“物联网+区块链”应用与发展白皮书|免费下载.pdf

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1、“ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展白 皮 书（ 2019） 中 国 通 信 标 准 化 协 会（ 2019 年 11 月 ） 前 言当 前 ， 新 一 轮 科 技 革 命 和 产 业 变 革 正 持 续 深 入 ， 云 计 算 、 大 数 据 、物 联 网 、 人 工 智 能 、 区 块 链 等 新 技 术 不 断 涌 现 ， 数 字 经 济 已 成 为 推 动经 济 增 长 、 促 进 经 济 社 会 发 展 的 新 动 能 。区 块 链 作 为 “ 去 中 心 化 ” 协 作 、 分 布 式 数 据 存 储 、 点 对 点 传 输 、共 识 机 制 、 加 密 算 法 和

2、 智 能 合 约 等 技 术 在 网 络 信 任 管 理 领 域 的 集 成 ，近 年 来 已 成 为 众 多 国 家 政 府 、 企 业 和 研 究 机 构 的 关 注 热 点 ， 相 关 技 术和 标 准 组 织 层 出 不 穷 ， 产 业 界 亦 纷 纷 加 大 投 入 力 度 ， 寻 求 相 关 技 术 方 案 应 用 落 地 。我 国 “ 十 三 五 ” 国 家 信 息 化 规 划 中 把 区 块 链 作 为 一 项 重 点 前沿 技 术 ， 明 确 提 出 需 加 强 相 关 新 技 术 的 创 新 、 试 验 和 应 用 ， 力 求 抢 占先 机 ， 掌 握 新 一 代 信 息

3、技 术 主 导 权 。 在 2019年 10月 24日 中 共 中 央 政 治局 第 十 八 次 集 体 学 习 会 上 ， 习 近 平 总 书 记 强 调 ： 把 区 块 链 作 为 核 心 技术 自 主 创 新 重 要 突 破 口 ， 加 快 推 动 区 块 链 技 术 和 产 业 创 新 发 展 。目 前 ， 区 块 链 技 术 已 被 应 用 到 物 联 网 、 智 慧 城 市 、 智 能 制 造 、 供应 链 管 理 、 数 字 资 产 交 易 、 可 信 云 计 算 、 网 络 标 识 管 理 等 诸 多 领 域 并 将 逐 步 与 实 体 经 济 深 度 融 合 ， 助 力 实

4、体 经 济 转 型 升 级 。 业 界 预 测 ， 物联 网 、 区 块 链 与 人 工 智 能 等 技 术 的 融 合 应 用 将 引 发 新 一 轮 的 技 术 创 新和 产 业 变 革 。 本 白 皮 书 由 中 国 通 信 标 准 化 协 会 （ CCSA） 物 联 网 技 术 委 员 会 （ TC10）总 体 组 （ WG1） 物 联 网 区 块 链 子 工 作 组 牵 头 ， TC10 各 工 作 组 共 同 参 与编 写 ， 主 要 参 与 编 写 单 位 包 括 ： 中 国 联 合 网 络 通 信 集 团 有 限 公 司 、 中兴 通 讯 股 份 有 限 公 司 、 中 国 信

5、 息 通 信 科 技 集 团 有 限 公 司 、 中 国 信 息 通信 研 究 院 、 北 京 邮 电 大 学 、 南 京 邮 电 大 学 、 中 国 电 科 信 息 科 学 研 究 院 、中 国 电 信 集 团 有 限 公 司 等 ， 主 要 参 与 编 写 专 家 包 括 （ 排 名 不 分 先 后 ） ：加 雄 伟 、 杨 开 敏 、 穆 晓 君 、 孙 进 芳 、 严 斌 峰 、 黄 峥 、 郑 锦 荣 、 李 铿 、桑 梓 勤 、 罗 松 、 亓 峰 、 沈 苏 彬 、 马 超 、 张 亮 亮 、 胡 杰 等 。 本 白 皮 书 系 统 介 绍 了 区 块 链 的 技 术 特 点 、

6、 国 内 外 区 块 链 产 业 的 发展 现 状 及 区 块 链 与 物 联 网 融 合 带 来 的 技 术 优 势 ， 着 重 分 析 了 区 块 链 在物 联 网 的 网 络 、 平 台 和 行 业 应 用 等 方 面 的 发 展 及 应 用 情 况 ， 并 提 出 了物 联 网 区 块 链 技 术 与 应 用 发 展 建 议 ， 希 望 与 业 界 分 享 ， 切 实 提 升 物 联网 与 区 块 链 融 合 发 展 与 应 用 水 平 。 目 录一 、 概 述 .11.1 区 块 链 的 技 术 特 点 21.2 区 块 链 的 产 业 情 况 41.3 区 块 链 与 物 联 网

