区块链技术发展助力运营商支撑产业互联网

李 董 魏进武

中国联通研究院 北京 100176

1 区块链技术简介

1.1 区块链概念

区块链的概念首次在2008年末由中本聪(Satoshi Nakamoto)发表在比特币论坛中的论文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》提出[1]。论文中区块链技术是构建比特币数据结构与交易信息加密传输的基础技术，该技术实现了比特币的挖矿与交易。

区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式[2]。

1.2 区块链技术的主要特征

区块链是一个去中心化的分布式账本，数据持续增长并且排列整齐的记录。这些存有数据的区块通过链条串联起来成为了区块链。每个区块都包含一个时间戳和一个与前一区块的链接，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。其主要特征如下。

1)去中心化：由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护[3]。去中心化网络模式与中心化网络模式对比如图1所示。

图1 P2P、中心化网络模式拓扑

2)公开、透明：区块链系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

3)信息不可篡改：一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久地存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性高[3]。

1.3 区块链技术架构

区块链提供了在没有强中心价值交换网络里面的一种去中心化构建信任的解决手段，其技术架构如图2所示。由此衍生出区别于传统互联网的诸多新商业模式，例如跨境支付、供应链金融、存证、溯源等场景[4]，这些业务场景和业务逻辑跟区块链技术有天然高度的匹配性，需要自信任、高效去中心化的跨主体协作、数据的可追溯和不可篡改。区块链和很多领域均具有很强的结合可能性，跨境支付、供应链金融、溯源防伪、社交娱乐等领域是当下最具代表性也最为明确的落地场景[4-5]。

图2 区块链技术架构

2 区块链行业发展特点分析

2.1 区块链技术落地项目特点

区块链技术特性匹配业务痛点。能够落地的应用多为基于区块链的不可篡改、智能合约、激励、工作量证明其中一个或者多个技术特性去解决业务的具体痛点[3]，能够做到多个技术叠加的更是其中的佼佼者，但如何深刻理解这些技术特性并可以很好的与业务进行融合也是目前很多项目遇到的最大困难。

应用多表现为弱中心化。区块链的去中心化只是手段，其目的在于构建信任。在当下，实现真正的去中心化将和业务效率、已有的商业架构形成强烈的冲突，其实通过弱中心化已经可以实现价值网络中主体与主体之间的信任，并且弱中心化也能使得应用更加贴近企业的商业模式，并且让产品更具易用性[5]。

企业级应用依赖资源，大众化应用沿袭传统产品思维。企业级落地应用无一例外的均需要基于原有的资源和技术或者依托于大型企业的资源，很重要的一个原因是区块链技术对现有业务模式的改造具有较大风险性，并且回报不可预期，需要有实力的企业愿意帮助承担风险去做实践。

大众化的应用例如社交应用依然需要沿袭传统产品思维，在使用区块链技术开发的前提下，产品的拉新、留存、促活一样也不能少，这对于不少初创团队来说可能更加有利。

2.2 区块链技术落地趋势

趋势一： 垂直行业的应用将更多以联盟链/私有链为基础，市场将出现大量行业解决方案提供商。目前实际的应用主要集中在数字货币领域，鉴于性能和复杂的商业场景需求，传统企业将更愿意使用联盟链/私有链的方式来降低成本、提高效率[4-5]。这部分也是接下来商业落地的主要战场，随之而来的是大量的行业解决方案提供商，拥有着强大技术能力和产业资源，能将技术的价值融合到产业本身的公司将会走到最后。

趋势二： 未来两到三年内将会出现大规模消费生活类应用。消费生活类应用在现有商业环境下已经有很多成熟优秀的模式出现，此类应用不一定是完全基于区块链技术脱胎而成的崭新的商业模式，更多的将是区块链技术结合适合区块链改造的场景，并且由于消费生活类应用对于性能要求都较高[6]，一方面需要底层技术的发展来支持，一方面则是需要培育用户，短期内不会形成大爆发。

趋势三： 应用发展催生适合行业的适配性技术方案，倒逼底层平台提高性能。从区块链1.0到区块链2.0再到未来的区块链3.0，区块链的应用方向呈多元化发展，不同的应用方向对于技术的要求维度也各有不同，这将催生出与各行业适配的底层平台。

2.3 标准化组织积极推进区块链标准化工作

2016年以来，随着区块链技术和应用发展，区块链标准化工作已经引起了国内外标准化组织的广泛关注和重视。国内外标准化组织纷纷研究或启动区块链标准化的相关工作。

国际标准化组织(ISO)：ISO将区块链看作是一种颠覆性技术，能够使国家之间便利地共享政府与商业、商业与商业之间的金融、法律等信息。2016年ISO成立了专注于区块链领域的技术委员会，ISO/TC307《区块链及电子化的分布式账本技术》，初步提出了区块链标准化的重点方向，如可信和互操作、隐私和安全、身份认证等。截至目前，ISO/TC307已有16个参与国，17个观察国。除此之外，ISO/IEC JTC1等组织也对区块链标准化及其重点方向提出了建议。

