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区块链技术在工业领域应用前景分析

2018-04-26      


 当前,区块链技术已经受到社会的广泛关注,并得到国家高度重视。尤其是2018年2月26日,人民日报财经周刊整版刊登了区块链三篇文章,足以证明国家多区块链的重视程度。区块链作为一项新兴技术,最初主要应用于虚拟货币等非实体经济,长远来讲,区块链与实体经济结合更能发挥其价值和作用。本文重点介绍了区块链技术在工业领域的应用前景及主要应用场景,分析了区块链技术将对工业产业带来的影响和区块链技术所能解决的工业网络安全问题。

一、区块链与物联网技术相结合将助推工业领域智能化发展

当前,物联网技术的应用正逐步推动传统工业生产向智能制造转变。然而,在提供发展机遇的同时,物联网也面临着许多挑战,比如用于数据存储和交换服务中心化服务器集群的运营成本问题、不同信任域下物联网节点的互联互通的安全和隐私问题、运营商或者个人设备进行数据交易的利益分配问题、物联网设备在一定规则下的智能协作问题等。如何解决这些问题是推进物联网产业快速发展的关键。区块链是一个链式数据结构存储的分布式账本(数据库),利用共识机制、加密算法等保障数据的安全性、一致性。区块链实现了在弱信任或不信任环境下,帮助用户分布式地建立一套信任机制,保障用户业务数据难以被篡改、公开透明、可溯源。

随着技术发展和需求倒逼,区块链和物联网技术深度融合发展,将成为区块链在工业领域的主要应用形式。在信息获取与识别层面,通过区块链的溯源性,保证采集数据真实可靠,不可抵赖;在数据的网络传输层面,通过身份认证、授权机制等安全技术,保障数据传输的安全和隐私;在数据存储与分析层面,通过区块链的P2P网络、共识机制等技术,不同所有者的物联网设备可以直接通过加密协议传输数据,能够降低运营成本,并且可以把数据传输按照交易进行计费结算;在业务应用的协作层面,通过区块链的智能合约,区块链将赋予设备智能化的功能,智能设备按照一定的规则进行交易协作,从而实现工业领域的智能化升级。

早期工业互联网多是基于传统IT架构解决方案,这些解决方案尚不能充分发挥物联网的全部生产潜力,通过引入区块链技术,可以实现整个系统在保证系统安全可靠的情况下,有更多的节点接入、更智能的系统运行。未来区块链有望颠覆现有产业链基本架构,在精确采集数据的基础上,让世界上跨不同信任域几千亿部设备实现互联,利用区块链技术的分布式运算功能、抗抵赖功能和智能合约,实现各个应用系统可信、可靠和智能协作,真正的实现工业领域的智能化转型升级。

二、各类区块链在工业领域应用前景展望

从区块链自身的类型来看,应当将公有链、联盟链、私有链在工业领域应用前景分别看待。不同类型区块链在工业应用中的依赖主体、应用价值、实践场景等都有所不同。

公有链:由于公有链对参与主体没有限制,其解决的是覆盖全行业的公共问题。从当前技术创新方向来看,大致分为两个方向,即工业物联网和分布式智能生产,但这两方向的应用目前还处于探索阶段,尚无法形成大规模应用。因此,对于公有链,我们应继续加强研究,跟踪最新技术,通过积极参与国际开源项目力争抢占技术创新制高点。

联盟链:当前,在工业领域区块链的应用大多是联盟链的方式,例如通过联盟链建立特定产品的追溯体系,通过联盟链建立自动匹配、自动交易的能源供应体系。联盟链的价值在于通过智能合约等方式形成公平公开的协作机制,增强企业间的信任度,促进企业间的合作。因此,联盟链的建设与行业联盟等行业组织关系更加密切。

私有链:私有链则是指企业内部建立的区块链体系,其实现难度相对较低,但从应用价值来看,私有链的建设更适合于大型集团企业,通过区块链系统能够实现企业内各部门之间高效协作。

