區塊鏈技術在新型智慧城市建設中的應用探討

劉春明

（江蘇省大數據交易和流通實驗室，江蘇 鹽城 224000）

區塊鏈技術在新型智慧城市概念建設當中充當“紐帶角色”，其一般以互聯網為基礎，根據統一機制來滿足概念中其他技術板塊的連接需求，同時兼顧各技術板塊的獨立性，例如通過分布式儲存，來保障技術板塊的數據獨立，不會出現數據體混亂現象，再通過點對點傳輸，實現技術板塊之間的數據連接，而這一切都是在統一機制允許不同技術板塊之間發生數據傳輸的條件下來實現的。綜上可見，區塊鏈技術對新型智慧城市概念的重要性更高，對其進行研究，可促進新型智慧城市概念建設效率與質量，說明此課題具有實踐意義。

1 新型智慧城市概念分析

新型智慧城市概念是現代學者圍繞城市各領域運維需求，在技術背景下提出的城市建設新模式，旨在通過數據分析用戶需求，再根據用戶需求對數據進行調整，起到降低城市資源浪費、城市人群經濟消耗以及優化資源供給結構等作用。舉例來說，在新型智慧城市概念背景下，針對城市供電，可以根據技術系統，收集單個用戶在某個周期內的用電量，相應將所有用戶的用電量相加，得到城市在周期內的電力資源供給量，此時對比與城市電力資源供給標準，可以了解到當前城市電力資源供給是否超過標準、超過多少，相應細化到單體用戶，鎖定電力資源用量超標的城市區域，隨之對該區域的電力資源供給進行控制，確保該區域電力資源供給總量精確。而要實現上述中電力資源供給數據細化至單體用戶的操作，就必須通過用戶生活中其他方面的數據來進行反饋分析，例如依照用戶供暖設備應用數據，可以初步判斷單體用戶一部分的用電總量，此舉在數據邏輯上，對其他所有與電力資源相關的數據進行分析，即可得到用戶周期內的用電總量等數據[1]。

2 區塊鏈技術功能

2.1 分布儲存功能

分布儲存功能是區塊鏈技術當中最基本的功能，即區塊鏈技術的系統結構為處理中心、網絡接口、分布式數據庫，其中處理中心作為終端部分，其對外提供網絡接口服務，此時分布式數據庫就可以依照網絡接口，與處理中心連接，形成分布式結構，在此結構條件下，所有分布式數據庫的數據都會被獨立保存，但又因為網絡連接，可以被處理中心調度。此外，在處理中心數據調度的前提下，所有被調度到處理中心的數據，都會依照信息特征而被分類保存，可以有效避免數據混亂現象[2]。

2.2 大數據技術功能

從某種角度上來看，區塊鏈技術就是從大數據技術中演化出現的，其具備大數據技術的很多功能特征。上述提高到的處理中心調度功能，就是通過特征學習功能，先對所有數據進行深入分析，相應得到不同信息的語義或內涵特征，在數據深度挖掘功能方面，即為了通過其他數據來細化單體用戶對某個資源的應用數據，區塊鏈技術系統會對所有數據進行深度挖掘，相應得到各數據之間的聯系邏輯，判斷數據與數據之間的關系遠近、權重等級等。由此可見，區塊鏈技術在大數據技術功能下，體現出智能化特征[3]。

2.3 點對點傳輸

區塊鏈技術的數據調度功能，并不只針對處理中心與分布式數據庫，其中每個分布式數據庫之間，也可以形成數據傳輸，由此可見區塊鏈技術的數據傳輸具有點對點的特征。針對不同分布式數據庫的點對點數據傳輸，在實際工作當中，如果某個城市運維領域管理單位產生了數據需求，那么可以生成指令并將其直接發送到指定分布式數據庫，相應指定分布式數據庫管理單位通過指令請求，并依照指令信息需求將數據發送給城市運維領域管理單位即可，如果指定分布式數據庫管理單位不愿意進行數據傳輸，則可以駁回請求[4]。

2.4 共識機制

共識機制同樣是區塊鏈技術應用關鍵，即雖然該技術系統的整體結構，保留了各數據的獨立性，但在系統運維范圍內的所有數據動作都是圍繞統一目標來進行的。假定共識機制的信息內涵為降低能源浪費水平，則處理中心以及所有分布式數據庫都會以此為目標來進行運維，即處理中心會依照標準值分析某周期內的能源供給情況，所有分布式數據庫都會將各自周期范圍內的能源供給數據發送給處理中心，相應依照處理中心的分析結果，可以確認當前城市能源供給是否超標，相應對比于標準值，可以明確得知各能源在周期范圍內的浪費水平，為治理方案提供方向。

