当边缘计算遇见区块链

作者：中国保密协会科学技术分会 2020-01-14 15:54:20Gartner发布的2020年十大战略科技发展趋势中分别提及了边缘计算以及区块链技术。边缘计算是一种在信息来源、存储库及使用者附近进行信息处理、内容收集和交付的计算拓扑结构。

前 言

Gartner发布的2020年十大战略科技发展趋势中分别提及了边缘计算以及区块链技术。边缘计算是一种在信息来源、存储库及使用者附近进行信息处理、内容收集和交付的计算拓扑结构。它试图将网络流量与计算处理保留在本地以减少延迟、发挥边缘能力以及赋予边缘更大的自治性。而区块链可以通过提供交易透明度与可追溯性并将其记录在公共账本中实现信任。这两种看似不相关的概念能否在一定程度上结合从而产生更巨大的能量呢?让我们一探究竟!

什么是边缘计算

在过去的十年中，由于云计算能够提供海量的计算，存储和网络资源导致了许多新的基于云的应用程序以及许多互联网公司(例如亚马逊)的快速增长。云中心具有强大的处理性能，能够处理海量的数据，但云计算模型的系统性能瓶颈在于网络带宽的有限性以及信息处理效率问题。此外，云计算模型中传送及处理数据导致的时延问题进一步影响了用户体验。因此，近年来一种名为边缘计算的新的计算范式正在兴起。边缘计算本质上是分散计算机服务并将它们更接近数据源的过程。

由于减少传输的数据量及其传播距离，会大大降低延迟，并减少对带宽的浪费。一般来说，边缘计算的结构可分为三个级别：终端设备(前端)，边缘 服务器 (近端)和核心云(远端)。此层次结构表示边缘计算元素的计算能力及其特征。前端的终端设备(例如传感器，执行器)为用户提供了更多的交互性和更好的响应能力。但是，由于设备容量有限，必须将资源的进一步需求转发到服务器。近端的边缘服务器可以支持网络中的大多数流量以及大量资源需求，例如实时数据处理，数据缓存和计算分流。因此，边缘服务器在延迟方面有少量增加的情况下为最终用户提供了更好的性能，而在远端的云服务器在传输延迟的情况下提供了更强大的计算能力(例如大数据处理)和更多的数据存储。边缘计算的基本结构如图1所示，此体系结构的目标是执行边缘网络中应用程序的计算密集型和延迟敏感部分，并且边缘服务器中的某些应用程序与核心云通信以进行数据同步。

图1 边缘计算基本架构

边缘计算的兴起主要由某些对延迟敏感的应用程序的(例如虚拟现实)需要，这些应用程序对延迟有严格的要求。因此，通过将云资源和服务推向边缘的计算范式可实现移动性支持，位置感知和低延迟。图二显示了边缘计算的典型特征。

图2 边缘计算的特征

区块链是什么

区块链这个名词想来大家并不陌生了，国家强调要把区块链作为核心技术自主创新重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。区块链的概念首次由中本聪在论文《一种点对点的电子现金系统》中提出，区块链是一种链条式的数据库，链条的主体是区块。每个区块(Block)可以分为区块头和区块体，区块头记录了前一区块的摘要，而区块体则是交易账本，包含大量交易内容、交易时间等。是后一区块绑定了前一区块的内容，多个区块集合起来，构成链条结构。为了更加直观的了解区块链，其实我们可以将区块链系统类比互联网架构进行层级划分，从下至上依次是数据，网络，共识，帐本拓扑，激励，智能合约和应用程序层，如图3所示。

图3 区块链基本架构

数据层封装了通过从不同应用程序以块或事务的形式生成的数据。两方之间的交易进行验证并装入一个区块中，下一个区块总是指向前一个区块，从而产生块的有序列表。网络层定义了区块链使用的网络机制。该层的目标是传播从数据层生成的数据。通常可以将网络建模为P2P网络，其中对等方是参与者，一旦生成交易，区块将被分发给邻居节点，并且仅转发有效的交易。共识层由共识算法组成，从而在分散环境中的不信任节点之间达成共识。

