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区块链赋能新基建领域 应用白皮书 中国通信服务股份有限公司研究总院 广东省通信产业服务有限公司研究总院 中睿通信规划设计有限公司 2021年03月 版权声明 本白皮书所载的材料和信息，包括但不限于文本、数据、图片和 观点，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本白皮书版权归中国 通信服务股份有限公司所有，并受法律保护。如需转载、摘编或利用 其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明来源。违反上述声明 者，将追究其相关法律责任。 区块链赋能新基建领域应用白皮书编写委员会 指导单位 ： 中国通信服务股份有限公司研究总院 编制单位 ： 广东省通信产业服务有限公司研究总 院、中睿通信规划设计有限 公司 顾问组： 梁世平、吴一洲、肖群力、李宝文 专家组： 林宁、董力、李延华、肖恒辉、蒋绍杰、陈志成 编写组： 郑锐生、曾哲君、李鹏飞、黄劲安、 黄旭斌、蔡子华、徐俊、张 彦彬、李强、王晓轩、李雄华、杨光、李文锋、张怡 前 言 新型基础设施建设（以下简称“新基建”）是当下社会各界的重 点关注领域。新基建的提出本身有着深层次的思考和诉求：一方面是 为有效应对当下全球经济处于低增长态势、 科技发展和创新领域进入 相对低潮期、逆全球化风险剧增等问题创造条件；另一方面是拉动内 需，从需求侧推动产业的数字化发展和转型升级，营造数字经济进一 步发展的优越环境，保证数字产业持续竞争力。区块链技术作为数字 经济的关键基础设施，通过多技术融合创新夯实数据可信安全，赋能 新基建和新经济。 中国通信服务股份有限公司（以下简称“中国通服”）以建造智 慧社会、助推数字经济、服务美好生活为己任，立足“新一代综合智 慧服务商”的定位，竭力成为数字基建建设者、智慧产品和平台提供 者、数字生产服务者、智慧运营保障者。中国通服积极响应国家新基 建布局和数字产业发展需求，认真履行经济责任和社会责任，持续创 新产品和服务，并致力于与上下游企业创建和谐的产业生态链，合力 促进新基建相关行业的繁荣发展。 在不断创新与实践的过程中， 中国通服逐渐认识到区块链在赋能 新基建的重要价值。本白皮书旨在阐述新基建领域的共性需求，分析 区块链特征及其赋能作用，剖析区块链在新基建领域的典型应用，并 提出相应发展建议，以期启发业界思考和探索“区块链+”的应用创 新。同时，希望借助中国通服区块链平台的打造，能够为区块链在新 基建领域高效发挥赋能作用提供助力。 目 录 1.“新基建”洞察. 1 1.1 新基建的内涵与实质. 1 1.2 新基建应用领域的划分. 2 1.3 新基建应用的共性需求. 4 2.区块链技术及应用价值. 5 2.1 区块链概念及要素. 5 2.2 区块链的“强基础设施”属性. 8 2.3 区块链的“粘合剂”价值. 8 2.4 区块链在新基建的应用价值. 10 3.区块链赋能新基建领域应用. 13 3.1 支柱基础设施应用. 13 3.1.1 5G 云网融合：区块链+ 动态频谱共享 . 13 3.1.2 工业互联网：区块链+ 工业安全 . 15 3.2 配套基础设施应用. 16 3.2.1 车联网：区块链+ 异构交通网传输 . 16 3.2.2 新能源：区块链+ 充电桩共享 . 17 3.3 衍生基础设施应用. 18 3.3.1 金融：区块链+ 供应链金融 . 18 3.3.2 智慧城市：区块链+ 数据治理+ 电子身份 . 19 4.中国通服区块链平台助力新基建应用. 21 4.1 中国通服区块链平台设计原则. 22 4.2 中国通服区块链平台架构. 23 4.2.1 基础设施层. 