国际电信联盟(ITU)：2017年3月，中国联通联合众多公司和研究机构在ITU-T SG20成立了全球首个物联网区块链(Blockchain of Things，BOT)标准项目，定义了去中心化的可信物联网服务平台框架；2017年10月， ITU-T SG16分布式账本焦点组(FG DLT)启动F.DLS(分布式账本服务需求)标准研究。我国产业界联合提交了“可信区块链：一个分布式账本技术评估框架(Trusted Blockchain: an assessment framework for distributed ledger technologies)”的技术提案。

中国通信标准化协会(CCSA)：由中国联通在CCSA TC10发起的物联网区块链工作组，计划研究物联网+区块链的标准。目前已经提交了包括《基于区块链的物联网数据交换与共享技术分析》(讨论稿)等在内的多项提案。中国信通院在CCSA TC1完成区块链行业标准立项，包括可信区块链的标准预测试、建立区块链开放实验室和测试平台，推进区块链和物联网、云计算和大数据等前沿技术的交叉创新。

3 区块链对电信运营商创新业务的影响分析

3.1 可能受区块链技术影响的电信运营商的创新业务

区块链解决方案可以帮助电信行业降低成本，使其数字服务更具竞争力。开始过渡到基于IP和虚拟化网络的运营商应考虑基于区块链解决方案的潜力分析可以促进其系统的整合，并使内部以及面向客户的流程更具成本效益。区块链会对电信运营商的内部流程及数字增值服务产生影响，包括智能合同、计费、eSIM配置、号码可移植性数据库和移动支付货币等。

3.2 区块链对电信运营商创新业务的影响

区块链技术和应用的发展需要云计算、大数据、物联网等运营商创新业务技术作为基础设施支撑，同时区块链技术和应用发展对推动运营商创新业务发展具有重要的促进作用。区块链对电信运营商创新业务有如下的影响。

云计算：云计算服务具有资源弹性伸缩、快速调整、低成本、高可靠性的特质，能够帮助中小企业快速低成本地进行区块链开发部署。区块链的发展出现了大量重构不同业务领域基础技术架构的需求。两项技术融合，将加速区块链技术成熟，推动区块链向更多领域拓展。区块链的发展重构云计算基础技术架构的需求，云计算+区块链降低了区块链的开发门槛，运营商因此进入了区块链技术服务供应商的领域。

物联网：物联网作为互联网基础上延伸和扩展的网络，实现信息交换和通信，同样能满足区块链系统的部署和运营要求[7]。区块链网络是典型的P2P网络，具有分布式异构特征，而物联网天然具备分布式特征，网中的每一个设备都能管理自己在交互作用中的角色、行为和规则。区块链与物联网分布式特征相符，对建立区块链系统的共识机制具有重要的支持作用。

大数据：区块链提供的是账本的完整性，数据统计分析的能力较弱。不同业务场景区块链的数据融合进一步扩大了数据规模和丰富性[8]；大数据具备海量数据存储技术和灵活高效的分析技术，极大提升区块链数据的价值和使用空间；区块链可以解放更多数据，推进数据的海量增长；区块链使得数据从采集、交易、流通，以及计算分析的记录都留存在区块链上，提高数据质量，也保证了数据分析结果的正确性和数据挖掘的效果；区块链能够进一步规范数据的使用，精细化授权范围。脱敏后的数据交易流通，则有利于突破信息孤岛，建立数据横向流通机制，并基于区块链的价值转移网络，逐步推动形成数据交易场景。

人工智能：基于区块链的人工智能网络可以设定一致、有效的设备注册、授权及完善的生命周期管理机制，有利于提高人工智能设备的用户体验及安全性。人工智能设备通过区块链实现互联、互通，则有可能带来一种新型的经济模式；区块链基础协议可在人类组织与人工智能、人工智能与人工智能之间进行信息的交互过程中不断积累学习经验，从而实现人工智能程度的进一步提升[7]。

下一代网络：对于区块链而言，区块链数据可以达到极速同步[8]，从而减少了不一致数据的产生，提高了共识算法的效率。 下一代移动通讯网络、物联网与区块链技术的结合，将形成全新的应用场景。

4 运营商区块链布局

各国电信运营商在区块链领域均积极展开布局，期待在新一轮的技术革命浪潮中抓住战略机遇，从而掌握区块链技术发展的主动权。国外电信运营商布局区块链技术主要有三种方式，分别为直接投资、联盟合作和自主研究三种方式。

