刍议工业互联网中区块链技术的应用

李竞尧 孙玲玉 于子浩

一、引言

作为当前最受关注的一种技术，区块链技术以其独有的信任机制，掀起了继云计算、物联网和大数据之后的又一次技术革命，也是今后发展数字经济和构建新型信任机制的必要技术。随着新一代网络信息技术的发展，工业互联网成为了实现产业数字化、网络化和智能化发展的关键技术。以区块链和工业互联网协同发展为核心，建立链网协同新基础设施，打造为全国性分布式可信应用创新平台，可为新时期的产业数字化应用提供统一身份认证机制、对象标识机制和价值交换机制，改善标识解析、工业互联网平台数据安全防护、供应链金融发展水平，大大降低数字技术的使用成本，加速我国产业数字化转型发展。

工业互联网时代，伴随着第四次工业革命的发展，工业互联网将促使工业生产向信息化、数字化和智能化方向发展。全球范围内，各国都在持续加强对工业互联网的关注与投资。在制定相关政策文件方面，美国出台《先进制造业美国领导力战略》，德国发布《数字化战略2025》，各国在工业互联网投资上高达数十亿美元。而我国随着《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》的出台，在这一方面的政策法规得到了进一步健全，并将其纳入到了各年度的政府工作报告中。

二、区块链技术及其影响

区块链技术是一种去中心化的分布式数据库技术。区块链技术的特征是去中心化、公开透明、不可篡改和可追溯，去中心化系统由一系列基于密码学算法的数据块组成，每个数据块包含一条完整信息，各数据块之间通过随机哈希函数进行关联。一个区块由区块头和其对应的前一个区块的信息组成，整个区块链系统是通过区块头和前一个区块的信息相互验证建立起来。利用区块链技术建设的系统公开透明，所有数据在网络中都可以查询，可以追溯，不可篡改。

随着区块链技术应用的不断深入，其对社会生活、金融、电子商务等领域产生了巨大影响。在金融领域，区块链技术被用来进行智能合约平台开发、智能合约系统验证及管理；在电子商务领域，区块链技术被用于对电商平台的身份验证和信用评价体系建设；在保险领域，区块链技术被用于构建可溯源、不可篡改的保险生态系统。

三、工业互联网中区块链技术的应用路径

（一）标识解析系统使用

工业互联网的发展离不开标识解析。标识解析主要指的是使用特定规则实现不同物品的规则识别。标识系统的使用，主要是利用编码对目标所在网络位置进行查询，实现物品的自动定位。标识解析系统可融合产品追溯类增值服务，比较具有代表性的如船舶企业，可利用标识解析系统，实现船舶设计单位、材料供应单位、制造单位、租用单位、使用单位、保险方等上下游单位的互联互通，各单位可随时查询船只位置信息、配套设备信息，掌握设备的使用现状，将获取的数据传递至上下游企业，获得更为全面的元器件信息。传统的标识识别系统的建设过程为：建设一个分布中心，其中分布若干节点，利用向下的若干顶级节点实现信息映射。各节点若是将映射删除或是不再支持信息节点映射，此时各节点将不再支持信息映射。该系统的最大特征在于单边治理和中心化，管理过程简单。但是不足在于，系统权限涉及广泛，访问较为频繁，很容易被攻击或威胁。基于工业互联网的使用场景下，这样的系统设计方法风险较大。但是将区块链技术使用在其中，可利用其去中心化、账本共享、数据不可篡改等优势，满足不同工业互联网使用场景下的系统标识解析需求。具体来说，可将基于区块链技术的标识识别体系看作为大型账本，各节点共同维护系统数据安全。一方面，可减少节点权限设置，降低由于节点故障或其他问题带来的系统损失；另外一方面，降低根节点访问率，减少根节点损耗。目前在国际上，已有大量工业互联网场景实现了DNS名字系统，如Blockstack、Namecoin、ENS等。而在国内，基于国家纲领政策的驱动支持，工业互联网标识注册总量也每天以惊人的速度刷新，将基于区块链技术的标识识别系统运用在各种工业互联网场景中将大有作为。