23 4.2.2 底层. 24 4.2.3 BaaS 层 . 24 4.2.4 应用层. 25 4.3 中国通服区块链平台功能特性. 25 4.3.1 管理平台功能. 25 4.3.2 底层技术. 28 4.4 中国通服区块链平台优势. 31 5.区块链新基建挑战及思考. 31 5.1 应用方面. 32 5.2 合规方面. 32 5.3 标准方面. 32 5.4 人才方面. 33 6.总结与建议. 33 区块链赋能新基建领域应用白皮书 1 1.“新基建”洞察 当前，新型基础设施建设（以下简称“新基建”）逐渐驶入快车道。新基建 作为新兴产业，短期内承担着拉动内需，从需求端推动产业高端化发展和转型升 级，切实解决经济发展中技术“卡脖子”问题，同步稳增长、稳就业的使命，长 期则更被寄予重任，望其作为信息社会的基石、数字经济的支撑，提升持续竞争 力，成为推动经济高质量发展的重要引擎，并最终实现万物互联的愿景。 1.1 新基建的内涵与实质 2020 年 4 月 20 日，国家发展和改革委员会（以下简称“发改委”）对新型 基础设施的范围正式做出了解读，指出新基建是以新发展理念为引领，以技术创 新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、 智能升级、 融合创新等服务的基础设施体系。其包括三个方面的内容。一是包括以 5G、物 联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施；以人工智能、云计 算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算 力基础设施等在内的信息基础设施。二是以深度应用互联网、大数据、人工智能 等技术为基础支撑传统基础设施转型的融合基础设施。三是能够支撑科学研究、 技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施。其中，区块链技术作为新一代 新兴信息技术之一，首次被国家明确纳入新型基础设施的范畴。 图 1-1 新基建的内涵 同时，发改委强调，伴随着技术革命和产业变革，新基建的内涵和外延不是 区块链赋能新基建领域应用白皮书 2 一成不变的。综上可见，新基建有着鲜明的科技导向特征，主要包括以信息技术 为核心的科技创新、与智能制造相关的基础设施建设，其实质是发展数字经济， 更好地推动经济转型升级，加快产业高端化进程，实现经济高质量发展。 为便于表述，准确定位新基建，且凝聚共识，结合政府文件、学者论述及媒 体报道等对新基建概念、内涵和范围的解读，对“新基建”作以下界定： 狭义的新基建包括 5G 网络、人工智能、工业互联网、物联网、数据中心、 充电桩等领域的集合，这也是当前新基建最为核心的部分；广义的新基建除狭义 的“新基建”外，还可包括利用新一代信息技术对传统基础设施的改造升级，即 传统基础设施的数字化改造领域。 1.2 新基建应用领域的划分 新基建应用是围绕新基建领域，以技术、产业驱动，具备集约高效、经济适 用、智能绿色、安全可靠特征的一系列数字化基础设施体系应用的总称。结合新 基建应用所处的层次和领域，将其划分为“三层四域”，即： 图 1-2 新基建应用领域划分 支柱基础设施应用领域，指基于 5G、大数据、人工智能、云计算和区块链 等新一代信息技术提供的基础设施应用，如 5G 网络、IDC 数据中心、区块链节 点设施等，起支柱作用。 配套基础设施应用领域，指新能源、新材料等配套基础设施应用，如特高压、 充电桩、光伏能源等，其服务于顶层的融合应用，自身也融入了 5G、大数据、 区块链等底层技术应用。 衍生基础设施应用领域，指利用底层新型信息技术和配套设施对传统基础设 施进行数字化改造的应用，如智慧城市、智慧园区等。 它们分别对应于基础支撑层、配套升级层和融合应用层。