7、的 融 合 7二 、 区 块 链 促 进 物 联 网 网 络 的 发 展 .9 2.1 提 升 5G网 络 覆 盖 能 力 92.2 提 升 网 络 边 缘 计 算 能 力 .102.3 提 升 物 联 网 身 份 认 证 能 力 .112.4 提 升 物 联 网 设 备 安 全 防 护 能 力 .122.5 提 升 通 信 网 络 运 维 能 力 .132.6 提 升 国 际 漫 游 结 算 能 力 .132.7 提 升 物 联 网 数 据 管 理 能 力 .14 三 、 区 块 链 提 升 物 联 网 平 台 的 能 力 143.1 基 于 区 块 链 的 物 联 网 业 务 平 台 .1

8、43.1.1 物 联 网 业 务 的 部 署 与 访 问 183.1.2 物 联 网 设 备 的 连 接 与 访 问 193.1.3 物 联 网 数 据 的 收 集 与 访 问 203.1.4 物 联 网 区 块 链 的 参 考 模 型 21 9 3.2 基 于 区 块 链 的 云 服 务 .223.2.1 区 块 链 云 服 务 223.2.2 区 块 链 边 缘 云 服 务 23四 、 区 块 链 赋 能 物 联 网 行 业 应 用 244.1 智 慧 城 市 .254.2 工 业 互 联 网 .26 4.3 物 联 网 支 付 .274.4 供 应 链 管 理 .284.5 物 流 与

9、物 流 金 融 .284.6 溯 源 防 伪 .294.7 智 能 交 通 .304.8 医 疗 保 健 .304.9 环 保 .31 4.10 能 源 324.11 农 业 344.12 车 联 网 . 36五 、 “物 联 网 +区 块 链 ”发 展 建 议 36附 录 A 术 语 .40附 录 B 区 块 链 标 准 、 专 利 与 产 业 联 盟 42 10 B.1 区 块 链 国 际 标 准 .42B.1.1 ISO42B.1.2 ITU43B.1.3 IEEE43B.1.4 W3C44B.2 区 块 链 行 业 标 准 .45B.3 区 块 链 专 利 申 请 .47 B.4 区

10、块 链 产 业 联 盟 .48B.5 区 块 链 开 源 平 台 .50图 表图 1 边 缘 计 算 与 网 络 演 进 .11图 2 传 统 物 联 网 业 务 平 台 .15图 3 物 联 网 业 务 平 台 工 作 模 式 .16图 4 基 于 区 块 链 的 物 联 网 业 务 平 台 .18 图 5 物 联 网 区 块 链 的 参 考 模 型 .21图 6 BaaS 框 架 . 23图 7 区 块 链 应 用 全 景 图 .25 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化 协 会 1 一 、 概 述近 年 来 ， 物 联 网 网 络

11、和 业 务 发 展 迅 速 。 随 着 越 来 越 多 的 物 （ 物 理世 界 的 物 和 虚 拟 世 界 的 物 ） 的 接 入 需 求 ， 现 有 的 基 于 中 心 化 信 任 管 理的 物 联 网 网 络 与 业 务 平 台 将 面 临 越 来 越 多 的 挑 战 。 权 威 机 构 预 测 2020年 物 连 接 数 将 超 过 500亿 ， 2025年 物 连 接 数 可 能 超 过 1000亿 。 万 物互 联 将 重 新 塑 造 现 有 网 络 与 业 务 平 台 。 与 此 同 时 ， 万 物 互 联 也 将 使 得现 有 物 联 网 网 络 与 业 务 平 台 面 临 巨

12、 大 挑 战 ， 主 要 包 括 ： 扩 展 能 力 ： 承 载 百 亿 级 物 联 网 设 备 连 接 服 务 ， 物 联 网 网 络 与 业 务 平 台 需 要 有 新 型 的 系 统 扩 展 方 案 ； 网 间 协 作 ： 运 营 商 之 间 需 要 构 建 新 型 的 协 作 关 系 来 满 足 海 量物 联 网 设 备 接 入 服 务 ； 安 全 与 隐 私 保 护 ： 缺 乏 针 对 海 量 物 联 网 设 备 的 通 信 和 数 据 安全 手 段 ， 以 及 隐 私 保 护 的 措 施 ； 信 任 机 制 ： 缺 乏 针 对 解 决 复 杂 环 境 下 的 海 量 物 联 网 设

