故障。這種分佈使得攻擊者更難以入侵系統。
例如，基於區塊鏈的物聯網安全平臺（如 Filament）使用分散技術來保護機器對機器 (M2M) 通信，確保只有授權的設備才能相互交互。
提高可擴展性
由於工作負載分佈在多個節點上，因此去中心化系統可以處理更多設備和更大的數據量，而不會降低性能。混合 DLT 在現代連接中的作用對於智能城市中的物聯網應用至關重要，因爲實時數據處理對於管理交通、公用事業和其他關鍵服務是必不可少的。
加強隱私
去中心化使用戶能夠更好地控制其數據。在去中心化的物聯網網絡中，數據可以加密並存儲在多個節點上，確保只有授權方纔能訪問。
這種方法符合隱私設計原則，有助於在用戶之間建立信任。例如，物聯網平臺 IOTA 使用分佈式賬本來實現設備之間的安全數據共享，確保數據保持私密且不可篡改。
<embed>https://x.com/quranium_org/status/1818599821017493518
我們爲何應該關注量子安全
量子計算曾經是一個遙遠的理論概念，現在正處於成爲現實的邊緣。與使用位處理信息的傳統計算機不同，量子計算機使用量子位，這使得它們能夠以前所未有的速度執行復雜的計算。
雖然這對各行各業都有着巨大的潛力，但也對傳統加密系統構成了重大威脅。目前保護從網上銀行到物聯網網絡等一切事物的 RSA 和 ECC 等加密方法可能會因量子計算機的計算能力而過時。
對於物聯網網絡來說，影響是可怕的。這些網絡嚴重依賴現有的加密方法來保護它們生成的大量數據。如果量子計算機能夠破解這些加密方法，物聯網設備及其處理的數據可能會遭受未經授權的訪問、操縱和盜竊。
這種漏洞對於醫療保健、金融和國家安全等關鍵領域尤其令人擔憂，因爲數據的完整性和機密性至關重要。
“將混合 DLT 與物聯網網絡相結合，可實現前所未有的安全性和效率。在 Quranium，我們確保以透明、防篡改的方式管理物聯網設備間的數據，降低安全漏洞風險，同時增強連接設備的功能。”
—Yaduvendra Yadav，Quranium 聯合創始人兼首席技術官
混合 DLT 在現代連接中的作用至關重要，因爲將混合 DLT 與物聯網網絡集成可實現前所未有的安全性和效率。這種方法可確保以透明、防篡改的方式管理物聯網設備間的數據，從而降低安全漏洞風險，同時增強連接設備的功能。
物聯網對量子安全分散基礎設施的需求
爲物聯網開發量子安全分散式基礎設施的緊迫性怎麼強調都不爲過。美國國家標準與技術研究院 (NIST) 最近通過標準化三種後量子密碼 (PQC) 加密方案強調了這一需求，第四種方案正在制定中。
這些標準代表了量子彈性發展歷程中的一個重要里程碑，提供了保護物聯網網絡免受未來量子威脅所需的工具。
NIST 的倡議是對依賴物聯網的行業向量子安全加密技術過渡的號召。“先收集，後解密”的概念說明了威脅的緊迫性——今天加密的數據將來可能會受到量子解密的攻擊。
因此，將抗量子加密算法集成到物聯網基礎設施中不僅僅是一種預防措施，更是網絡安全的必要發展。
瞭解量子計算對區塊鏈安全造成的漏洞，特別是通過可能危及公鑰和對稱密鑰加密的量子算法。
爲什麼這一轉變不容商榷
採用量子安全分散式基礎設施不是是否的問題，而是何時的問題。隨着物聯網的不斷擴展和量子計算的普及，過時的加密方法所帶來的風險只會加劇。未能適應的組織可能會面臨更高的安全風險、監管審查，並可能失去消費者和利益相關者的信任。
在醫療保健、金融和基礎設施等關鍵領域，物聯網網絡的安全至關重要，向量子安全基礎設施的過渡是不可協商的。
不作爲的代價太高了，包括災難性違規的風險、財務損失和不可挽回的聲譽損害。這不僅是爲了保持技術進步的領先地位；也是爲了確保後量子世界中物聯網系統的長期完整性和可靠性。
Quranium 的抗量子現代連接方法
Quranium 正在引領構建專爲現代物聯網領域設計的量子安全去中心化基礎設施的潮流。通過將混合 DLT 與最先進的抗量子加密算法相結合，Quranium 提供了一種面向未來的解決方案，可保護物聯網網絡免受現有和新興威脅。
具有專用物聯網基礎設施的混合雙層架構
Quranium 的基礎設施建立在強大的雙層架構上，每層都有不同的用途：
核心層：PoW區塊鏈