在现有系统中，存在三种主要的共识机制：工作量证明(PoW)权益证明(PoS)和实用拜占庭容错(PBFT)。账本拓扑层主要是存储共识层产生的认证数据。除了图3所示的传统区块链(主链)结构外，一些新的链拓扑能够大大增强区块链的可扩展性。例如，闪电网络可以提供小额支付渠道来发送交易，其价值转移发生在区块链之外。激励层集成了经济激励措施，以激励节点做出自己的努力来验证数据。这对于保持分散的区块链系统在没有中央授权的情况下整体运作至关重要。

在比特币和以太坊中，比特币和以太币将作为奖励，向在链中添加区块的节点进行奖励。除了奖励外，存款和罚款都被引入到区块链中以保护外包计算。智能合约层将可编程特性带入区块链。比特币脚本提供了多种花费硬币的方式。基本上，事务的每个输入都连接到先前的输出，并且在输入的输入给出给定签名的情况下，当输出的脚本评估为true时，该连接才有效。在以太坊中，作为功能强大的脚本的智能合约是一组状态响应规则，用于在用户之间自动转移数字资产，而不仅仅是货币。区块链的最高层是应用程序，包括加密货币，物联网(IoT)，智能城市等，这些应用程序可能会革新金融，管理和制造等许多领域。然而，区块链仍处于起步阶段，学术界和行业都在尝试深化该技术以支持这些高级应用程序。区块链被认为是“下一代颠覆式创新技术”，作为分布式记账系统的核心技术，区块链被认为在金融、物联网、商业贸易、征信、资产管理等众多领域都拥有广泛的应用前景。

区块链技术尚处于快速发展的早期阶段，涉及分布式系统、密码学、博弈论、网络协议等诸多学科知识。其核心优势就是通过去中心化，运用数据加密、时间戳、分布式共识等手段，构建全新信任机制和高效协同机制，从而催生诸多全新的应用场景。

二者结合赋能新模式

2018年中科院计算技术研究所信息技术战略研究中心发布的《边缘计算技术研究报告》中提到的内容：“边缘计算目前的推进有一问题，海量的、分布式计算结果不用上传到云平台上，但云平台后期要追溯某个计算的数据，就没有办法实现。”此报告认为，区块链技术有望突破边缘计算这一技术瓶颈，并将加速物联网去中心化的趋势。区块链为什么可以和边缘计算结合?因为边缘计算面临着安全的挑战。我们知道，随着物联网的发展，大量部署在传统数据中心、云内的基础设施(存储、计算、网络)将不可避免的被推出机房，重新部署在边缘和终端设备上。这样发展的结果就是大量边缘设备缺少机房的物理屏障，并且部署在防火墙外，将面临以下严重的安全挑战：

所以这个时候，区块链最显著的数据永久保存和防篡改就排上了用场。幸运的是，作为大规模分布式去中心化系统，区块链通过哈希链及共识算法，提供了数据永久保存及防篡改特性，可以有效地辅助解决物联网边缘计算环境中各类安全问题。此外，通过有效利用区块链的去中心化特性，亦可以构建去中心化文件系统、去中心化计算系统等，为物联网的发展提供有效支撑。边缘计算的网络，一般是分布式的，在这个网络之中也存在着不同的节点，而每个节点也运行着这样或者那样的运算服务，接入网络的设备不仅仅有专用设备，甚至有的边缘计算项目也提供了更多的小型设备专用软件，如小米、tplink等智能路由器可以刷的openwrt固件、各种品牌电视盒子使用的安卓系统、树莓派运行的Linux系统等等，而在这些小型系统之中完全可以根据设备实际网络、存储大小等分配一定的计算任务，这些计算设备利用一定的资源完成任务，最后获得一定的代币奖励，这也是最简单的边缘计算模式，再利用区块链的智能合约、分布式记账机制和token形式的通证，完全可以实现无人值守的经济网络，甚至一些特殊算法的挖矿设备也可以利用边缘计算的模式进行人工智能加速。图4展示了区块链在边缘计算中应用的简单示意图。