13、 备 的 连接 与 数 据 可 信 机 制 ； 通 信 协 作 ： 缺 乏 海 量 物 联 网 设 备 之 间 通 信 的 兼 容 和 协 作 机 制 。 近 期 ， 随 着 5G标 准 冻 结 、 各 国 频 谱 加 速 发 放 ， 5G商 用 进 程 正 在快 速 推 进 。 5G网 络 将 提 供 不 少 于 十 倍 于 4G网 络 的 网 络 速 率 和 海 量 连接 ， 同 时 网 络 时 延 可 以 降 低 至 1 毫 秒 ， 且 引 入 虚 拟 化 、 云 化 、 智 能 化 中 国 通 信 标 准 化 协 会 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 2

14、 等 技 术 ， 网 络 将 变 得 更 加 灵 活 敏 捷 。 这 将 直 接 促 进 各 行 各 业 的 数 字 化转 型 ， 包 括 在 物 联 网 领 域 的 应 用 ， 为 物 联 网 提 供 坚 实 的 连 接 服 务 和 网络 基 础 设 施 。区 块 链 技 术 的 核 心 是 分 布 式 计 算 ， 以 及 分 布 式 计 算 环 境 下 的 群 体可 信 协 作 机 制 。 区 块 链 技 术 的 分 布 式 计 算 和 群 体 可 信 协 作 机 制 ， 为 解决 物 联 网 面 临 的 可 扩 展 性 、 协 作 能 力 、 信 任 关 系 与 安 全 保 护 等 方

15、面 的挑 战 提 供 了 崭 新 的 思 路 和 解 决 方 案 。1.1 区 块 链 的 技 术 特 点 区 块 链 的 本 质 是 一 种 数 字 分 布 式 账 本 ， 它 依 托 一 系 列 加 密 算 法 、存 储 技 术 、 对 等 网 络 等 构 建 而 成 ； 它 以 对 等 访 问 、 不 可 篡 改 和 可 信 的方 式 保 证 所 记 录 交 易 的 完 整 性 、 不 可 篡 改 和 真 实 性 。 区 块 链 的 区 块 被定 义 为 一 种 具 备 一 定 信 任 机 制 ， 可 执 行 读 取 或 写 入 操 作 的 数 据 集 ， 区块 链 的 区 块 存 储

16、交 易 的 确 认 、 合 约 、 存 储 、 复 制 、 安 全 等 相 关 的 信 息 。区 块 链 的 主 要 特 性 包 括 “ 不 可 篡 改 ” 、 “ 共 识 机 制 ” 和 “ 去 中 心化 ” 。 其 中 ， 区 块 链 的 “ 不 可 篡 改 ” 特 性 旨 在 保 证 数 据 的 稳 定 性 和 可靠 性 ， 降 低 数 据 被 篡 改 的 风 险 。 区 块 链 的 “ 共 识 机 制 ” 特 性 在 假 设 多 数 区 块 链 参 与 方 是 可 信 的 前 提 下 ， 通 过 多 数 参 与 方 参 与 的 共 同 验 证 过程 达 成 的 共 识 而 实 现 区

17、块 链 交 易 的 真 实 性 验 证 ； 该 特 性 可 在 很 大 程 度上 阻 止 基 于 区 块 链 应 用 的 违 约 现 象 发 生 。 智 能 合 约 作 为 共 识 协 议 的 一 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化 协 会 3 种 实 现 方 式 ， 可 以 提 供 共 识 机 制 的 自 动 交 互 协 议 能 力 。 “ 去 中 心 化 ”特 性 是 区 块 链 分 布 式 计 算 的 自 然 结 果 ， 是 以 分 布 式 计 算 的 方 式 集 体 共享 、 维 护 数 据 体 系 ， 体 系 中 每 个 节

18、点 的 参 与 者 都 可 根 据 自 己 的 需 求 在权 限 范 围 内 直 接 获 取 信 息 ， 而 不 需 要 中 间 平 台 传 递 。从 应 用 形 态 上 讲 ， 区 块 链 可 以 被 划 分 为 公 有 链 、 联 盟 链 和 私 有 链 。不 同 类 型 的 区 块 链 适 用 于 不 同 的 应 用 场 景 。公 有 链 是 一 种 完 全 开 放 的 区 块 链 ， 其 参 与 者 均 可 以 随 时 进 入 系 统中 进 行 数 据 读 取 、 交 易 发 送 与 确 认 、 竞 争 记 账 以 及 系 统 维 护 等 工 作 。 公 有 链 的 典 型 应 用 包

19、 括 比 特 币 、 以 太 坊 等 。联 盟 链 是 指 由 若 干 个 机 构 共 同 参 与 管 理 的 区 块 链 ， 属 于 一 类 介 于公 有 链 和 私 有 链 之 间 的 混 合 式 区 块 链 ； 其 中 每 个 机 构 运 行 并 管 理 着 链上 一 个 或 多 个 节 点 ， 其 数 据 只 允 许 联 盟 内 各 机 构 进 行 读 写 ， 各 机 构 间可 发 送 交 易 ， 并 共 同 来 记 录 交 易 数 据 。 联 盟 链 的 典 型 应 用 包 括 超 级 账本 、 企 业 以 太 坊 等 。私 有 链 是 指 其 写 入 权 限 由 某 个 组 织 或

