区块链技术在新型智慧城市建设中的应用探讨

刘春明

（江苏省大数据交易和流通实验室，江苏 盐城 224000）

区块链技术在新型智慧城市概念建设当中充当“纽带角色”，其一般以互联网为基础，根据统一机制来满足概念中其他技术板块的连接需求，同时兼顾各技术板块的独立性，例如通过分布式储存，来保障技术板块的数据独立，不会出现数据体混乱现象，再通过点对点传输，实现技术板块之间的数据连接，而这一切都是在统一机制允许不同技术板块之间发生数据传输的条件下来实现的。综上可见，区块链技术对新型智慧城市概念的重要性更高，对其进行研究，可促进新型智慧城市概念建设效率与质量，说明此课题具有实践意义。

1 新型智慧城市概念分析

新型智慧城市概念是现代学者围绕城市各领域运维需求，在技术背景下提出的城市建设新模式，旨在通过数据分析用户需求，再根据用户需求对数据进行调整，起到降低城市资源浪费、城市人群经济消耗以及优化资源供给结构等作用。举例来说，在新型智慧城市概念背景下，针对城市供电，可以根据技术系统，收集单个用户在某个周期内的用电量，相应将所有用户的用电量相加，得到城市在周期内的电力资源供给量，此时对比与城市电力资源供给标准，可以了解到当前城市电力资源供给是否超过标准、超过多少，相应细化到单体用户，锁定电力资源用量超标的城市区域，随之对该区域的电力资源供给进行控制，确保该区域电力资源供给总量精确。而要实现上述中电力资源供给数据细化至单体用户的操作，就必须通过用户生活中其他方面的数据来进行反馈分析，例如依照用户供暖设备应用数据，可以初步判断单体用户一部分的用电总量，此举在数据逻辑上，对其他所有与电力资源相关的数据进行分析，即可得到用户周期内的用电总量等数据[1]。

2 区块链技术功能

2.1 分布储存功能

分布储存功能是区块链技术当中最基本的功能，即区块链技术的系统结构为处理中心、网络接口、分布式数据库，其中处理中心作为终端部分，其对外提供网络接口服务，此时分布式数据库就可以依照网络接口，与处理中心连接，形成分布式结构，在此结构条件下，所有分布式数据库的数据都会被独立保存，但又因为网络连接，可以被处理中心调度。此外，在处理中心数据调度的前提下，所有被调度到处理中心的数据，都会依照信息特征而被分类保存，可以有效避免数据混乱现象[2]。

2.2 大数据技术功能

从某种角度上来看，区块链技术就是从大数据技术中演化出现的，其具备大数据技术的很多功能特征。上述提高到的处理中心调度功能，就是通过特征学习功能，先对所有数据进行深入分析，相应得到不同信息的语义或内涵特征，在数据深度挖掘功能方面，即为了通过其他数据来细化单体用户对某个资源的应用数据，区块链技术系统会对所有数据进行深度挖掘，相应得到各数据之间的联系逻辑，判断数据与数据之间的关系远近、权重等级等。由此可见，区块链技术在大数据技术功能下，体现出智能化特征[3]。

2.3 点对点传输

区块链技术的数据调度功能，并不只针对处理中心与分布式数据库，其中每个分布式数据库之间，也可以形成数据传输，由此可见区块链技术的数据传输具有点对点的特征。针对不同分布式数据库的点对点数据传输，在实际工作当中，如果某个城市运维领域管理单位产生了数据需求，那么可以生成指令并将其直接发送到指定分布式数据库，相应指定分布式数据库管理单位通过指令请求，并依照指令信息需求将数据发送给城市运维领域管理单位即可，如果指定分布式数据库管理单位不愿意进行数据传输，则可以驳回请求[4]。

2.4 共识机制

共识机制同样是区块链技术应用关键，即虽然该技术系统的整体结构，保留了各数据的独立性，但在系统运维范围内的所有数据动作都是围绕统一目标来进行的。假定共识机制的信息内涵为降低能源浪费水平，则处理中心以及所有分布式数据库都会以此为目标来进行运维，即处理中心会依照标准值分析某周期内的能源供给情况，所有分布式数据库都会将各自周期范围内的能源供给数据发送给处理中心，相应依照处理中心的分析结果，可以确认当前城市能源供给是否超标，相应对比于标准值，可以明确得知各能源在周期范围内的浪费水平，为治理方案提供方向。