图4 区块链赋能边缘计算

智慧家居作为一个边缘计算的一个典型应用场景，利用区块链技术能够提升系统整体的安全性和可信性。如果要减少中心化的智慧家居的负面影响，就需要引入去中心化的区块链技术。因为智慧家居的设备都具有边缘计算能力，以区块链作为各设备彼此连接与交互的基础，可以保证所有设备在网络中的地位都是平等的，厂商们将专注于自家设备的精进而无需分心考虑争夺智慧家居的制高点，智慧家居的单一最高控制权也将完全回归用户手中。区块链的加密与共识机制，能够保障设备之间的连接与交互不以牺牲网络整体的最大利益为代价。因此，即使个别设备被人骇进控制，整个网络不会因此的沦陷，同时，也能够迅速将被渗透节点隔离出网络、不影响其他节点继续正常工作，更不会存在任何DDoS攻击的空间。

道阻且长

寻找边缘计算与区块链技术的关联与结合也许是一个新的突破口。然而，边缘计算和区块链的结合在目前并不是完美的。边缘计算和区块链在各自应用于物联网的过程中，虽成果可观，但也长期存在着大大小小的问题。边缘计算作为物联网领域对云计算的补充，除数据追溯问题外，在算力通用性、付费模式以及数据安全方面的问题着实令人头疼。区块链技术与物联网边缘计算的结合则始终面临着服务托管、计算性能、响应时间和海量存储等方面的困扰。在边缘计算的应用场景下，解决数据安全、计算资源分配不均等问题须尽快提上日程。针对边缘计算服务器实际计算力的局限性和物联网的私有性特质，相关研究表示，“白名单制”是现下较为现实可行的解决办法，即省略“挖矿”达成共识机制的过程。但这也意味着，一旦有其他设备冒充物联网终端白名单设备与移动边缘计算服务器进行交互，安全隐患也将大大增加。另外，由于移动物联设备本身PoW能力较弱，甚至不具备挖矿能力，这便要求移动边缘计算服务器的参与。然而，当众多物联终端委托统一的边缘计算服务器进行计算时，资源分配该如何实现?又该通过怎样的共识机制实现最优应用?“边缘计算+区块链”的尝试依然任重道远。

参考文献

[1] (Dorri, Kanhere et al. 2016, Li and Zhang 2017, Casado-Vara, de la Prieta et al. 2018, Liu, Yu et al. 2018, Seitz, Henze et al. 2018, Yang, Yu et al. 2019)

[2] Casado-Vara, R., et al. (2018). Blockchain framework for IoT>

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太阳什么是圆的????

太阳是圆的吗？ 1961年，美国天体物理学家布朗斯和迪克提出了一种新的引力理论，认为太阳中心高速旋转会引起太阳变扁，即赤道部分略微凸起。 他们经过计算得出的结果是：太阳赤道直径比极直径大60公里。 这就表明，测量太阳扁率异常困难，因为太阳直经近140万公里。 按照这个数字算出的太阳扁率约为万分之0.45，结果还不到万分之一，这说明太阳并不像地球那样是一个中间略鼓的扁圆球体。 而是一个接近正圆的球体。 但这个结论还有待科学家进一步证实。 太阳为什么是圆的？自转的原因 ：太阳是一个高速旋转的物体在自转的过程中太阳的引力场的中心立场到边缘立场是相等的，如果太阳不是圆的，如果是方的那么在同一个引力场中太阳的表面覆盖物到太阳的核心（中心力场点）不相等那样就会影响太阳的自转会造成很不稳定的现象，由于存在一个引力场那么在自转的过程中会产生一个离心力，在一个离心力的作用下，如果是方的那它边缘点的受力是不一样的，物体间存在着力差，在力学中它是相对运动的，在力差的作用下运动的最终结果是平衡状态，在旋转的物体边缘点间的力趋于平衡状态，只有在球中才能体现，如果太阳是方的那它的表面是非常不稳定，我想我们也不会进化的这么发达

金属安检门是通过什么原理进行报警的？

一、安检门原理

由晶振产生3.5-4.95M的正弦振荡，由分频器分频为7.8K左右正弦波，经三极管与线圈进行功率放大后输入门板(7区)大线圈进行电磁波发射，由门内1-6区线圈分别进行接收。 接收后，将接收到的信号与基准信号进行了比较，发现变化后，改变采集卡输出电平，CPU在300毫秒内对6个区位采集卡数据进行扫描，判断金属所在区位并输出显示。 金属门将原有的球形有边缘的、不太稳定的磁场重新组合排列成一个新的较稳定的磁场，这意味着相对其他材质来说，金属门具有更强的稳定性。 这就是金属门的优势：以金克金，提高灵敏度和稳定性。