20、 机 构 控 制 的 区 块 链 ， 其 读 取权 限 可 对 外 开 放 ， 或 者 附 加 一 定 程 度 的 限 制 。 作 为 一 种 在 缺 乏 相 互 信 任 的 竞 争 环 境 中 低 成 本 完 成 可 信 交 易 的新 型 计 算 范 式 或 协 作 模 式 ， 区 块 链 凭 借 其 独 有 的 信 任 解 决 机 制 ， 正 在 中 国 通 信 标 准 化 协 会 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 4 改 变 诸 多 行 业 的 运 行 规 则 ， 是 未 来 发 展 数 字 经 济 、 构 建 新 型 信 任 体 系不 可 或 缺 的 关

21、 键 技 术 。1.2 区 块 链 的 产 业 情 况全 球 范 围 内 ， 区 块 链 已 被 众 多 国 家 、 企 业 和 研 究 机 构 认 可 ， 并 被逐 步 推 广 应 用 到 诸 多 领 域 。 在 中 国 ， 区 块 链 更 是 获 得 高 度 重 视 ， 成 为国 家 积 极 布 局 ， 各 行 各 业 积 极 探 索 并 寻 求 应 用 落 地 的 热 点 。2016 年 ， 国 务 院 印 发 “ 十 三 五 ” 国 家 信 息 化 规 划 ， 突 出 强调 发 展 区 块 链 与 大 数 据 、 人 工 智 能 等 新 技 术 的 重 要 性 。 2017 年 ， 工

22、 信 部 发 布 了 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 ， 成 为 全 球 首 个 官方 的 区 块 链 落 地 指 导 文 件 。 中 国 人 民 银 行 印 发 的 中 国 金 融 业 信 息 技术 “ 十 三 五 ” 发 展 规 划 ， 也 明 确 提 出 了 积 极 推 进 区 块 链 、 人 工 智 能等 新 技 术 应 用 研 究 的 要 求 。 2018 年 6 月 ， 工 信 部 印 发 工 业 互 联 网发 展 行 动 计 划 （ 2018-2020 年 ） ， 鼓 励 推 进 边 缘 计 算 、 深 度 学 习 、区 块 链 等 新 兴 前 沿 技

23、 术 在 工 业 互 联 网 的 应 用 研 究 。 2019 年 1 月 ， 国家 互 联 网 信 息 办 公 室 发 布 区 块 链 信 息 服 务 管 理 规 定 ， 明 确 区 块 链信 息 服 务 提 供 者 的 信 息 安 全 管 理 责 任 ， 规 范 和 促 进 区 块 链 技 术 及 相 关 服 务 健 康 发 展 ， 规 避 区 块 链 信 息 服 务 安 全 风 险 ， 为 区 块 链 信 息 服 务 的提 供 、 使 用 、 管 理 等 提 供 有 效 的 法 律 依 据 。 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化

24、协 会 5 中 共 中 央 政 治 局 在 2019 年 10 月 24 日 就 区 块 链 技 术 发 展 现 状 和趋 势 进 行 第 十 八 次 集 体 学 习 ， 习 近 平 总 书 记 发 表 了 “ 发 展 区 块 链 技 术与 应 用 ” 的 重 要 讲 话 。 习 近 平 总 书 记 在 主 持 学 习 时 强 调 ， 区 块 链 技 术的 集 成 应 用 在 新 的 技 术 革 新 和 产 业 变 革 中 起 着 重 要 作 用 ； 要 把 区 块 链作 为 核 心 技 术 自 主 创 新 的 重 要 突 破 口 ， 明 确 主 攻 方 向 ， 加 大 投 入 力 度 ，着

25、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 。习 近 平 总 书 记 指 出 ， 相 关 部 门 及 其 负 责 领 导 同 志 要 注 意 区 块 链 技 术 发展 现 状 和 趋 势 ， 提 高 运 用 和 管 理 区 块 链 技 术 能 力 ， 使 区 块 链 技 术 在 建 设 网 络 强 国 、 发 展 数 字 经 济 、 助 力 经 济 社 会 发 展 等 方 面 发 挥 更 大 作 用 。习 近 平 总 书 记 在 这 次 会 议 上 的 重 要 指 示 表 明 ， 区 块 链 技 术 已 经 得到 国 家 和