Quranium 的核心層建立在工作量證明 (PoW) 區塊鏈上，該區塊鏈以其強大的安全性和抗攻擊性而聞名。該層是平臺的不可變主幹，可確保賬本免遭篡改並確保網絡的完整性。
外殼層：PoR BlockDAG
封裝核心的是 PoR（尊重證明）BlockDAG 層，針對處理智能合約和其他大規模交易的執行進行了優化。此層增強了可擴展性和交易速度，確保高效處理。此層內的 PoR 共識機制通過根據驗證者和參與者的貢獻獎勵他們，促進了更民主、更公平的網絡。
專用物聯網基礎設施
與通用的 Crust 層分開，Quranium 包含專門針對物聯網應用優化的專用基礎設施。該專用於物聯網的基礎設施處理物聯網設備生成的大量數據，專注於微交易和實時數據交換。
通過在此專用基礎設施中隔離物聯網交易，Quranium 確保這些交易以最小的延遲進行處理，並且不會因其他網絡活動而產生擁塞。
SPHINCS+：後量子算法
Quranium 採用了抗量子算法，例如 SPHINCS+ 並添加了 WOTS+ 填充，以防範潛在的量子攻擊。
SPHINCS+ 是經 NIST 批准的基於哈希的加密算法，可在各種攻擊模型（包括涉及量子計算機的攻擊模型）下提供強大的安全保障。其無狀態特性簡化了區塊鏈技術中的密鑰管理，使其成爲 Quranium 量子防護基礎設施的關鍵組成部分。
這不僅爲 Quranium 平臺未來在量子計算領域的進步做好了準備，而且還增強了其作爲優先考慮數據完整性和安全性的行業的安全平臺的吸引力。
“隨着量子時代的到來，Quranium 正在積極整合 SPHINCS+ 等抗量子算法，以防範潛在的安全威脅。這確保了我們的區塊鏈能夠抵禦未來技術進步，並繼續爲數字交易提供值得信賴的平臺。”—Kapil Dhiman，Quranium 聯合創始人兼首席執行官
Quranium 在增強連接性和防範量子威脅的雙重方面的作用凸顯了混合 DLT 在適應和預測技術進步和挑戰方面的更廣泛潛力。
Quranium 架構對物聯網應用的好處
以下是 Quranium 的混合 DLT 架構如何在現實世界領域的幫助下使物聯網應用受益的探索：
供應鏈管理
Quranium 可用於創建透明高效的供應鏈，所有交易和產品流動都記錄在安全、不可篡改的賬本上。與 Quranium 的 DLT 集成的物聯網設備可以實時跟蹤貨物從生產到交付的全過程，減少欺詐並確保產品的真實性。
瞭解供應鏈管理中的區塊鏈用例，解決透明度、安全性和效率等關鍵挑戰。
智能家居和城市
物聯網與 DLT 的融合對智能家居和城市產生了重大影響，創造了一個更加分散、安全和互聯的數字生態系統。
在智能家居中，物聯網設備可以自主管理能源使用、安全和維護任務，所有數據交易都安全地記錄在 Quranium 的區塊鏈上。
同樣，在智慧城市中，物聯網設備可以幫助有效地管理交通流、公共安全和公用事業服務，並增強數據安全性和運營效率。
衛生保健
監測患者健康指標的可穿戴物聯網設備可以安全地將數據傳輸到由 Quranium 架構管理的基於區塊鏈的醫療記錄中。這可確保患者數據的私密性和安全性，只有授權人員才能訪問，並有助於提供實時、個性化的醫療服務。
人類與機器共存的未來
混合 DLT 與物聯網系統的集成爲安全性、可擴展性和集中化等長期挑戰提供了令人信服的解決方案。
這些挑戰與區塊鏈三難困境緊密相關，區塊鏈三難困境尋求在不損害任何單一方面的情況下平衡去中心化、安全性和可擴展性。瞭解 Quranium 如何通過其獨特的混合架構解決這一三難困境。
因此，對 Quranium 的混合 DLT 等安全且可擴展的基礎設施的需求變得越來越不可協商。
在 NIST 新標準化後量子加密算法的支持下，Quranium 能夠爲人類和機器在高度互聯和數據驅動的環境中共存的世界提供所需的基礎安全性。
在這一願景中，物聯網設備不僅可以抵禦當今的網絡威脅，而且還能夠應對量子計算帶來的挑戰。
Quranium 的整體架構通過允許並行處理更多交易，從戰略上解決了可擴展性——傳統區塊鏈系統中的常見限制。
可擴展性對於現代連接至關重要，尤其是在需要實時數據處理的物聯網密集環境中。這確保了 DLT 可以無瓶頸地處理大量數據，從而實現不同地理位置分散的設備之間的順暢通信。
Quranium 與邊緣計算的集成使數據處理更接近其源頭。這大大減少了延遲並提高了自動駕駛、智能電網和遠程醫療等實時應用的性能。