二、结构

1、门板结构：由1个大线圈、6个小线圈、补偿线圈及石墨组成。

2、机箱结构:由电源板，显示面板，主板，采集卡等组成。

三、探测时工作流程 CPU探测→一组红外被挡→检测各采集卡数据是否变化→报警→检测另一组红外→复位重新探测。

四、不同场合使用注意点

1、工厂防盗：

①安装稳固，尽力建议其安装于远离高频设备的区域，以免除干扰产生的误报、串报。

②防雨、防晒，在室外安装，最好配有雨蓬等设施，以增长使用寿命。

③安装时尽力远离大型金属物体。

④避免附近有运动的金属物体。

2、娱乐场所(公共场所)：安装稳固，符合客房要求即可。 (稳定>灵敏度)，调节时从最低灵敏度调节。

五、调试指导：由低灵敏度向高灵敏度调试，即先将门灵敏度设低，不能探测物体，无报警时为止，然后单区依次加高灵敏度，至能探测到要求物品即可。

六、常见问题及解决方案：

1、能探测物体：一般易导磁金属，即易被磁铁吸附物体，如硅钢、铁、铜、合金等物体。 但如物体分散，如粉状金属、线状金属等不易探测。 金属能探测到以一元硬币为标准，如客户材料特殊，可要求提供样品进行测试。

2、常见问题：A：安装，分清左右门板，左边(4P插头)，右边(3P插头)，插接牢固，不能反装。 B：不报警时检查强弱是否常亮，红外计数是否正常。

具体问题： (1)不能开机： ①电源指示灯亮，检验箱内电源是否插牢，如无问题，检验保险管及电源部分线路是否正常连接。 ②电源指示不亮，检验入线航插是否插接牢固，电源线是否良好。 (2)红外不计数：检验红外线是否插接牢固，红外头是否被遮档。 (3)不报警： ①强弱常亮，检验周围是否有干扰源，试着转换晶振改变频率。 ②检验红外是否正常。 (4)报警时间长：检验报警时长设置及红外计数是否正常。 (5)串极：检验是否有干扰。 (6)液晶门流水现象：检验液晶板是否被挤压，松掉液晶板后螺丝。