26、社 会 的 广 泛 认 可 ， 已 成 为 国 家 技 术 革 新 和 产 业 变 革 的 重 要 推手 ， 将 成 为 促 进 网 络 强 国 建 设 、 数 字 经 济 发 展 、 经 济 社 会 发 展 的 重 要推 动 力 。截 至 2019年 5月 底 ， 北 京 、 上 海 、 广 东 、 河 北 （ 雄 安 ） 、 江 苏 、山 东 、 贵 州 、 甘 肃 、 海 南 等 省 市 或 地 区 发 布 了 区 块 链 相 关 政 策 及 指 导意 见 ， 多 个 省 份 将 发 展 和 应 用 区 块 链 技 术 列 入 本 地 的 “ 十 三 五 ” 战 略 发 展 规 划 ，

27、并 积 极 开 展 区 块 链 的 产 业 链 布 局 。 这 其 中 ， 尤 以 北 京 市 、上 海 市 和 广 东 省 出 台 政 策 最 为 频 繁 。 北 京 市 将 发 展 区 块 链 技 术 写入 了 北 京 市 金 融 业 和 现 代 产 业 发 展 规 划 中 ， 重 点 部 署 区 块 链 技 术在 现 代 金 融 业 中 的 推 广 应 用 ， 提 高 金 融 服 务 效 率 ， 推 动 数 字 普 惠 中 国 通 信 标 准 化 协 会 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 6 金 融 发 展 ， 构 建 绿 色 金 融 体 系 。 上 海

28、市 鼓 励 区 块 链 技 术 赋 能 实 体经 济 ， 重 点 推 动 能 源 领 域 和 教 育 领 域 区 块 链 技 术 的 应 用 。 广 东 省的 广 州 市 和 深 圳 市 是 区 块 链 产 业 发 展 的 重 点 地 区 ， 目 前 广 东 省 的区 块 链 相 关 政 策 也 主 要 集 中 在 金 融 领 域 ， 广 州 市 成 立 区 块 链 创 新基 地 ， 初 步 构 建 “ 一 基 地 四 平 台 ” 的 区 块 链 产 业 布 局 ； 深 圳 市 基于 区 块 链 技 术 探 索 电 子 发 票 应 用 。 各 地 政 策 旨 在 推 动 区 块 链 行 业的

29、发 展 和 区 块 链 技 术 的 应 用 ， 为 区 块 链 企 业 提 供 优 惠 的 落 户 政 策或 者 税 收 优 惠 政 策 ， 虽 然 各 地 政 策 侧 重 或 优 先 发 展 的 产 业 不 同 ， 但 都 对 区 块 链 产 业 的 发 展 奠 定 了 一 个 良 好 的 政 策 基 础 。当 前 ， 诸 多 产 、 学 、 研 组 织 或 单 位 正 将 区 块 链 技 术 与 云 计 算 、 大数 据 和 人 工 智 能 等 前 沿 技 术 深 度 融 合 、 集 成 创 新 ， 面 向 各 行 各 业 探 索商 业 应 用 ， 不 断 构 建 各 类 技 术 多 元

30、化 、 领 域 精 细 化 的 专 业 型 区 块 链 。区 块 链 “ 脱 虚 向 实 ” 趋 势 明 显 ， 行 业 生 态 已 经 初 步 成 形 ， 正 在 助 力 诸多 领 域 实 体 经 济 高 质 量 发 展 。据 有 关 资 料 显 示 ， 我 国 以 区 块 链 业 务 为 主 营 业 务 的 公 司 数 量 增 长迅 速 ， 产 业 已 经 初 步 形 成 规 模 。 目 前 ， 北 京 、 上 海 、 深 圳 和 杭 州 是 国 内 区 块 链 创 业 活 跃 度 最 高 的 四 座 城 市 。 北 京 科 委 等 管 理 机 构 正 在 积 极推 动 以 区 块 链 为

31、 代 表 的 分 布 式 技 术 发 展 ， 鼓 励 金 融 机 构 利 用 区 块 链 和云 计 算 等 技 术 手 段 加 快 产 品 和 服 务 创 新 ， 支 持 区 块 链 技 术 在 物 联 网 、金 融 监 管 与 风 控 、 普 惠 金 融 、 商 品 溯 源 等 领 域 的 应 用 发 展 。 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化 协 会 7 在 国 际 竞 争 格 局 中 ， 区 块 链 已 经 形 成 了 全 球 竞 争 的 态 势 ， 世 界 各国 都 在 积 极 行 动 ， 极 力 抢 占 这 一 新 兴 领 域