4.1 资本先行，萌芽阶段占先机

Verizon Ventures投资了Filament。Filament是一个使用比特币区块链去中心化的物联网软件堆栈，能够使公共分类总账上的设备持有独特身份。通过创建一个智能设备目录，Filament的物联网设备可以进行安全沟通、执行智能合同以及发送小额交易。

法国运营商Orange推出了ChainForce计划，旨在鼓励成立的公司和初创企业探索新的区块链技术和用例。Orange Digital Ventures还投资了美国的区块链项目，该项目将在金融业和其他交易服务领域开发企业级块链解决方案。

4.2 合作共赢，多方铺路抢场景

阿联酋运营商Du公司宣布了一项在阿联酋安全传输电子健康档案(EHR)的试点计划。计划通过与全球块链理事会(Global Blockchain Council)的合作，通过基于块式的解决方案来实现；Sprint Corporation与软银Softbank合作研究区块链应用；NTT数据和NTT DoCoMo风险投资公司形成区块链研究计划。

4.3 自主研究、知识产权布局齐头并进

目前，各国电信运营商主要开始探索基于区块链的电信运营商解决方案。基于区块链技术的解决方案使得运营商在数字化服务方向形成强有力的竞争力，并通过“以点带面”的方式帮助降低生产成本。同时，随着全球运营商逐步从传统的IDC向基于IP和虚拟化网络转型的关键节点，区块链技术潜力更是得到了广泛的关注，如何利用区块链技术在促进内部系统整合、业务拓展等方面发挥重要的作用，使内部及面向客户的流程更具有成本效益。国外运营商通过自主研究，申请区块链的相关专利，例如，AT&T申请使用区块链技术创建家庭用户服务器专利；Verizon Communications申请管理密码的区块链专利；British Telecommunications提交了减轻区块链攻击的专利申请。

5 结束语

区块链技术迅速走红，其去中心化、去信任化的技术机制在全球市场上受到广泛关注。多国央行、交易所、国际投行及IT巨头纷纷涌入，针对区块链的投资和探索项目呈现爆发式增长。区块链因此成为继互联网之后又一个在全球范围内被热烈追捧的对象。区块链技术在数字货币、金融资产交易、资金清算、智能协议、知识产权、物联网等领域存在着较大的应用潜力。

区块链底层技术发展迅速，应用层砥砺前行。区块链本身是一个技术驱动的行业，目前底层平台的开发不够丰富，项目方向的正确性也无法验证。大众的关注、资金的流入会促使底层平台的开发。尽管基础设施不完善，但是区块链应用层与产业结合呈现发展趋势，为之后大规模化商业应用奠定基础，也促进适应行业的区块链应用发展。但区块链底层平台欠缺、性能不完善、兼容性不足等导致区块链应用层发展仍然属于早期。基础设施不完善、产品标准不规范、人为阻力等多因素制约应用落地[5]。绝大部分与区块链结合的商业场景仍然处于探索期，金融领域天然适配区块链的特性使得支付清算已经率先进入高速发展期，而社交、溯源等还处于市场启动期，伴随底层平台的快速发展，大量的垂直行业应用将会快速度过低谷，迎来高速发展。

区块链技术的广泛应用，将加速“数字化信用社会”的到来。国外电信运营商已经开始关注并布局区块链技术。国内运营商也考虑将区块链纳入发展战略，积极参与全球竞争。区块链技术可以与运营商在云计算、大数据、物联网等方向的业务结合，推动电信运营商创新业务的发展。区块链会对电信运营商的内部流程(OSS/BSS)及数字增值服务产生影响，包括智能合同、计费、移动支付等。电信运营商应集聚产学研用等多方资源，密切跟踪国际产业发展前沿动向，共同推进区块链相关理论研究、技术研发、应用推广等工作，力争在新一轮的产业竞争中取得先机。

[1] Nakamoto S.Bitcoin:a peer-to-peer electronic cash system[EB/OL].[2018-04-10].https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

[2] 沈鑫,裴庆祺,刘雪峰.区块链技术综述[J].网络与信息安全学报,2016,2(11):11-20

[3] 杨晓晨,张明.比特币: 运行原理、典型特征与前景展望[J].金融评论, 2014(1): 38-53

[4] 长铗,韩锋.区块链:从数字货币到信用社会[M].北京:中信出版社,2016

[5] 袁勇,王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报,2016,42(4):481-494

[6] 何蒲,于戈,张岩峰,等.区块链技术与应用前瞻综述[J].计算机科学,2017,44(4):1-7

[7] Ammous S H. Blockchain technology:what is it good for?[EB/OL].[2018-04-10].https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=283275

[8] Beyond Bitcoin[M].Berlin:Springer,2016(27)