本文來源：中國聯通研究院、中關村區塊鏈產業聯盟 2018 年 12 月 釋出的 （物聯網區塊鏈應用白皮書）
當前，物聯網產業進入井噴期，連線空間不斷擴充，產業發展呈現出“面向行業，以 IoT 平臺使能為基礎，尋求 SaaS 服務與資料變現”的態勢，具有巨大的發展潛力。然而現階段物聯網產業發展仍面臨諸多挑戰，主要表現在面對日益增多的物聯網需求，如何提升傳統物聯網產業能力，確保資料的隱私性、安全性、連續性及互動相容性。
傳統物聯網產業通常採用建立集中或分散式使能服務平臺，連線能力需求及提供方的服務模式（圖 2）。其中，集中式是指物聯網服務集中在一個位置（比如某個資料中心）進行中心化的部署和執行；而分散式是指相關平臺可部署在多個位置，並可分層管理和服務，但依舊遵循某些中心化原則。
根據有關機構預測，2020 年全球的物聯網裝置數量將達到數百億臺。隨著物聯網中裝置數量的急劇上升，服務需求不斷增加，傳統物聯網服務模式面臨巨大挑戰，主要體現在資料中心基礎設施建設與維護投入成本的大幅提升，以及相關物聯網服務平臺存在安全隱患和效能瓶頸問題。
為解決上述問題，不少企業或機構開始嘗試設計各種新型物聯網服務模式，而使用 P2P 技術和區塊鏈技術來搭建去中心化的物聯網服務平臺已成為其中重要的模式之一（圖 3）。
支援裝置擴充套件，可用於構建高效、安全的分散式物聯網網路，以及部署海量裝置網路中執行的資料密集型應用；可為物聯網提供信任機制，保證所有權、交易等記錄的可信性、可靠性及透明性，同時，還可為使用者隱私提供保障機制，從而有效解決物聯網發展面臨的大資料管理、信任、安全和隱私等問題，推進物聯網向更加靈活化、智慧化的高階形態演進。
使用區塊鏈技術構建物聯網服務平臺（圖 4），可“去中心化”地將各類物聯網相關的裝置、閘道器、能力系統、應用及服務等有效連線融合，促進其相互協作，打通物理與虛擬世界，降低成本的同時，極大限度的滿足信任建立、交易加速、海量連線等需求。從 2017 年初，中國聯通牽頭在國際電信聯盟（ITU）第 20 研究組發起成立 Y.IoTBoT-fw（基於物聯網區塊鏈的去中心化業務平臺框架）和Y.IoT-DIDSarc（去中心化的物聯網裝置標識服務需求與功能框架）等國際標準專案，研究並制定基於區塊鏈技術的物聯網服務平臺和物聯網標識等相關國際標準。
區塊鏈在物聯網中的應用
區塊鏈在物聯網領域的應用探索始於 2015 年左右，主要集中在物聯網平臺、裝置管理和安全等應用領域，比較典型的應用領域包括，工業物聯網、智慧製造、車聯網、農業、供應鏈管理、能源管理等。目前國內外在智慧製造、供應鏈管理等領域有一些比較成熟的應用，其他領域的應用還多處於試驗階段。本文書將從工業網際網路、物流、溯源防偽、智慧交通等多個領域展開分析。
1. 工業物聯網
組建高效、低成本的工業物聯網，是構建智慧製造網路基礎設施的關鍵環節。在傳統的工業物聯網的組網模式下，所有裝置之間的連線與通訊需要透過中心化的網路及通訊代理予以實現，這極大增加了組網和運維成本，同時此組網模式的可擴充套件性、可維護性和穩定性也相對較差。
區塊鏈方法基於 P2P 組網技術和混合通訊協議處理異構裝置間的通訊，能夠顯著降低中心化資料中心的建設和維護成本，同時還可以將計算和儲存等能力分散到物聯網網路各處，有效避免由單一節點失敗而導致整個網路崩潰問題。區塊鏈中分散式賬本的防篡改特性，能有效降低工業物聯網中任何單一節點裝置被惡意攻擊和控制後帶來的資訊洩露和惡意操控風險。利用區塊鏈技術組建和管理工業物聯網，能及時掌控網路中各種生產製造裝置的狀態，提高裝置的利用率和維護效率，從而能提供更加精準、高效的供應鏈服務。
2. 物流與物流金融
區塊鏈在物流和物流金融領域的應用，是當前的一個研究和應用熱點。區塊鏈的數字簽名和加解密機制，可以充分保證物流資訊保安以及寄、收件人的隱私。區塊鏈的智慧合約與金融服務相融合，可簡化物流程式、提升物流效率。