32、 发 展 主 动 权 。 一 些 发 达 国 家对 区 块 链 技 术 及 其 应 用 给 予 高 度 关 注 ， 在 技 术 研 发 、 市 场 监 管 以 及 推动 政 府 内 部 示 范 应 用 等 各 个 方 面 都 给 予 政 策 扶 持 。 总 的 来 看 ， 美 国 对区 块 链 技 术 的 态 度 可 以 分 为 两 点 ： 一 是 加 强 应 用 监 管 ， 二 是 与 企 业 紧密 合 作 进 行 多 方 面 研 究 和 探 索 。 英 国 采 取 “ 无 监 督 监 管 ” 的 态 度 ， 也为 全 球 区 块 链 初 创 企 业 提 供 了 非 常 优 惠 的 政 策

33、。 日 本 对 区 块 链 的 发 展态 度 积 极 ， 不 断 从 政 策 上 支 持 区 块 链 技 术 的 推 广 与 应 用 。 区 块 链 作 为 一 种 通 用 技 术 ， 正 加 速 渗 透 至 人 类 生 产 、 生 活 的 各 个领 域 ， 和 各 行 各 业 创 新 融 合 。 据 有 关 国 际 研 究 机 构 预 测 ， 2020 年 全球 区 块 链 市 场 规 模 将 达 到 139.6 亿 美 元 (约 合 986.23 亿 元 人 民 币 )，2017 2022年 间 区 块 链 的 年 复 合 增 长 率 将 高 达 42.8%。 随 着 各 国 国 家政 策

34、 的 不 断 推 进 引 导 ， 区 块 链 产 业 将 迎 来 更 广 阔 的 发 展 空 间 。1.3 区 块 链 与 物 联 网 的 融 合物 联 网 近 年 来 的 发 展 已 经 渐 成 规 模 ， 但 在 长 期 发 展 演 进 过 程 中 也仍 然 存 在 许 多 需 要 攻 克 的 难 题 。 在 设 备 安 全 方 面 ， 缺 乏 设 备 与 设 备 之 间 相 互 信 任 的 机 制 ， 所 有 的设 备 都 需 要 和 物 联 网 中 心 的 数 据 进 行 核 对 ， 一 旦 数 据 库 崩 塌 ， 会 对 整个 物 联 网 造 成 很 大 的 破 坏 。 中 国 通

35、信 标 准 化 协 会 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 8 在 个 人 隐 私 方 面 ， 中 心 化 的 管 理 架 构 无 法 自 证 清 白 ， 个 人 隐 私 数据 被 泄 露 的 事 件 时 有 发 生 。在 扩 展 能 力 方 面 ， 目 前 的 物 联 网 数 据 流 都 汇 总 到 单 一 的 中 心 控 制系 统 ， 未 来 物 联 网 设 备 将 呈 几 何 级 数 增 长 ， 中 心 化 服 务 成 本 难 以 负 担 ，物 联 网 网 络 与 业 务 平 台 需 要 有 新 型 的 系 统 扩 展 方 案 。在 通 信 协 作 方 面

36、， 全 球 物 联 网 平 台 缺 少 统 一 的 技 术 标 准 、 接 口 ，使 得 多 个 物 联 网 设 备 彼 此 之 间 通 信 受 到 阻 碍 ， 并 产 生 多 个 竞 争 性 的 标准 和 平 台 。 在 网 间 协 作 方 面 ， 目 前 ， 很 多 物 联 网 都 是 运 营 商 、 企 业 内 部 的 自组 织 网 络 。 涉 及 到 跨 多 个 运 营 商 、 多 个 对 等 主 体 之 间 的 协 作 时 ， 建 立信 用 的 成 本 很 高 。区 块 链 凭 借 “ 不 可 篡 改 ” 、 “ 共 识 机 制 ” 和 “ 去 中 心 化 ” 等 特 性 ，对 物

37、联 网 将 产 生 重 要 的 影 响 ， 概 括 如 下 ： 降 低 成 本 ： 区 块 链 “ 去 中 心 化 ” 的 特 质 将 降 低 中 心 化 架 构 的高 额 运 维 成 本 ； 隐 私 保 护 ： 区 块 链 中 所 有 传 输 的 数 据 都 经 过 加 密 处 理 ， 用 户 的 数 据 和 隐 私 将 更 加 安 全 ； 设 备 安 全 ： 身 份 权 限 管 理 和 多 方 共 识 有 助 于 识 别 非 法 节 点 ，及 时 阻 止 恶 意 节 点 的 接 入 和 作 恶 ； “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化

38、 协 会 9 追 本 溯 源 ： 数 据 只 要 写 入 区 块 链 就 难 以 篡 改 ， 依 托 链 式 的 结构 有 助 于 构 建 可 证 可 溯 的 电 子 证 据 存 证 ； 网 间 协 作 ： 区 块 链 的 分 布 式 架 构 和 主 体 对 等 的 特 点 有 助 于 打破 物 联 网 现 存 的 多 个 信 息 孤 岛 桎 梏 ， 以 低 成 本 建 立 互 信 ， 促 进信 息 的 横 向 流 动 和 网 间 协 作 。二 、 区 块 链 促 进 物 联 网 网 络 的 发 展近 些 年 来 ， 物 联 网 作 为 通 信 行 业 的 核 心 发 展 领 域 之 一 ，

