基于区块链技术的工业互联网应用方案

基于区块链技术的工业互联网应用方案航天复杂产品研制1.1目的应用范例技术优化应用模块提供安全、可靠、易用的区块链服务为了支持工业互联网百万用户，提供安全、可靠、易用的区块链服务。本项目旨在实现区块链加密、分布式存储、P2P传输、共识机制、智能合约等技术优化，创建适应工业互联网的业务需求应用模块，打造工业互联网领域交易、协作及供应链场景应用范例。航天复杂产品研制1.2国内外研究现状和发展趋势区块链发展阶段区块链1.0区块链2.0区块链3.0比特币产生，带来数字货币的概念及其对市场影响的思考关注智能合约业务价值，增加应用功能，拓展区块链适用范围区块链应用范围扩展到政府、医疗、金融、文化等各个领域，支持广义资产交互当前发展阶段：区块链2.0到3.0迈进万物互联“区块链+”时代1.3国内外研究现状和发展趋势未来发展趋势技术趋势集中式公共区块链publicblockchain分布方式区块链形态分布式侧链side-chain私有区块链privateblockchain区块链即服务BlockchainasaService市场趋势全球信用体系中间商减少基于数学的信用体系形成区块链应用市场拓展1.4国内外研究现状和发展趋势专利申请状况区块链专利申请进入高速增长阶段，中美国成为主要专利申请国，大部分专利源于新兴创业公司。2.1目标加密技术分布式存储P2P传输共识机制区块链底层技术供应链追溯平台用户征信能力共享基于工业互联网的上层应用智能合约API接口调用基于联盟链区块链的加密技术、分布式存储、P2P传输、共识机制、智能合约等基本技术，实现工业互联网领域交易、协作及供应链场景应用范例，并打造适应工业互联网的业务需求的应用模块，供平台用户方便使用。2.2方案内容工业互联网区块链底层搭建数据采集+区块链数据层区块链公私钥加密保证平台数据隐私性及安全性数据管理层+区块链网络层P2P组网技术、广播验证机制提升了数据安全性、透明性数据服务层+共识激励层统一的共识、发行、分配机制，有效解决参与主体之间的信任问题，提升平台公平性。数据业务层+智能合约将智能合约应用于工业互联网平台，将有效保证平台用户之间交易行为的效率以及安全性。2.2方案内容基于区块链供应链追溯1）各类设备数据提取加工及区块链编码通过结合RFID等识别技术，尽可能全面的提取更加广泛的数据类型，记录设计、生产、仓储、物流全流程，并将进行区块链编码。2）设备数据的安全查询功能研究与该场景相适应的智能合约、数据调用接口，在保证安全性、隐私性的前提下，方便采购方方便快捷的查询相关数据。2.2方案内容基于区块链的平台用户征信1）交易数据区块链编码基于订单数据对安全性及隐私性的高要求，需要对订单数据采用相适应的区块链加密编码技术，并与工业互联网外协外购的业务模块相结合，实现全流程自动化。2）设备数据的安全查询功能考虑到企业对于订单数据安全性、隐私性的诉求，订单信息只应当在发生经济纠纷、平台认证、金融服务等相应情况时被查询。需要研究与该场景相适应的智能合约、数据调用接口2.2方案内容基于区块链的能力共享机制目前，由于缺少有力的激励措施，存在平台云网用户活跃度相对较低，共享能力数量有限，很大程度上限制了平台用户业务的开展，制约了平台的扩大及发展。参考比特币区块链的“挖矿”模式，奖励为平台贡献能力、需求的用户，为其在平台开展业务提供更多便利，将有效促进其在平台开展业务的意愿，促进平台整体活跃度。同时，利用区块链数据不可篡改的特性，可以支持不同平台间进行清算，为跨平台开展业务提供有力保障。2.3关键技术及创新点适应工业互联网业务场景的区块链底层技术工业互联网平台与区块链技术整体融合支撑工业互联网相应业务的智能合约编制123支撑工业互联网相应查询需求的接口研发基于区块链的信息安全技术54加密技术分布式存储技术P2P网络协议123共识机制智能合约542.3.关键技术及创新点加密技术研究散列（哈希）算法加密和国密算法的使用策略。散列算法也叫数据摘要或者哈希算法，其原理是将一段信息转换成一个固定长度并具备以下特点的字符串。总体上看，SHA256和SM3这两种算法效率和安全性大致相当，目前区块链主要使用SHA256，国内某些特定业务场景使用国密SM3，亦是比较符合国家安全和监管的选择。但由于不同业务场景的安全性标准有别，未来不排除还需要探索更优算法的可能性。同时研究非对称加密算法的使用和私钥管理机制。非对称加密算法由对应的一对唯一性密钥（即公开密钥和私有密钥）组成的加密方法。任何获悉用户公钥的人都可用用户的公钥对信息进行加密与用户实现安全信息交互。由于公钥与私钥之间存在的依存关系，只有用户本身才能解密该信息，任何未受授权用户甚至信息的发送者都无法将此信息解密。2.3.关键技术及创新点分布式存储技术涉及数据结构和数据库的存储关键技术研究。在区块链技术中，数据以区块的方式永久储存。区块按时间顺序逐个先后生成并连接成链，每一个区块记录了创建期间发生的所有交易信息。区块的数据结构一般分为区块头（header）和区块体（body）。其中，区块头用于链接到前一个区块并且通过时间戳特性保证历史数据的完整性；区块体则包含了经过验证的、区块创建过程中产生的所有交易信息。按照数据库的部署形式来看，一般分为单机型和分布式两种。其中，单机型数据库保证强一致性和较好的可用性。分布式数据库在物理部署上遵循了分布式架构，能提供高并发的读写性能和容错，有很强的可用性和分区容错性，但由于需要进行数据同步，分布式架构的数据一致性较弱，只能保证最终一致性。2.3.关键技术及创新点共识机制共识机制决定了系统数据记账的规则、合理性、有效性和效率。基于区块链技术的不同应用场景，以及各种共识机制的特性，我们建议按照以下维度来评价及选择适合工业互联网业务场景的共识机制：性能效率、资源消耗、容错性、合理监督。2.3.关键技术及创新点智能合约智能合约可视作一段部署在区块链上可自动运行的程序，其涵盖的范围包括编程语言、编译器、虚拟机、事件、状态机、容错机制等。虚拟机是区块链中智能合约的运行环境。虚拟机不仅被沙箱封装起来，事实上它被完全隔离。也就是说运行在虚拟机内部的代码不能接触到网络、文件系统或者其他进程。甚至智能合约之间也只能进行有限的调用。智能合约本质上是一段程序，存在出错的可能性，甚至会引发严重问题或连锁反应。需要做好充分的容错机制，通过系统化的手段，结合运行环境隔离，确保合约在有限时间内按预期执行。3.实现途径平数据编码数据交易数据存储1233上层应