外延基础设施应用 区块链赋能新基建领域应用白皮书 3 则贯穿于不同层次，主要指传统基础设施与新型基础设施的交集部分，如城际轨 道交通等。 限于新基建范畴的广度和深度以及数据可得性，仅对支柱基础设施应用，即 狭义的“新基建”部分应用进行描述。 （1）5G 网络应用领域 5G 作为当前信息基础设施的核心引领技术，具有高速率、大容量、低时延、 高可靠等诸多优势。利用 5G 网络切片、边缘计算、超级上行等关键技术，可以 面向特定行业的需求构建定制专网，实现网络时延、网络速率、QoS 保障、安全 隔离等重点因素的差异化能力，为垂直行业的信息化、智能化和数字化转型进行 深层次赋能。5G 网络应用范围可涵盖工业互联网、车联网、物联网、企业上云、 人工智能、远程医疗等领域。 （2）人工智能应用领域 人工智能是新一轮科技革命的关键性战略技术。其以算力、数据、算法等资 源为基础支撑，以智算中心、公共数据集、开源框架、开放平台等为主要载体， 聚焦于多元化的应用场景，包括金融、安防、能源、医疗等应用领域。 （3）工业互联网应用领域 工业互联网是智能制造发展的基础，是工业智能化的重要支撑。工业互联网 有机结合新一代信息技术与大规模工业领域，通过跨系统、跨厂区、跨地区、跨 行业的人、机、料、环等全要素的全面互联，实现各种生产和服务资源在更大范 围、更高效率、更加精准的优化配置。工业互联网应用的范围主要包括企业内的 智能化生产、企业和企业之间的网络化协同、企业和用户的个性化定制、企业与 产品的服务化延伸等。 （4）物联网应用领域 物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，其利用感知技术和智能装 置对物理世界进行感知识别，并与网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘， 实现人与物、物与物的信息交互和无缝连接，可以实现实时控制、辅助生产决策 和精确管理等目的。物联网应用范围可涵盖工业互联网、智能家居、智慧城市、 智慧交通等领域。 区块链赋能新基建领域应用白皮书 4 （5）数据中心应用领域 数据中心是海量信息时代数据流量和计算力的核心载体。新基建中的数据中 心将由大型、中心化向密集化、细分化、边缘化态势发展，形成分布式的数据中 心空间布局。其中，大中型数据中心远端部署，降低成本，主要处理实时性要求 不高的业务；边缘计算数据中心则主要解决低时延、高实时性、高安全性、本地 化需求的业务。数据中心应用领域涉及民生的方方面面。 （6）充电桩应用领域 充电桩对于新能源汽车的迅速普及具有决定性作用，有助于绿色出行，节能 减排。在新基建背景下，充电桩保有量和充电量持续高增长，后续将朝着“智慧 慢充桩+大功率快充站”的走向行进。其中，交流桩仍是新能源汽车最主要的充 电方式，通过引入智慧充电系统以解决电网负荷不足问题；直流快充站定位于满 足临时性、应急性充电需求，大功率充电是其关键支撑技术。目前，充电桩应用 领域仅聚焦于新能源汽车。 1.3 新基建应用的共性需求 由于单一的新型信息技术不能包打天下，需要多技术配合，利用协同效应形 成一体化解决方案，共同助力数字化转型，因此新基建应用的各个子领域实际上 并不是“山川形便”相互独立的，而是“犬牙交错”互有交集的，呈现出了明显 的“大融合”特征。鉴于这一特征，可以提炼出新基建应用的共性需求。 （1）安全保障需求 新基建驱动行业网络化、智能化、数字化转型加速，海量设备接入、多个节 点互联互通、数据量大而驳杂，导致数据安全面临的环境极为复杂。