芻議工業互聯網中區塊鏈技術的應用

李競堯 孫玲玉 于子浩

一、引言

作為當前最受關注的一種技術，區塊鏈技術以其獨有的信任機制，掀起了繼云計算、物聯網和大數據之后的又一次技術革命，也是今后發展數字經濟和構建新型信任機制的必要技術。隨著新一代網絡信息技術的發展，工業互聯網成為了實現產業數字化、網絡化和智能化發展的關鍵技術。以區塊鏈和工業互聯網協同發展為核心，建立鏈網協同新基礎設施，打造為全國性分布式可信應用創新平臺，可為新時期的產業數字化應用提供統一身份認證機制、對象標識機制和價值交換機制，改善標識解析、工業互聯網平臺數據安全防護、供應鏈金融發展水平，大大降低數字技術的使用成本，加速我國產業數字化轉型發展。

工業互聯網時代，伴隨著第四次工業革命的發展，工業互聯網將促使工業生產向信息化、數字化和智能化方向發展。全球范圍內，各國都在持續加強對工業互聯網的關注與投資。在制定相關政策文件方面，美國出臺《先進制造業美國領導力戰略》，德國發布《數字化戰略2025》，各國在工業互聯網投資上高達數十億美元。而我國隨著《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》的出臺，在這一方面的政策法規得到了進一步健全，并將其納入到了各年度的政府工作報告中。

二、區塊鏈技術及其影響

區塊鏈技術是一種去中心化的分布式數據庫技術。區塊鏈技術的特征是去中心化、公開透明、不可篡改和可追溯，去中心化系統由一系列基于密碼學算法的數據塊組成，每個數據塊包含一條完整信息，各數據塊之間通過隨機哈希函數進行關聯。一個區塊由區塊頭和其對應的前一個區塊的信息組成，整個區塊鏈系統是通過區塊頭和前一個區塊的信息相互驗證建立起來。利用區塊鏈技術建設的系統公開透明，所有數據在網絡中都可以查詢，可以追溯，不可篡改。

隨著區塊鏈技術應用的不斷深入，其對社會生活、金融、電子商務等領域產生了巨大影響。在金融領域，區塊鏈技術被用來進行智能合約平臺開發、智能合約系統驗證及管理；在電子商務領域，區塊鏈技術被用于對電商平臺的身份驗證和信用評價體系建設；在保險領域，區塊鏈技術被用于構建可溯源、不可篡改的保險生態系統。

三、工業互聯網中區塊鏈技術的應用路徑

（一）標識解析系統使用

工業互聯網的發展離不開標識解析。標識解析主要指的是使用特定規則實現不同物品的規則識別。標識系統的使用，主要是利用編碼對目標所在網絡位置進行查詢，實現物品的自動定位。標識解析系統可融合產品追溯類增值服務，比較具有代表性的如船舶企業，可利用標識解析系統，實現船舶設計單位、材料供應單位、制造單位、租用單位、使用單位、保險方等上下游單位的互聯互通，各單位可隨時查詢船只位置信息、配套設備信息，掌握設備的使用現狀，將獲取的數據傳遞至上下游企業，獲得更為全面的元器件信息。傳統的標識識別系統的建設過程為：建設一個分布中心，其中分布若干節點，利用向下的若干頂級節點實現信息映射。各節點若是將映射刪除或是不再支持信息節點映射，此時各節點將不再支持信息映射。該系統的最大特征在于單邊治理和中心化，管理過程簡單。但是不足在于，系統權限涉及廣泛，訪問較為頻繁，很容易被攻擊或威脅。基于工業互聯網的使用場景下，這樣的系統設計方法風險較大。但是將區塊鏈技術使用在其中，可利用其去中心化、賬本共享、數據不可篡改等優勢，滿足不同工業互聯網使用場景下的系統標識解析需求。具體來說，可將基于區塊鏈技術的標識識別體系看作為大型賬本，各節點共同維護系統數據安全。一方面，可減少節點權限設置，降低由于節點故障或其他問題帶來的系統損失；另外一方面，降低根節點訪問率，減少根節點損耗。目前在國際上，已有大量工業互聯網場景實現了DNS名字系統，如Blockstack、Namecoin、ENS等。而在國內，基于國家綱領政策的驅動支持，工業互聯網標識注冊總量也每天以驚人的速度刷新，將基于區塊鏈技術的標識識別系統運用在各種工業互聯網場景中將大有作為。