39、正 逐 步 向 建 立 领 域 聚 焦 、 能 力 聚 集 的 物 联 网 生 态 方 向 快 速 演 进 ， 引 入 各 类 新 兴技 术 已 成 为 通 信 行 业 培 育 物 联 网 生 态 的 重 要 手 段 ， 而 区 块 链 技 术 、 物联 网 和 5G的 有 机 融 合 已 然 是 其 中 不 可 或 缺 的 重 要 组 成 部 分 。2.1 提 升 5G 网 络 覆 盖 能 力5G网 络 作 为 当 前 国 内 外 运 营 商 着 力 建 设 和 争 抢 的 移 动 通 信 网 络 ，理 论 传 输 速 度 可 达 每 秒 数 十 吉 比 特 ， 业 界 预 计 ， 到 20

40、20 年 大 约 有 超过 500 多 亿 部 移 动 设 备 和 物 联 网 设 备 将 连 接 到 5G 网 络 。 通 信 运 营 商可 以 利 用 区 块 链 技 术 来 提 升 其 5G网 络 的 服 务 能 力 。 5G 网 络 使 用 的 频 率 较 高 ， 基 站 有 效 通 信 覆 盖 面 相 对 较 小 、 信 号穿 透 力 相 对 较 弱 ， 若 要 满 足 网 络 覆 盖 需 求 ， 需 部 署 大 规 模 的 基 站 和 室内 微 基 站 ， 巨 大 的 成 本 投 入 成 为 通 信 运 营 商 面 临 的 极 大 挑 战 。 为 解 决 中 国 通 信 标 准 化

41、 协 会 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 10 此 问 题 ， 有 些 运 营 商 在 考 虑 利 用 区 块 链 技 术 打 造 5G微 基 站 联 盟 ， 鼓励 普 通 个 人 和 商 户 部 署 自 己 的 5G 微 基 站 ， 并 通 过 联 盟 ， 接 入 通 信 运营 商 网 络 ， 共 同 向 用 户 提 供 5G 接 入 服 务 ， 提 升 网 络 覆 盖 能 力 的 同 时最 大 限 度 降 低 网 络 建 设 与 维 护 成 本 。在 5G 网 络 构 建 与 区 块 链 技 术 融 合 方 面 ， 中 国 联 通 已 与 贵 阳 市 政府

42、 展 开 密 切 合 作 ， 将 区 块 链 技 术 应 用 到 贵 阳 市 “ 一 个 基 地 、 一 个 实 验室 、 一 张 网 络 、 一 个 平 台 、 十 二 个 应 用 ” 的 5G 产 业 体 系 当 中 ， 其 中一 个 重 要 的 发 展 方 向 便 是 5G 物 联 网 环 境 建 设 ， 主 要 思 路 是 面 向 智 慧 交 通 、 智 慧 医 疗 、 智 慧 城 市 、 智 慧 安 防 、 智 慧 校 园 等 领 域 ， 开 展 包 含区 块 链 技 术 的 物 联 网 试 点 应 用 ， 并 逐 步 推 广 ， 培 养 物 联 网 生 态 。 其 他运 营 商 也

43、 在 这 些 方 面 积 极 部 署 和 试 点 。2.2 提 升 网 络 边 缘 计 算 能 力当 前 绝 大 多 数 物 联 网 环 境 仍 基 于 中 心 化 的 分 布 式 网 络 架 构 ， 边 缘节 点 仍 受 中 心 化 的 核 心 节 点 的 能 力 制 约 。 通 信 网 络 向 扁 平 化 发 展 ， 通过 增 强 边 缘 计 算 能 力 提 升 网 络 接 入 和 服 务 能 力 已 成 为 发 展 趋 势 。 通 信网 络 的 扁 平 化 ， 与 区 块 链 的 “ 去 中 心 化 ” 有 着 天 然 的 互 补 特 性 。 利 用 区 块 链 “ 去 中 心 化 ”

44、机 制 ， 可 以 把 物 联 网 的 核 心 节 点 的 能 力下 放 到 各 个 边 缘 节 点 （ 图 1） ， 核 心 节 点 仅 控 制 核 心 内 容 或 做 备 份 使用 ， 各 边 缘 节 点 为 各 自 区 域 内 设 备 服 务 ， 并 可 通 过 更 加 灵 活 的 协 作 模 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化 协 会 11 式 以 及 相 关 共 识 机 制 ， 完 成 原 核 心 节 点 承 担 的 认 证 、 账 务 控 制 等 功 能 ，保 证 网 络 的 安 全 、 可 信 和 稳 定 运 行 。 同

