2019-2020“物联网+区块链”应用与发展分析报告.docx

2019-2020“物联网 +区块链”应用与发展 分析报告目 录 一、 概述 . 1 1.1 区块链的技术特点 . 2 1.2 区块链的产业情况 . 4 1.3 区块链与物联网的融合 . 7 二、区块链促进物联网网络的发展 . 9 2.1 提升 5G 网络覆盖能力 . 9 2.2 提升网络边缘计算能力 . 10 2.3 提升物联网身份认证能力 . 11 2.4 提升物联网设备安全防护能力 . 12 2.5 提升通信网络运维能力 . 13 2.6 提升国际漫游结算能力 . 13 2.7 提升物联网数据管理能力 . 14 三、区块链提升物联网平台的能力 . 14 3.1 基于区块链的物联网业务平台 . 14 3.1.1 物 联 网业 务 的部 署 与访问 . 18 3.1.2 物 联 网设 备 的连 接 与访问 . 19 3.1.3 物 联 网数 据 的收 集 与访问 . 20 3.1.4 物 联 网区 块 链的 参 考模型 . 21 3.2 基于区块链的云服务 . 22 3.2.1 区 块 链云 服 务 . 22 3.2.2 区 块 链边 缘 云服务 . 23 四、区块链赋能物联网行业应用 . 24 4.1 智慧城市 . 25 4.2 工业互联网 . 26 4.3 物联网支付 . 27 4.4 供应链管理 . 28 4.5 物流与物流金融 . 28 4.6 溯源防伪 . 29 4.7 智能交通 . 30 4.8 医疗保健 . 30 4.9 环保 . 31 4.10 能源 . 32 4.11 农业 . 34 4.12 车联网 . 36 五、 “物联网 +区块链 ”发展建议 . 36 附录 A 术语 . 40 附录 B 区块链标准、专利与产业联盟 . 42 B.1 区块链国际标准 . 42 B.1.1 ISO . 42 B.1.2 ITU . 43 B.1.3 IEEE . 43 B.1.4 W3C . 44 B.2 区块链行业标准 . 45 B.3 区块链专利申请 . 47 B.4 区块链产业联盟 . 48 B.5 区块链开源平台 . 50 图 表 图 1 边缘计算与网络演进 . 11 图 2 传统物联网业务平台 . 15 图 3 物联网业务平台工作模式 . 16 图 4 基于区块链的物联网业务平台 . 18 图 5 物联网区块链的参考模型 . 21 图 6 BaaS 框架 . 23 图 7 区块链应用全景图 . 25 一、概述 近年来，物联网网络和业务发展迅速。随着越来越多的物 （ 物理世界的物和虚拟世界的物 ） 的接入需求，现有的基于中心化信任管理的物联网网络与业务平台将面临越来越多的挑战。权威机构预测 2020 年物连接数将超过 500 亿， 2025 年物连接数可能超过 1000 亿。万物互联将重新塑造现有网络与业务平台。与此同时，万物互联也将使得现有物联网网络与业务平台面临巨大挑战，主要包括： 扩展能力：承载百亿级物联网设备连接服务，物联网网络与业务平台需要有新型的系统扩展方案； 网间协作：运营商之间需要构建新型的协作关系来满足海量物联网设备接入服务； 安全与隐私保护：缺乏针对海量物联网设备的通信和数据安全手段，以及隐私保护的措施； 信任机制：缺乏针对解决复杂环境下的海量物联网设备的连接与数据可信机制； 通信协作：缺乏海量物联网设备之间通信的兼容和协作机制。近期 ， 随着 5G 标准冻结、各国频谱加速发放， 5G 商用进程正在 快速推进。 5G 网络将提供不少于十倍于 4G 网络的网络速率和海量连接，同时网络时延可以降低至 1 毫秒，且引入虚拟化、云化、智能化 等技术，网络将变得更加灵活敏捷。这将直接促进各行各业的数字化转型，包括在物联网领域的应用，为物联网提供坚实的连接服务和网 络基础设施。 区块链技术的核心是分布式计算，以及分布式计算环境下的群体可信协作机制。区块链技术的分布式计算和群体可信协作机制，为解决物联网面临的可扩展性、协作能力、信任关系与安全保护等方面的 挑战提供了崭新的思路和解决方案。 1.1 区块链的技术特点 区块链的本质是一种数字分布式账本，它依托一系列加密算法、存储技术、对等网络等构建而成；它以对等访问、不可篡改和可信的 方式保证所记录交易的完整性、不可篡改和真实性。区块链的区块被 定义为一种具备一定信任机制，可执行读取或写入操作的数据集，区 块链的区块存储交易的确认、合约、存储、复制、安全等相关的信息。 区块链的主要特性包括 “ 不可篡改 ” 、 “ 共识机制 ” 和 “ 去中心化 ” 。其中，区块链的 “ 不可篡改 ” 特性旨在保证数据的稳定性和可靠性，降低数据被篡改的风险。区块链的 “ 共识机制 ” 特性在假设多数区块链参与方是可信的前提下，通过多数参与方参与的共同验证过程达成的共识而实现区块链交易的真实性验证；该特性可在很大程度上阻止基于区块链应用的违约现象发生。智能合约作为共识协议的一 种实现方式，可以提供共识机制的自动交互协议能力。 “ 去中心 化 ” 特性是区块链分布式计算的自然结果，是以分布式计算的方式集体共 享、维护数据体系，体系中每个节点的参与者都可根据自己的需求在 权限范围内直接获取信息，而不需要中间平台传递。 从应用形态上讲，区块链可以被划分为公有链、联盟链和私有链。 