以 5G 网络 应用为例，其在面向物联网等应用场景提供 mMTC 能力时，由于接入设备多、应 用地域广、业务种类多，大量轻量级终端（计算和存储资源有限）难以部署复杂 的安全策略，易被攻击利用，进而会对网络运行安全及数据安全造成威胁；而在 面向移动互联网场景提供 eMBB 能力时，则由于网络边缘数据流量成倍增长，容 易引起流量风暴等问题，而且这种超大流量下的安全防护要求可能高于现网中部 署的防火墙、入侵检测系统等安全设备的能力；在面向车联网、工业互联网等应 用场景提供 URLLC 能力时，同样存在低时延需求造成复杂安全机制部署受限的挑 区块链赋能新基建领域应用白皮书 5 战，急需分布式具有可伸缩性的可信数字身份管理解决方案。此外，加上数据本 身具有高敏感性，一旦遭受攻击，不仅个体隐私无法保证，甚至会危害到整个生 产系统的安全和稳定。 （2）数据存证需求 新基建应用产生大量数据，且安全敏感类数据的占比不断攀升。这类数据对 可信度的要求较高，需要及时记录、交互、使用和存证，为日后的追溯提供不可 篡改的历史依据。以物联网应用为例，物联网收集到的大量消费数据、行为模式 数据、生产数据等成倍增加，处理这一庞大的数据亟需构建“物账本”，对包括 交易情况、账务信息等在内的物联网数据进行存证。 （3）数据共享需求 新基建的实质是发展数字经济，数字化业务落地必然需要数据互联互通和共 享。在数字产业化的过程中，数据从资源经过统一开发和挖掘后成为数据资产， 数据资产经过流通后完成到资本的转换。如果缺失流通的过程，则数据本身仅仅 是一种资源。而在建立数据流通平台的过程中，如何在快速完成数据交互和跨平 台共享的同时，确保数据所有方的权属以及保持对数据流通现状的跟踪，避免流 通数据的泛滥复制，是不容忽视的挑战。 （4）业务协同需求 新基建数字化应用的涵盖面广，但其要充分发挥效能，从根本上离不开多方 业务协同。以工业互联网应用为例，工业互联网涉及跨供应商、制造商和客户各 业务活动的管理协作，从产品设计、生产制造、质量检查、仓储管理、 供应物流、 市场、销售、维护服务到回收利用的全过程，均需多个参与方的协同。为此，需 要建立一种可信机制，将供应链中上下游企业生产运行过程中各参与方各部门各 环节产生的状态数据进行存储和管理，并向各参与方开放共享和访问接口，以此 最大程度降低供需关系的响应延迟，提升密切协作能力。 2.区块链技术及应用价值 2.1 区块链概念及要素 区块链技术起源于 2008 年的一篇论文比特币：一种点对点电子现金系统， 区块链赋能新基建领域应用白皮书 6 比特币是区块链技术的最初应用，区块链技术是比特币的底层技术。区块链技术 是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更 新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码 组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式，其 基本要素包括以下四部分 ： （1）密码算法 区块链采用密码算法是为了保护信息的安全，不易被他人获取，不被伪造和 篡改，也能追溯信息的发送者。目前，大部分的联盟链都把国密算法作为基础的 标准配置。从 2020 年开始执行的中华人民共和国密码法，推动了联盟链加 快支持国密算法，提升了国密算法在各个联盟链的支持占比。根据 2020 年可信 区块链评测结果，82%的参加测试厂商支持国密算法，其中，SM2（非对称加密） 支持率为 79%，SM3（消息摘要）支持率为 75%，SM4（无线局域网标准的分组数 据算法）支持率为 68%。 （2）共识机制 共识机制主要是应用在区块链节点间的数据存储、验证和维护方面，为了确 保多方节点达成一致的策略和方法。相对于公有链的“全民投票”共识，联盟链 侧重在共识的效率和共识的确定性。经过多年的发展，联盟链逐渐支持多共识机 制（类 BFT 共识、Raft 共识等）。根据 2020 年的可信区块链评测，超过 6 成的 厂商都已经支持提供可选择多种共识机制的支持，可以满足不同的应用场景。 （3）智能合约 智能合约作为一种满足特定条件时可以自动执行的代码，能够提升区块链使 用的安全性和可信度。在合约体系方面，基于 Hyperledger Fabric 和以太坊强 大的生态，大部分联盟链都支持链码合约和 EVM 合约。另外，WASM 合约具备移 植容易、加载速度快、使用效率高和社区生态良好的特点，逐渐成为区块链合约 体系的新星。在合约语言类型方面，目前 Go 和 Java 两种语言是支持率最高的。 现在已经有超过 75%的链系统能够支持多种合约语言。 （4）分布式账本 分布式账本又称为共享账本，或者是分布式账本技术。分布式账本的核心参 与者通过 P2P 网络（Peer-To-Peer），也即对等网络进行数据复制。对等网络按 区块链赋能新基建领域应用白皮书 7 网络结构可以分类为：无结构网络、结构化网络、混合型网络。其中，无结构网 络虽然健壮性好、去中心化程度高，但是通信的冗余严重，且容易形成网络风暴， 如经典 Gossip 网络；结构化网络以去中心化程度为代价，并按照一定的策略维 护网络拓扑结构来提升通信效率，如类 DHT（Distributed Hash Table，分布式 哈希表）网络；而混合型网络则是一种相对折中的方案，平衡了通信的效率和去 中心化的程度。随着区块链使用规模的扩大，以及对通信效率和网络治理的需要， 混合型网络逐渐成为了行业主流的选择。 经过十多年的时间， 区块链技术不断升级演进， 其发展历程可分为三个阶段： （1）区块链 1.0 以比特币为应用代表，提供了一种去中心化、基于密钥的数字货币交易模式， 在保证安全性的同时降低交易成本，实现了互联网中直接的价值交换。其功能还 比较单一，应用场景有限。 （2）区块链 2.0 将智能合约引入区块链，交易功能更加强大，可以提高交易效率和速度。区 块链从单一功能的账本升级为一台世界计算机，可以开发各种各样的区块链应用。 （3）区块链 3.0 区块链技术进一步成熟和发展，与 5G、物 联网等技术相结合，广泛应用到 社会各行各业，通过其去中心化、不可篡改、可信共享等特点，提高整个社会的 运行效率和整体信任水平。 这三个阶段是相互促进、交替演进、平行发展的过程，随着区块链技术日益 成熟，各领域积极探索区块链应用价值，区块链落地项目呈百花齐放态势。依据 不同应用场景，区块链的开放性及去中心化程度的不同可以将区块链分成公有链、 联盟链、私有链三类： （1）公有链 公有链是指全网范围内任何节点都可获取信息、任何节点都能发送交易且交 易能获得有效确认、任何节点都能参与网络共识过程的区块链，适用完全去中心 开放的场景。 （2）联盟链 联盟链是指权限仅赋予特定的群体成员和有限的第三方，内部指定多个预选 区块链赋能新基建领域应用白皮书 8 的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定的区块链，适用分布 机构间应用场景。 （3）私有链 私有链是指系统权限由某个组织或者机构控制、参与的节点需具备一定资格、 参与节点需要经过严格审核的区块链，适用隐私要求较高场景。 2.2 区块链的“强基础设施”属性 区块链技术本质上是一种信任构建方案，解决了不依靠中心机构、在完全无 信任基础的前提下如何建立信任机制并完成社会价值转移的问题，可以改变现有 的社会价值转移方式。区块链技术作为数字经济的关键基础设施，大大加快数据 资产确权过程，进而赋予一切数据资源以价值，构建价值互联网，实现业务模式 的创新。结合区块链技术特征，围绕数据价值转移主要体现在： 数据共享：搭建 P2P 对等网络，使各方平等互认、相互协同工作，打破 信息孤岛，实现数据共享； 数据安全：去中心化分布式存储，防篡改特性，共识信任机制，通过哈 希算法，非对称加密算法和数字签名等技术保障数据安全； 数据可信：时序数据，时间戳精确到秒，所有数据可逆向追溯，各个环 节均可确认，举证与追责； 数据确权：备份在区块链网络上生成的数据均被定义权属关系，在数据 流转的过程中保护用户隐私。 