45、时 ， 计 算 和 管 理 能 力 的 下 放 ，亦 可 增 强 物 联 网 网 络 扩 展 能 力 ， 支 撑 网 络 演 进 升 级 。 图 1 边 缘 计 算 与 网 络 演 进通 信 运 营 商 可 以 提 升 其 通 信 网 络 的 边 缘 结 点 的 独 立 性 及 服 务 能力 ， 并 提 升 其 与 其 它 通 信 运 营 商 通 信 网 络 的 网 间 协 作 能 力 。 不 同 通 信运 营 商 的 边 缘 计 算 结 点 之 间 可 以 相 互 协 作 ， 协 同 为 这 些 通 信 运 营 商 的用 户 提 供 通 信 服 务 。2.3 提 升 物 联 网 身 份 认

46、证 能 力数 字 身 份 是 指 将 用 户 或 物 联 网 设 备 （ 包 括 物 ） 的 真 实 身 份 信 息 浓缩 后 的 唯 一 性 数 字 代 码 ， 是 一 种 可 查 询 、 识 别 和 认 证 的 数 字 标 签 ， 数 字 身 份 在 物 联 网 环 境 中 具 有 代 表 身 份 的 重 要 作 用 。利 用 区 块 链 技 术 ， 可 以 使 用 加 密 技 术 和 安 全 算 法 来 保 护 数 字 身 份 ，从 而 构 建 物 联 网 环 境 下 更 加 安 全 便 捷 的 数 字 身 份 认 证 系 统 。 数 字 身 份 中 国 通 信 标 准 化 协 会 “

47、物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 12 在 上 链 之 前 需 要 通 过 认 证 机 构 （ 例 如 ， 政 府 、 企 业 等 ） 的 认 证 与 信 用背 书 ， 上 链 之 后 ， 基 于 区 块 链 的 数 字 身 份 认 证 系 统 保 障 数 字 身 份 信 息的 真 实 性 ， 并 提 供 可 信 的 认 证 服 务 。 物 联 网 中 每 个 设 备 都 有 自 己 的 区块 链 地 址 ， 可 以 根 据 特 定 的 地 址 进 行 注 册 ， 从 而 保 护 其 数 字 身 份 不 受其 他 设 备 的 影 响 。为 适 应 5G和 物 联 网

48、 技 术 的 快 速 发 展 ， 运 营 商 面 对 更 加 众 多 的 产业 合 作 方 ， 必 须 通 过 技 术 手 段 加 强 安 全 的 互 信 合 作 。 公 钥 基 础 设 施（ PKI） 是 一 种 建 立 互 信 的 重 要 技 术 手 段 ， 是 运 营 商 对 内 优 化 流 程 、 对 外 协 作 的 安 全 方 案 平 台 。 随 着 网 络 与 通 信 技 术 的 发 展 ， PKI体 系 在移 动 通 信 网 、 物 联 网 、 车 联 网 等 场 景 中 的 应 用 越 来 越 多 。 但 PKI在 使用 的 便 捷 性 和 互 联 互 通 等 方 面 产 生

49、了 一 些 新 的 问 题 。 区 块 链 技 术 去 中心 、 防 篡 改 、 多 方 维 护 等 特 点 可 帮 助 PKI 体 系 更 加 透 明 可 信 、 广 泛 参与 、 优 化 流 程 等 。2.4 提 升 物 联 网 设 备 安 全 防 护 能 力基 于 成 本 和 管 理 等 方 面 的 因 素 ， 大 量 物 联 网 设 备 缺 乏 有 效 的 安 全保 护 机 制 ， 例 如 ， 家 庭 摄 像 头 、 智 能 灯 、 路 灯 监 视 器 等 。 这 些 物 联 网 设 备 容 易 被 劫 持 。 被 劫 持 的 物 联 网 设 备 经 常 被 恶 意 软 件 肆 意 控 制 ， 并对 特 定 的 网 络 服 务 进 行 拒 绝 服 务 （ DDoS） 攻 击 。 为 了 解 决 这 类 问 题 ，需 要 发 现 并 禁 止 被 劫 持 的 物 联 网 设 备 连 接 到 通 信 网 络 ， 并 在 它 们 访 问 “ 物 联 网 +区 块 链 ” 应 用 与 发 展 白 皮 书 中 国 通 信 标 准 化 协 会 13 目 标 服 务 器 之 前 就 切 断 它 们 的 网 络 连 接 。 通 信 运 营 商 可 以 升 级 物 联 网网 关 ，