不同类型的区块链适用于不同的应用场景。 公有链是一种完全开放的区块链，其参与者均可以随时进入系统中进行数据读取、交易发送与确认、竞争记账以及系统维护等工作。公有链的典型应用包括比特币、以太坊等。 联盟链是指由若干个机构共同参与管理的区块链，属于一类介于公有链和私有链之间的混合式区 块链；其中每个机构运行并管理着链上一个或多个节点，其数据只允许联盟内各机构进行读写，各机构间可发送交易，并共同来记录交易数据。联盟链的典型应用包括超级账 本、企业以太坊等。 私有链是指其写入权限由某个组织或机构控制的区块链，其读取权限可对外开放，或者附加一定程度的限制。 作为一种在缺乏相互信任的竞争环境中低成本完成可信交易的新型计算范式或协作模式，区块链凭借其独有的信任解决机制，正在 改变诸多行业的运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的关键技术。 1.2 区块链的产业情况 全球范围内，区块链已被众多国家、企业和研究机构认可，并被逐步推广应用到诸多领域。在中国，区块链更是获得高度重视，成为国家积极布局，各行各业积极探索并寻求应用落地的热点。 2016 年，国务院印发 “ 十三五 ” 国家信息化规划，突出强调发展区块链与大数据、人工智能等新技术的重要性。 2017 年，工信部发布了中国区块链技术和应用发展白皮书，成为全球首个官方的区块链落地指导文件。中国人民银行印发的中国金融业信息技术 “ 十三五 ” 发展规划，也明确提出了积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究的 要求。 2018 年 6 月，工信部印发工业互联网发展行动计划 （ 2018-2020 年 ），鼓励推进边缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。 2019 年 1 月，国家互联网信息办公室发布区块链信息服务管理规定，明确区块链信息服务提供者的信息安全管理责任，规范和促进区块链技术及相关服务健康发展，规避区块链信息服务安全风险，为区块链信息服务的提供、使用、管理等提供有效的法律依据。 中共中央政治局在 2019 年 10 月 24 日就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习，习近平总书记发表了 “ 发展区块链技术 与应用 ” 的重要讲话。习近平总书记在主持学习时强调，区块链技术 的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用；要把区块链 作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度， 着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。 习近平总书记指出，相关部门及其负责领导同志要注意区块链技术发展现状和趋势，提高运用和管理区块链技术能力，使区块链技术在建 设网络强国、发展数字经济、助力经济社会发展等方面发挥更大作用。 习近平总书记在这次会议上的重要指示表明，区块链技术已经得到国家和社会的广泛认可，已成为国家技术革新和产业变革的重要推手，将成为促进网络强国建设、数字经济发展、经济社会发展的重要推动力。 截至 2019 年 5 月底，北京、上海、广东、河北 （ 雄安 ） 、江苏、山东、贵州、甘肃、海南等省市或地区发布了区块链相关政策及指导 意见，多个省份将发展和应用区块链技术列入本地的 “ 十三五 ” 战略 发展规划，并积极开展区块链的产业链布局。这其中， 尤以北京市、 上海市和广东省出台政策最为频繁。北京市将发展区块链技术写入了北京市金融业和现 代产业发展规划中，重点部署区块链技术在现代金融业中的推广应用，提高金融服务效率，推动数字普惠 金融发展，构建绿色金融体系。上海市鼓励区块链技术赋能实体经济，重点推动能源领域和教育领域区块链技术的应用。广东省的广州市和深圳市是区块链产业发展的重点地区，目前广东省的区块链相关政策也主要集中在金融领域，广州市成立区块链创新基地，初步构建 “ 一基地四平台 ” 的区块链产业布局；深圳市基于区块链技术探索电子发票应用。各地政策旨在推动区块链行业的发展和区块链技术的应用，为区块链企业提供优惠的落户政策或者税收优惠政策，虽然各地政策侧重或优先发展的产业不同， 但都对区块链产业的发展奠定了一个良好的政策基础。 当前，诸多产 、学、研组织或单位正将区块链技术与云计算、大 数据和人工智能等前沿技术深度融合、集成创新，面向各行各业探索 商业应用，不断构建各类技术多元化、领域精细化的专业型区块链。 区块链 “ 脱虚向实 ” 趋势明显，行业生态已经初步成形，正在助力诸 多领域实体经济高质量发展。 据有关资料显示，我国以区块链业务为主营业务的公司数量增长 迅速，产业已经初步形成规模。目前，北京、上海、深圳和杭州是国 内区块链创业活跃度最高的四座城市。北京科委等管理机构正在积极 推动以区块链为代表的分布式技术发展，鼓励金融机构利用区块链和 云计算等技术手段加快产品 和服务创新，支持区块链技术在物联网、金融监管与风控、普惠金融、商品溯源等领域的应用发展。