3 新型智慧城市概念中区块链技术应用

3.1 数据共享

综上可知，区块链技术的点对点数据传输功能具有数据共享表现，其在应用当中主要由4个部分实现，即去中心化、信任机制、共享账本以及信息可溯源，具体内容如图1所示。

图1 数据共享中区块链应用结构

（1） 去中心化。去中心化是区块链技术在新型智慧城市概念中的新部署方式，由POW工作量证明机制实现，其采用数据共享模块来替代处理中心，此举目的在于：因为现代网络环境复杂，网络攻击手段层出不穷，而处理中心结构作为终端系统，无论采用哪一种防护措施都存在被攻击的可能性，而采用数据共享模块可以避免此类现象，原因在于数据共享模块具有即时性且支持数据加密算法应用，相应所有数据都可以被第一时间共享到模块内，同时被加密，任何用户想要查看加密信息就必须通过身份验证，并得到数据源单位的许可才能实现，所以安全性更高。

（2） 数据不可窜改。信任机制的核心在于数据不可窜改，即在双方进行数据交换时，每一项数据在未得到双方许可的前提下，是不能被窜改的，所以可以有效预防一些“作假”行为，增加系统可靠性。另外，信任机制是上述共识机制的深入化表现，主要由HashCash演算法实现，该方法可以有效校验数据结果是否可靠，相应使双方相互信任度增加。

（3） 交换过程透明。能源数据不但代表了能源用户的能源使用表现，反向也映射出能源单位的经济效益，即当用户能源用量增大，则代表能源单位必须支出更多的成本来生产、供给能源，否则相反，由此说明能源数据与能源单位的账本信息相互对应。在此前提下，为了避免能源数据“作假”或错漏问题，区块链技术提供了共享账本服务，在该服务背景下，可以保障数据交换过程透明，即在进行数据共享的条件下，数据源单位可以通过共享账本记录或者其他信息来核实数据的真实性。

（4） 信息可溯源。在早期区块链技术应用当中，经常出现信息所有权判断困难的问题，相应出现了很多纠纷事件，而随着时代发展，现代区块链技术在新型指挥城市概念当中，实现了信息可溯源功能。具体来说，在区块链技术逻辑上，其以数据所有权为基准，依照大数据功能对所有数据进行分析，同时跟踪某数据的信息变化，判断信息与源数据的权重等级，相应的出现纠纷时，依照跟踪记录以及权重等级，即可直观判断出信息所有权。另外，因为时间关系，不同时间段的数据是不能用来权重比较的，所以为了保障比较信息同步，在信息可溯源应用表现当中，需要加入时间戳服务机制，为用户提供信息的日期、时间等信息。

3.2 信息安全保障

综合上述数据共享部分的分析内容可见，其四个应用特征都透露出区块链技术系统具有信息安全保障功能，此处再做补充。首先区块链技术系统的数据储存结构与常规数据储存结构不同，其以数据源单位为基础，使所有数据分布储存，相应数据结构中存在无数个节点，相应即使受到恶意攻击，其也无法得到完整的信息，同时在信息加密算法下，这些节点中的数据，无论在储存状态还是传输状态都难以被外部攻击攻破，所以安全性大幅度提高。此外，多节点的结构代表技术系统的兼容性较高，即假设某个节点因为恶意攻击而瘫痪，整个系统依旧可以依靠其他节点来正常运作，可见区块链技术在新型智慧城市概念建设当中的应用价值。

3.3 拓展应用

虽然区块链技术系统在新型智慧城市概念建设中“自成一派”，无须其他系统介入就能运作，但是考虑到城市供需发展，如果技术系统不具备拓展性，长久使用容易被淘汰。而事实上，区块链技术的拓展性良好，其网络接口的通信协议通用性较高，可以与外部很多先进技术系统连接，以提高系统应用能力。

4 结语

文章主要对区块链技术在新型智慧城市建设中的应用进行了分析，通过分析得出结论：区块链技术是实现新型智慧城市概念建设的重要纽带，其负责连接概念中的各个数据板块，同时，通过自身功能对数据进行分布储存、特征分析、逻辑推演，在实际应用当中具有良好表现，起到降低城市能源损耗、精确控制经济消耗以及保障信息运维安全。