基於區塊鏈的物流快遞是一個比較典型的區塊鏈物聯網應用。在快遞交接過程中，交接雙方需透過私鑰簽名完成相關流程，貨物是否簽收或交付只需要在區塊鏈中查詢即可。在終端使用者沒有確認收到快遞前，區塊鏈中就不會有相關快遞的簽收記錄，此機制可有效杜絕快遞簽名偽造、貨物冒領、誤領等問題。同時，區塊鏈的隱私保護機制可隱藏收、發件人實名資訊，從而有效保障使用者資訊保安。
3. 溯源防偽
利用區塊鏈的不可篡改、資料完整追溯以及時間戳等功能建立物聯網平臺，可針對食品、藥品、藝術品、收藏品、奢侈品等商品，提供防偽溯源服務。比較典型的應用有：
商品防偽溯源：運用區塊鏈技術搭建防偽追溯能力開放平臺，透過聯盟鏈的方式，實現線上線下零售商品的身份認證、流轉追溯與交易記錄等，從而更有效地保護品牌和消費者的權益，幫助消費者提升購物體驗。
食品溯源：透過區塊鏈技術與物聯網的結合，使整個食品鏈都有證可查，每一個環節都能追根溯源，從而加強食品的可追溯性和安全性，提升食品供應鏈的透明度，保障食品安全。
醫藥溯源：區塊鏈服務的可追溯能力和去中心化能力可應用在醫藥的交易、運輸及溯源等方面，用於建立藥品需求預測化、採購流程簡潔化、庫存容量合理化、物流運輸高效化的醫藥服務行業體系，解決供應鏈上下游之間的資訊不透明和不對稱難題。
4. 智慧交通
區塊鏈技術可以在智慧交通的諸多領域發揮作用，例如，車證管理、交通收費、道路管理等，具體表現為：
車輛認證管理：利用區塊鏈資料的不可更改特性以及去中心化的共識機制，管理和提供車輛認證服務，並可以實現電子車牌號服務。
交通收費管理：使用區塊鏈電子代幣支付交通違規罰款、路橋通訊費等，實現即時付款，節省管理和運營成本。
道路管理：使用區塊鏈來記錄車輛的實時位置，透過區塊鏈平臺的去中心化服務特性來判斷不同區域的交通堵塞的程度，提供區域性的交通協調疏導方案。
5. 醫療保健
區塊鏈與醫療保健的結合，特別是電子醫療資料的處理，是當前區塊鏈應用的重要研究熱點之一。醫療資料有效共享可提升整體醫療水平，同時降低患者的就醫成本。醫療資料共享是敏感話題，是醫療行業應用發展的痛點和關鍵難題，這主要源於患者對個人敏感資訊的隱私保護需求。
區塊鏈為解決醫療資料共享難題提供潛在的解決方案。患者在不同醫療機構之間的歷史就醫記錄可以上傳到區塊鏈平臺上，不同的資料提供者可以授權平臺上的使用者在其允許的渠道上對資料進行公開訪問。這樣既降低了成本也解決了信任問題。
區塊鏈在醫療領域的一個比較典型的應用是慢病管理。醫療監管機構、醫療機構、第三方服務提供者及患者本人均能夠在一個受保護的生態中共享敏感資訊，協調落實一體化慢病干預機制，確保疾病得到有效控制。
6. 環保
環保行業通常利用建立相關監測系統，實現重點汙染源自動監控、環境質量線上監測等功能，而這中間存在著對環保監測裝置和監測資料的信任問題。企業在缺乏監管的情況下，可能直接改變裝置狀態和篡改相關資料。此外，環保資料的共享開放也是難題。
區塊鏈和物聯網的融合，可以解決環保監管過程中存在的末端監控、資料有效性低、監控手段單一等問題。應用區塊鏈技術可以確保每個環保監測裝置身份可信任、資料防篡改，這樣既能夠保證企業和機構的隱私，又能做到必要的環保資料開放共享。基於區塊鏈技術的物聯網平臺，能夠實現不同廠家、協議、型號的裝置統一接入，建立可信任的環保資料資源交易環境，助力環保等政策的落地實施。
區塊鏈在環保領域比較典型的應用主要有：
環保資料管理：汙染資料從環保監測裝置傳送到網路過程中存在被篡改的可能性，區塊鏈能為每次監測提供永久性記錄，並透過應用加密技術防止篡改，提升資料的可靠性，加強對排汙企業的監管。應用區塊鏈技術還可以實現排汙全程的數字化跟蹤，避免人為因素對排汙資料準確性的影響。
一源一檔：環保部門使用區塊鏈技術搭建排汙企業基礎資訊庫，對備案排汙企業所有資料和汙染裝置進行集中管理，為每個汙染源建立對應的檔案，並將檔案放在區塊鏈上，防止偽造和篡改。同時採用區塊鏈公私鑰體系建立賬戶驗證機制，防止賬戶資料被盜竊。