3 新型智慧城市概念中區塊鏈技術應用

3.1 數據共享

綜上可知，區塊鏈技術的點對點數據傳輸功能具有數據共享表現，其在應用當中主要由4個部分實現，即去中心化、信任機制、共享賬本以及信息可溯源，具體內容如圖1所示。

圖1 數據共享中區塊鏈應用結構

（1） 去中心化。去中心化是區塊鏈技術在新型智慧城市概念中的新部署方式，由POW工作量證明機制實現，其采用數據共享模塊來替代處理中心，此舉目的在于：因為現代網絡環境復雜，網絡攻擊手段層出不窮，而處理中心結構作為終端系統，無論采用哪一種防護措施都存在被攻擊的可能性，而采用數據共享模塊可以避免此類現象，原因在于數據共享模塊具有即時性且支持數據加密算法應用，相應所有數據都可以被第一時間共享到模塊內，同時被加密，任何用戶想要查看加密信息就必須通過身份驗證，并得到數據源單位的許可才能實現，所以安全性更高。

（2） 數據不可竄改。信任機制的核心在于數據不可竄改，即在雙方進行數據交換時，每一項數據在未得到雙方許可的前提下，是不能被竄改的，所以可以有效預防一些“作假”行為，增加系統可靠性。另外，信任機制是上述共識機制的深入化表現，主要由HashCash演算法實現，該方法可以有效校驗數據結果是否可靠，相應使雙方相互信任度增加。

（3） 交換過程透明。能源數據不但代表了能源用戶的能源使用表現，反向也映射出能源單位的經濟效益，即當用戶能源用量增大，則代表能源單位必須支出更多的成本來生產、供給能源，否則相反，由此說明能源數據與能源單位的賬本信息相互對應。在此前提下，為了避免能源數據“作假”或錯漏問題，區塊鏈技術提供了共享賬本服務，在該服務背景下，可以保障數據交換過程透明，即在進行數據共享的條件下，數據源單位可以通過共享賬本記錄或者其他信息來核實數據的真實性。

（4） 信息可溯源。在早期區塊鏈技術應用當中，經常出現信息所有權判斷困難的問題，相應出現了很多糾紛事件，而隨著時代發展，現代區塊鏈技術在新型指揮城市概念當中，實現了信息可溯源功能。具體來說，在區塊鏈技術邏輯上，其以數據所有權為基準，依照大數據功能對所有數據進行分析，同時跟蹤某數據的信息變化，判斷信息與源數據的權重等級，相應的出現糾紛時，依照跟蹤記錄以及權重等級，即可直觀判斷出信息所有權。另外，因為時間關系，不同時間段的數據是不能用來權重比較的，所以為了保障比較信息同步，在信息可溯源應用表現當中，需要加入時間戳服務機制，為用戶提供信息的日期、時間等信息。

3.2 信息安全保障

綜合上述數據共享部分的分析內容可見，其四個應用特征都透露出區塊鏈技術系統具有信息安全保障功能，此處再做補充。首先區塊鏈技術系統的數據儲存結構與常規數據儲存結構不同，其以數據源單位為基礎，使所有數據分布儲存，相應數據結構中存在無數個節點，相應即使受到惡意攻擊，其也無法得到完整的信息，同時在信息加密算法下，這些節點中的數據，無論在儲存狀態還是傳輸狀態都難以被外部攻擊攻破，所以安全性大幅度提高。此外，多節點的結構代表技術系統的兼容性較高，即假設某個節點因為惡意攻擊而癱瘓，整個系統依舊可以依靠其他節點來正常運作，可見區塊鏈技術在新型智慧城市概念建設當中的應用價值。

3.3 拓展應用

雖然區塊鏈技術系統在新型智慧城市概念建設中“自成一派”，無須其他系統介入就能運作，但是考慮到城市供需發展，如果技術系統不具備拓展性，長久使用容易被淘汰。而事實上，區塊鏈技術的拓展性良好，其網絡接口的通信協議通用性較高，可以與外部很多先進技術系統連接，以提高系統應用能力。

4 結語

文章主要對區塊鏈技術在新型智慧城市建設中的應用進行了分析，通過分析得出結論：區塊鏈技術是實現新型智慧城市概念建設的重要紐帶，其負責連接概念中的各個數據板塊，同時，通過自身功能對數據進行分布儲存、特征分析、邏輯推演，在實際應用當中具有良好表現，起到降低城市能源損耗、精確控制經濟消耗以及保障信息運維安全。