帮忙找一些初三化学关于溶质质量分数的练习题

第九单元 溶液同步练习

一、选择题

1．提纯含有少量泥沙的粗盐，下列操作顺序正确的是（ ）

A 过滤、蒸发、结晶、溶解B 溶解、蒸发、过滤、结晶

C 溶解、蒸发、结晶、过滤D 溶解、过滤、蒸发、结晶

2．下列叙述中正确的是（ ）

A 海水一经降温，就会有大量食盐晶体析出

B 加热蒸发硝酸钾溶液，开始时就会有大量硝酸钾晶体析出

C 硝酸钾的饱和溶液还可以溶解硝酸钾

D 将析出硝酸钾晶体后的溶液再冷却，仍然有硝酸钾晶体析出

3．粗盐提纯实验必须使用的一组仪器是（ ）

A 烧杯、玻璃棒、漏斗、蒸发皿、酒精灯B 量筒、烧杯、试管夹、蒸发皿、铁架台

C 漏斗、玻璃棒、镊子、蒸发皿、铁架台　D 试管、量筒、药匙、玻璃棒、酒精灯

4．20℃时，有二杯饱和的A溶液：甲杯盛100g，乙杯盛150 g，在下列条件下，两杯溶液中析出晶体质量相同的是（ ）

A 两杯溶液都降温至10℃B 同温下，甲杯蒸发掉10 g水，乙杯蒸发掉60 g水

C 甲杯加25 g A溶液，乙杯减少25 g A溶液　D 同温下，两杯都蒸发掉30 g水

5．把t℃时的硫酸铜饱和溶液冷却到室温时，观察到的现象是（ ）

A 溶液变为无色B 有白色沉淀析出C 有蓝色晶体析出 D 无变化

6．25℃时50 g水中最多溶解5 g X物质，60℃时100 g水中最多溶解10 g Y物质，则X和Y的溶解度相比（ ）

A X＞Y B X＜YC X＝Y D 无法比较

7．t℃时某溶液200 g，蒸发掉20 g水后，析出8 g晶体，又蒸发20 g水后析出晶体12克，则t℃时某物质的溶解度为（ ）

A 40 gB 50 g C 60 g D 100 g

8．分离下列混合物，按溶解、过滤、蒸发的顺序进行操作的是（ ）

A．酒精和水B．氯化钠、硝酸钠C．铜粉、铁粉

D．实验室制氧气完全反应后的剩余物

9．从氯酸钾制取氧气剩下的残渣中回收氯化钾和二氧化锰，下列实验操作顺序正确的应该是（ ）

A．溶解、过滤、蒸发、结晶B．过滤、蒸发、结晶、溶解

C．溶解、蒸发、过滤、结晶D．溶解、蒸发、结晶、过滤

10．t℃时，将两份质量分数相同的A物质的不饱和溶液，其中一份蒸发去20 g水（温度不变），另一份加入7 g A物质，都能使其成为饱和溶液，则t℃时A物质的溶解度为（ ）

A．7 gB．14 gC．35 gD．70 g

11．20℃时 的饱和溶液两份，甲为100 g，乙为150 g，温度不变，将甲蒸去10 g水析出晶体m g，乙蒸发去20 g水析出晶体n g，则m和n的数值关系表示正确的是（ ）

A．n=2mB．m=nC．m=2nD．无法确定

12．下列过滤操作不正确的是（ ）

A．玻璃棒下端要靠在三层滤纸处

B．滤纸边缘应低于漏斗边缘，多余部分要剪去，并用水润湿贴紧，不留气泡

C．过滤时将液体沿玻璃棒注入过滤器，并使液面高于滤纸边缘

D．漏斗下端紧靠烧杯内壁

13．蒸发时，下列操作不正确的是（ ）

A．开始析出晶体后，要用玻璃棒搅拌液体

B．向蒸发皿中注入液体量不超过其容积的2/3

C．等液体完全蒸干，才停止加热

D．蒸发皿中出现较多量固体时停止加热

14．在“粗盐提纯”中，将粗盐加水溶解，除去不溶性杂质的方法是（ ）

A．蒸发B．过滤C．结晶D．加热

15．根据下列各物质的溶解度曲线，能通过一次结晶，便可将x，y两种物质基本分离的是（ ）

二、填空题

1．把食盐水放在敞口容器里，让水分慢慢蒸发，溶液首先达到_____，继续蒸发就会有_____析出。 对溶解度受温度影响变化不大的固体物质，一般就采用_____的方法得到固体。

2．多数物质热的饱和溶液降温后，就会有_____析出，对溶解度受温度影响变化大的固体物质，欲获得晶体一般就采用_____的方法。

3．某溶液析出晶体的母液，当温度不变时是_____溶液（饱和或不饱和）。

4．过滤装置中，滤纸应_____漏斗内壁，滤纸的边缘应比漏斗口_____，漏斗下端的管口_____烧杯内壁，倾倒液体时用_____将液体引入过滤器，过滤器里的液面要_____滤纸过缘。

5．除去铜粉中混有的少量铁粉的方法是先入_____，反应完全后进行_____。 反应的化学方程式为__________。

6．从混有少量泥砂的食盐中提取氯化钠的主要操作步骤是（1）_______；（2）_______；（3）_______。 实验中使用次数最多的仪器是：_______。

7．温度为t℃的硝酸钾溶液，恒温蒸发出A g水时，析出晶体a g；再恒温蒸发出A g水时，又析出晶体b g（a≠b），回答下列问题：

（1）析出晶体的质量关系是a_______b（填“＞”或“＜”＝）

（2）t℃时硝酸钾的溶解度是_______ g。

8．t℃时，某硝酸钾溶液100 g，恒温蒸发掉10 g水，析出了2 g晶体，再恒温蒸发掉10 g水，又析出了4 g晶体，则在t℃时，原来100 g溶液是_______（饱和、不饱和）溶液，硝酸钾在t℃时的溶解度为_______ g。