2.3 区块链的“粘合剂”价值 区块链具有“不可篡改、可溯源”的特点决定了它具备在不同系统之间起到 “粘合剂”的作用。 （1）区块链的可信本质 区块链具有防止篡改、事中留痕、事后审计、安全防护等特点，使得基于区 块链技术的电子证据具有可信性和真实性。 以司法应用为例，由于当事人向法院提交的电子证据质量较差，如取证程序 不当、证据不完整、采集证据难等，导致电子证据在诉讼中的占比较低。而将区 区块链赋能新基建领域应用白皮书 9 块链与电子数据存证相结合，一方面可以降低电子数据存证成本，另一方面便于 电子数据证据认定的有效性，提高了电子证据在司法存证方面的诉讼效率。 （2）区块链的流通价值 区块链能够起到推动数据资产的有序流通和促进可信交易的作用。以工业互 联网为例，目前我国的实体经济由于制造业的传统生产要素，如劳动力、资金、 土地和能源原材料等供应的增长受限，导致企业的成本太高。通过区块链技术可 以将数据作为企业的关键生产要素，增加其参与价值创造和分配的力度。区块链 提升工业互联网数据标识解析、数据资源管理、数据可信交易等技术能力，能够 有效促进跨地域、跨时空和跨行业的数据资源汇聚，进一步加速工业企业的研发 设计、生产制造、经营管理和市场服务等全流程的智能化、数字化转型，推动先 进制造业和现代服务业的深度融合，形成新的经济增长点。 此外，由于运用区块链的所有参与者都只有对信息进行监督管理的权利，但 不能篡改删除记录，该特点可以让各方实现资源共享时，其价值转移流通的过程 更加公开透明和真实可信,使不同参与者在进行资源共享时能体现出价值变现化 和价值转移化。 （3）区块链的融合属性 区块链自带“融合”属性，其共识机制、数据隐私等可参与到其他数字技术 （如 5G、大数据、人工智能等）的数据增信和协调中。 在5G方面， 通过区块链技术鼓励社会资金投入到5G网络的共建共享等方向， 节约传统运营商的建设投入，也为频谱资源可信共享提供可信的技术支撑。 在大数据方面，区块链能够打破数据孤岛，构建一个数据共享的生态圈。利 用区块链的可溯源特性，使得数据质量真实可信，也使得大数据挖掘的有效性和 数据分析结果的正确性得到保证。 在人工智能方面，区块链能够为人工智能打下可信和可靠的数据基础。区块 链可以为人工智能提供安全的数据共享、分布式计算和可信任解释，还能为人工 智能提供更加合法的开放大数据库和可控、可追溯的监管框架。如，产品鉴定平 台，在运用区块链技术实现产品流通记录的真实和可溯源的基础上，再运用人工 智能实现产品的自动化追踪。 在工业互联网方面，区块链能够在工业制造和工业安全方面有很好的融合应 区块链赋能新基建领域应用白皮书 10 用。例如在工业制造领域，区块链将文件数据上链，同时通过智能合约来提升协 作效率。另外，在联盟链上的各相关方共同拥有一套分布式的信息账本，能记录 生产方、销售方、物流方等多方的有效状态信息，在供应链中可通过多维度的信 息可视化，对产业链上的冗余部分进行改善。为了从宏观和微观方面掌握供应链 信息，通过可视化实时监控产品生产状态，并通过把控供应链上、下游交易订单 的全生命周期流程，转变定制化的生产过程，实现柔性供应链的生产模式。又如 在工业安全领域，区块链可以应用在设备管理、访问控制、注册管理、运营状态 监控等四个方面。在原来的工业生产中，工业主体包括参与生产过程的企业、控 制人和混合多类型的机器设备。通过区块链的数字身份认证平台，运用智能合约 的方式实现实体与数字身份的一一对应关系，构建设备、机器和人的虚拟数字身 份 ID，确保工业产业链中各个主体可信安全的关系一致性，推动设备监控的运 营管理，并通过控制访问实现数据开放的隐私保护提供保障。