（二）工業互聯網平臺數據安全防護

工業互聯網的發展必然要解決數據安全問題，確保數據信息的完整、防篡改、防泄漏等，使用區塊鏈技術便可達成這一目標。具體來說，將區塊鏈技術使用在工業互聯網平臺中的數據安全防護，主要是將其使用在平臺邊緣層和IaaS層。例如，區塊鏈技術中的P2P網絡，可將IaaS中的網絡和數據存儲直接替換，與此同時，邊緣層采集的數據信息可直接形成不可篡改的交易數據，存儲于區塊鏈賬本，保護數據安全。其數據安全防護處理流程為：工業數據采集→網絡隔離→數據緩存→數據打包→數據簽名→邊緣層數據處理→節點共識→存儲數據。終端平臺在采集數據信息的過程中，各終端設備可獲得唯一身份地址，系統為各設備分配證明，使用區塊鏈中的身份權限功能，避免出現數據采集設備的肆意接入問題，避免出現數據惡意篡改替換。在數據打包、數據簽名這兩個環節中，主要是使用SDK接口，實現對已緩存數據信息的加密處理，提高終端設備接入安全性，避免出現數據泄露。

（三）供應鏈金融建設

傳統的工業企業發展過程中，企業生產數據均是利用人工進行采集并上報管理層。人工采集的不確定性，將導致數據采集錯誤、上報信息不全、數據造假。在工業互聯網時代全面來臨之際，企業生產過程中產生的基礎、核心數據等均可利用設備進行自動化采集，在降低由于人工采集操作失誤率的同時，也可提高生產經營數據對金融行業的可信度。但是在這種工況下，金融行業可獲得工業企業數據來源仍然單一，主要為企業內部生產數據。一方面，金融端難以獲得企業所屬行業態勢，獲取的數據可能來自企業的良好發展階段，但整體的行業發展開始走下坡路；另外一方面，企業可自主選擇有利數據，以各種手段誤導金融端行業，導致企業投資不可控風險提高。為此，金融端需將研究重點擴大到整個行業中的上下游企業，明確其供應鏈發展態勢，將工業企業的單一不可控風險轉移到整個供應鏈，傳統對單一企業的資金控制，也可以轉化為上下游企業的資金和物流控制。這樣的管理方法，提高了企業生產經營數據的可信度。具體來說，就是利用區塊鏈技術的智能合約功能，通過對交易人、交易機構、交易貨物的身份識別，通過系統認證之后才可進入區塊鏈。在整個交易鏈中，智能合約可形成對各方交易主體的約束，交易數據一旦產生便不可篡改，數據信息維護工作需由交易主體共同參與到其中，全面提高了數據信息的可信度。除此之外，針對企業發展過程中使用到的輪船、汽車、機械等大型設備，若需以租代售，可將交易過程中的設備的制造方、出租方、租賃方、金融機構等信息記錄于區塊鏈中，利用信息化技術，實現與設備信息的融會貫通，對交易鏈信息進行整體性觀察，除了可以及時掌握設備使用狀態，還可第一時間發現其中異常，第一時間消除其中欺詐行為，為金融投資提供指導的同時，還可以為供應鏈物流、金融等提供安全防護。

四、結語

綜上所述，區塊鏈技術自誕生以來，就被廣泛地應用于數字金融、智能合約、供應鏈管理等領域，在各領域中的應用都取得了良好的效果。而隨著區塊鏈技術的不斷發展，其在工業互聯網領域中的應用也受到了人們的重視。區塊鏈作為一種分布式賬本技術，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護等特征，能夠為工業互聯網中的各個環節提供安全保障。目前，區塊鏈技術可作為工業互聯網中重要的組成部分，使用在標識解析、工業互聯網平臺數據安全防護、供應鏈金融發展中，將不同企業之間的信息進行集成共享，避免信息孤島和數據泄露，幫助工業互聯網構建可信供應鏈，提高供應鏈安全與效率。

作者單位：中國工業互聯網研究院