環保稅實施：區塊鏈和物聯網的融合應用能為環保稅的實施提供一種可行的技術方案。區塊鏈技術可以實現資料全網共識和共同維護，與物聯網結合可以更準確的採集排汙企業的排汙資料。同時應用區塊鏈區分授權，監管機構能夠標註免徵稅的企業，防止企業濫用免徵條例。
7. 能源
能源行業目前存在常規能源產能過剩、新能源利用率和回報率低以及相關基礎設施和硬體配置不完備等問題。同時，能源行業普遍採用傳統人工運維方式，效率低、成本高，也存在安全風險。另外，監測計量裝置落後、採集資料精確度低、資訊孤島化等問題亦影響著能源行業的發展。運用區塊鏈技術可一定程度上解決上述問題，具體例項表現為：
分散式能源管理：區塊鏈的分散式結構與分散式能源管理架構具有高度一致性，相關技術可應用於電網服務體系、微電網執行管理、分散式發電系統以及能源批發市場。同時，區塊鏈與物聯網技術融合應用能為可再生能源發電的結算提供可行途徑，並且可以有效提升資料可信度。此外，利用區塊鏈技術還可以構建自動化的實時分散式能源交易平臺，實現實時能源監測、能耗計量、能源使用情況跟蹤等諸多功能。
新能源汽車管理：物聯網與區塊鏈融合技術可以提升新能源汽車管理能力，主要包括：新能源汽車的租賃管理、充電樁智慧化運營和充電場站建設等。同時亦可以提升電動汽車供應商、充電樁供應商、交通運營公司、市民及各類相關商戶各相關係統間的互聯互通和資料共享。
8. 農業
國內農業資源相對分散和孤立，造成了科技和金融等服務資源難以進入農業領域。同時，農業用地和農業產品的化學汙染氾濫，產業鏈信用體系薄弱等問題使消費者難以獲得安全和高質量的食品。物聯網與傳統農業的融合，可以一定程度上解決此類問題，但由於缺乏市場運營主體和閉環的商業模式，實際起到的作用還比較有限。這些問題的根源在於在農業領域缺乏有效的信用保障機制。
物聯網和區塊鏈融合應用能夠有效解決當前農業和農產品消費的痛點，一方面，依託物聯網提升傳統農業效率，連線孤立的產業鏈環節，創造增量價值；另一方面，依託區塊鏈技術連線各農業數字資源要素，建立全程的信用監管體系，從而引發農業生產和食品消費領域革命性升級。比較典型的應用有：
農產品溯源：農產品的生產地和消費地距離遠，消費者對生產者使用的農藥、化肥以及運輸、加工過程中使用的新增劑等資訊無從瞭解，造成了消費者對產品的信任度降低。基於區塊鏈技術的農產品追溯系統，可將所有的資料記錄到區塊鏈賬本上，實現農產品質量和交易主體的全程可追溯，以及針對質量、效用等方面的跟蹤服務，使得資訊更加透明，從而確保農產品的安全，提升優質農產品的品牌價值，打擊假冒偽劣產品，同時，保障農資質量、價格的公平性和有效性，提升農資的創新研發水平以及使用質量和效益。
農業信貸：農業經營主體申請貸款時，需要提供相應的信用資訊，其中資訊的完整性、資料準確度難以保證，造成了涉農信貸審批困難的問題。透過物聯網裝置獲取資料並將憑證儲存在區塊鏈上，依靠智慧合約和共識機制自動記錄和同步，提高資訊篡改的難度，降低獲取資訊的成本。透過調取區塊鏈的相應資料為信貸機構提供信用證明，可以為農業、供應鏈、銀行、科技服務公司等建立多方互信的科技貸款授信體系，提高金融機構對農業的支援力度，簡化貸款評估和業務流程，降低農戶貸款申請難度。
農業保險：物聯網資料在支援貸款、理賠評定等場景中具有重要的作用，與區塊鏈結合之後能提升資料的可信度，極大簡化農業保險申請和理賠流程。另外將智慧合約技術應用到農業保險領域，可在檢測到農業災害時，自動啟動賠付流程，提高賠付效率。
9. 物聯網支付
區塊鏈在物聯網支付領域比較典型的應用是利用區塊鏈技術，為現有的物聯網行業提供一種人到機器或者機器到機器的支付解決方案，並據此建立基於區塊鏈的微支付體系，實現對物聯網裝置的實時接入支付，有效促進物聯網資料的交易與流通。
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