三、区块链在工业领域主要应用场景分析

从区块链在工业领域的应用场景来看,未来主要聚焦于四个典型应用方向,即工业物联网、生产智能化管理、工业大数据管理和分布式智能生产。

工业物联网。高效、低成本的工业物联网是智能制造发展的重要基础设施,区块链在工业物联网的发展中具有非常重要的价值。一方面,区块链通过P2P传输方式和混合通信协议可实现异构设备之间的通信,可以显著降低中心化数据中心的建设和维护成本。另一方面,区块链能帮助解决不同信任域下物联网节点的安全、隐私和追溯问题,能有效防止工业物联网中任何单节点设备被恶意攻击和控制后带来的信息泄露和恶意操控风险。此外,利用区块链技术可实现物联网设备的智能协作并最终达到数据智能交易和利益自动分配的目标。为了应对现有区块链系统信息处理慢、扩展性弱等不足,当前,部分区块链项目引入了缠结技术,通过该技术可以实现零成本、高效率、强拓展的交易信息记录,在工业物联网领域具有较大的应用潜力。

生产智能化管理。生产智能化管理中区块链的应用就是对现有企业管理机制的升级,从而使生产制造更加规范,避免安全生产事故,建立多方可信的责任追究体系。当前,由于设备的采购、操作、维护记录都是存储在单一、孤立的系统中,一旦出现安全和生产事故,记录的真实性、稳定性难以保证,责任无法追究。通过区块链技术可以建立跨企业、跨部门的统一账本,让企业、设备厂商、安全生产监管部门能够长期、持续地监督生产制造的各个环节,提高生产制造的安全性和可靠性。利用区块链可追溯性和不可篡改性,保证所有记录的有迹可循,有助于发现问题、追踪问题、解决问题,提高生产制造过程中的智能化管理水平。在这一场景中,区块链既适用于搭建企业与关联企业、行业主管部门之间的联盟链,也适用于企业内部搭建跨部门的私有链。

工业大数据管理。工业大数据的管理是当前工业云、工业互联网平台发展中的重要课题,如何既让企业上云、上平台,又同时保障企业对自身数据的权益非常重要。在数据确权、数据流动方面,区块链能够发挥积极作用。通过引入侧链技术,可以实现数据资源和交易信息的分开管理,让原始数据信息保留在侧链中,并通过加密算法保障数据的安全性,确保数据的使用不影响数据所有者的权益。通过这种方式,可以促进数字资源合理流通,充分释放工业大数据的价值。同理,在工业互联网平台发展过程中,对于工业知识、工业模块的管理也可以采用区块链的技术手段,既促进了行业资源有效流通,又能够保障所有者的权益。

分布式智能生产。分布式智能生产是对现有生产模式的重构,基于区块链,通过智能合约等手段有助于建立智能化协作的生产体系,让各个企业均可以无差异地将自身产品连入到不同产业链中,让产品生产各环节紧密地结合起来,并根据实际需求进行动态的调整和优化。这种方式可以极大地提升产业链各企业、各环节之间的协作水平,有助于推动柔性制造的快速发展。

四、区块链技术能提升工业网络的安全性

区块链与物联网技术相结合能解决不同信任域下各节点的安全、隐私和追溯问题。传统的工业控制系统,其“中心节点”负责运算、分析、存储和转发子节点采集的数据,犯罪分子可以通过攻击系统中的薄弱节点来侵入“中心节点”获取企业隐私信息、篡改相关数据记录。利用区块链技术的共识机制和抗抵赖性,无需与其他节点进行验证,能够有效保护工业生产数据的完整性和不可篡改性。即使一个或多个节点被攻破,被篡改的节点也无法得到整个系统的共识信任。此外,由于区块链技术是基于PKI技术(公钥基础设施),加密算法可靠,犯罪分子很难通过反推私钥来窃取数据。同时,受益于区块链技术的不可篡改特性,可以轻松实现工业领域关键信息的溯源,如食药生产溯源、不合格工业产品生产过程溯源等,能够有效降低生产成本。我们相信,未来区块链和物联网技术相结合应用于工业领域,将有效加强工业控制系统网络安全。
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