9．在蒸发液体时，应把液体倒入_______里进行加热，在加热过程中要用玻璃棒_______，防止_______。

三、实验题

实验室里用结晶法分离氯化钠和硝酸钾的混合物，以得到纯度较高的氯化钠和硝酸钾。

（1）实验步骤分为五步：①过滤 ②第二次过滤 ③降温使晶体析出 ④加热蒸发溶剂至有部分晶体析出 ⑤加热溶解。 正确的操作顺序是（写编号）_______。

（2）第一次过滤应在什么温度下进行？_______。 所得晶体是_______，第二次过滤在_______温度下进行，所得晶体是_______。

（3）写出下列实验操作中所需仪器的名称：过滤_______；蒸发溶剂_______；加热溶解_______。

四、计算题

1．30℃时氯酸钾的溶解度是10g，把44g30℃时的氯酸钾饱和溶液蒸干，可以制得多少g氯酸钾？

2．在50℃时，把6g氯化铵放入10g水中，所得溶液是否饱和？溶液的总质量是多少？（已知50℃时氯化铵的溶解度是50g）

3．105 g 60℃时的饱和溶液冷却到20℃时，可析出晶体多少克？（20℃时的溶解度为31.6克，60℃时为110 g）

4．90℃时氯化铵饱和溶液340 g，试计算：

（1）蒸发掉80 g水后，温度降至90℃，析出多少晶体？

（2）把蒸发掉80 g水后的氯化铵饱和溶液降温至40℃时，又析出多少克晶体？

（3）蒸发及降温共析出多少克晶体？

5．将42 g 60℃时的饱和溶液冷却到30℃，求可析出多少克晶体？（已知：在30℃时溶解度为50 g，60℃时为110 g）

6．将20℃时，250 g饱和溶液加盐至80℃时，需加入多少克才可使溶液重新饱和？（已知20℃的溶解度为11.1 g，80℃为21.4 g）

7．将240 g 18℃时的饱和溶液冷却到0℃时，析出75.3 g晶体，已知在0℃时的溶解度是115 g，求在18℃时的溶解度。

8．把30℃时的饱和溶液442 g，加热到80℃（并保持此温度）再加入100 g，计算此时溶液是否饱和，若不饱和需再加入多少克才能饱和？（已知：30℃时的溶解度为10.5 g，80℃时为38.5 g）

五、创新题

1．A、B两固体的溶解度曲线如图所示，烧相当于中盛有A、B两种物质80℃的混合液，且烧杯中尚有少量A、B固体，若将混合液冷却到30℃，变化情况是（ ）

A．溶液中A减少B．溶液中B增多

C．溶液中B减少D．溶液中A、B都减少

2．如下图是A、B两种物质的溶解度曲线，据图回答：

当B中含有少量A时，可以用_______法提纯

A．过滤B．蒸发结晶C．结晶D．蒸发溶剂

3．t℃时，将100 g和50 g饱和食盐水各蒸发掉10 g水，降温至t℃，分别析出a g和b g食盐，则下列判断正确的是（ ）

A．a＜bB．a＝bC．a＞bD．无法确定

4．在过滤和蒸发操作中都需要用到的仪器是（ ）

A．烧杯B．蒸发皿C．漏斗D．玻璃棒

5．有3 g白色粉末，完全溶于10 g热水中，冷却至室温时析出2 g粉末，将这2 g粉末再溶于10 g热水中，冷却至室温析出1.5 g粉末，据此可知原粉末是（ ）

A．混合物B．纯净物C．某一种盐D．不能确定

6．在t℃时，100 g水中加入m克碳酸钠或加入n g 均可以使溶液达到饱和，则m和n关系正确的是（ ）A．B．　C．D．

7．由混有少量食盐的硝酸钾晶体，提取较纯的硝酸钾，可供选择的实验步骤和结论有：①在较高的温度下制成该晶体的饱和溶液；②在较低温度下制取该晶体的饱和溶液；③升高溶液温度；④降温至有较多量晶体析出；⑤过滤，得到的晶体即是较纯的硝酸钾；⑥过滤，硝酸钾存在于母液中，正确的操作步骤和结论是（ ）

A．①④⑥B．①④⑤C．②③⑥D．②③⑤