（二）工业互联网平台数据安全防护

工业互联网的发展必然要解决数据安全问题，确保数据信息的完整、防篡改、防泄漏等，使用区块链技术便可达成这一目标。具体来说，将区块链技术使用在工业互联网平台中的数据安全防护，主要是将其使用在平台边缘层和IaaS层。例如，区块链技术中的P2P网络，可将IaaS中的网络和数据存储直接替换，与此同时，边缘层采集的数据信息可直接形成不可篡改的交易数据，存储于区块链账本，保护数据安全。其数据安全防护处理流程为：工业数据采集→网络隔离→数据缓存→数据打包→数据签名→边缘层数据处理→节点共识→存储数据。终端平台在采集数据信息的过程中，各终端设备可获得唯一身份地址，系统为各设备分配证明，使用区块链中的身份权限功能，避免出现数据采集设备的肆意接入问题，避免出现数据恶意篡改替换。在数据打包、数据签名这两个环节中，主要是使用SDK接口，实现对已缓存数据信息的加密处理，提高终端设备接入安全性，避免出现数据泄露。

（三）供应链金融建设

传统的工业企业发展过程中，企业生产数据均是利用人工进行采集并上报管理层。人工采集的不确定性，将导致数据采集错误、上报信息不全、数据造假。在工业互联网时代全面来临之际，企业生产过程中产生的基础、核心数据等均可利用设备进行自动化采集，在降低由于人工采集操作失误率的同时，也可提高生产经营数据对金融行业的可信度。但是在这种工况下，金融行业可获得工业企业数据来源仍然单一，主要为企业内部生产数据。一方面，金融端難以获得企业所属行业态势，获取的数据可能来自企业的良好发展阶段，但整体的行业发展开始走下坡路；另外一方面，企业可自主选择有利数据，以各种手段误导金融端行业，导致企业投资不可控风险提高。为此，金融端需将研究重点扩大到整个行业中的上下游企业，明确其供应链发展态势，将工业企业的单一不可控风险转移到整个供应链，传统对单一企业的资金控制，也可以转化为上下游企业的资金和物流控制。这样的管理方法，提高了企业生产经营数据的可信度。具体来说，就是利用区块链技术的智能合约功能，通过对交易人、交易机构、交易货物的身份识别，通过系统认证之后才可进入区块链。在整个交易链中，智能合约可形成对各方交易主体的约束，交易数据一旦产生便不可篡改，数据信息维护工作需由交易主体共同参与到其中，全面提高了数据信息的可信度。除此之外，针对企业发展过程中使用到的轮船、汽车、机械等大型设备，若需以租代售，可将交易过程中的设备的制造方、出租方、租赁方、金融机构等信息记录于区块链中，利用信息化技术，实现与设备信息的融会贯通，对交易链信息进行整体性观察，除了可以及时掌握设备使用状态，还可第一时间发现其中异常，第一时间消除其中欺诈行为，为金融投资提供指导的同时，还可以为供应链物流、金融等提供安全防护。

四、结语

综上所述，区块链技术自诞生以来，就被广泛地应用于数字金融、智能合约、供应链管理等领域，在各领域中的应用都取得了良好的效果。而随着区块链技术的不断发展，其在工业互联网领域中的应用也受到了人们的重视。区块链作为一种分布式账本技术，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护等特征，能够为工业互联网中的各个环节提供安全保障。目前，区块链技术可作为工业互联网中重要的组成部分，使用在标识解析、工业互联网平台数据安全防护、供应链金融发展中，将不同企业之间的信息进行集成共享，避免信息孤岛和数据泄露，帮助工业互联网构建可信供应链，提高供应链安全与效率。

作者单位：中国工业互联网研究院