此外，对于工业服 务业而言，区块链自带的追溯、信息采集、可信记录等功能，可构建全新的信任 机制，将金融生态中的各个主体的信息记录、信用记录、设备记录进行交汇共享。 由于信息的不可篡改性，可有效增强交易的透明性，降低信息不对称的风险，提 高交易的安全及可控性。 2.4 区块链在新基建的应用价值 随着区块链技术在各个领域的不断探索，目前业界培育出两种区块链新基建 的服务模式：基础链与公共服务平台。 图 2-1 区块链新基建形态 基础链作为提供区块链底层技术架构的基础设施，是由头部企业或行业组织 发起，由开源社区通过开源项目的形式运营。基础链分为公有链和联盟链。其中， 区块链赋能新基建领域应用白皮书 11 公有链方面，比特币和以太坊是国外的知名公有链，小蚁链、比原链和量子链等 在国内较为知名。公有链着重成为细分应用领域的基础设施，如以太坊和小蚁链 等可用于搭建分布式的应用服务。在联盟链方面，国外以 Hyperledger Fabric、 企业以太坊 Quorum 和 Ripple 等知名企业级联盟链为代表，国内以百度超级链 XuperChain、京东 JD Chain 和腾讯 TrustSQL 等为代表。近几年，我国企业级的 联盟链发展迅速，弥补了国内区块链底层核心技术的缺失。 区块链公共服务平台作为提供区块链技术支撑服务的基础设施，主要通过领 军企业自建或者通过行业组织建设为主。区块链公共服务平台主要是为了解决目 前区块链应用开发和部署的高成本问题。通过将区块链技术架构嵌入云平台，充 分运用云服务基础设施的优势，以互联网的形式为开发厂商提供公共区块链的资 源环境。在企业层面，主要有腾讯区块链 TBaaS 平台、百度智能云 BaaS 平台、 京东智臻链 BaaS 平台等。在行业组织层面，区块链服务网络发展联盟主导的区 块链服务网络 BSN 于 2020 年正式发布并公测。此外，工信部开始建设面向区块 链创新应用的工业互联网公共服务平台。目前，国内区块链公共服务平台不仅能 基本适配联盟链底层框架，还能面向国内用户提供基于联盟链的应用服务。公共 服务平台也能适配公有链，比如 BSN 和度小满 BaaS 平台均支持以太坊等。 在区块链技术服务的实践中，逐渐体现了该技术的应用价值。特别是在新基 建的应用中，具有以下的价值： （1）数据安全 伴随大数据应用服务的进一步提升，设备 系统存在漏洞的新闻也不断出现， 数据被盗取的风险也逐渐增大。区块链技术的使用，不仅可以通过分布式的数据 库，采用安全可靠的传输协议，实现数据从生成、传输、存储到使用的整个过程 留下痕迹且不可篡改，进而保证数据的真实性、唯一性和可追溯性；还可以通过 设备登陆的 ID 认证、传输数据和操作命令加密等方式，显著提升在“新基建应 用”中的数据安全和可靠性。 如工业互联网场景下，在数据确权、确责和交易等过程，应用区块链技术不 仅能够解决工业设备从注册监管、访问控制、监控状态到数据可信传输等问题， 而且能够解决系统平台可控管理、产品质量跟踪和供应链管理等问题，从而在数 据安全的前提下，推动数据资产流通的有序性和交易的可靠性。 区块链赋能新基建领域应用白皮书 12 （2）数据共享 为了能有效调动产业链的上、下游共同参与“新基建”的积极性，具有分布 式和可信协同特点的区块链技术，在搭建可信、安全、可追溯和透明的共建共享 服务平台方面具有天然的优势。 如轨道交通场景下，利用区块链的不可篡改特性，辅助轨道交通运营主体的 技术升级，能够实现跨区域的通票覆盖，协助不同城市的地铁运营公司从该链上 获取相应乘车的区段和价格，从而实现了自动秒级结算功能，有效地解决了跨城 出行异地票务结算的难题。通过典型案例让更多的轨道交通和其他“新基建”运 营主体作为借鉴，从而更加积极地参与轨道交通联网的建设，最终实现“一票通” 的全国通票运营。 （3）数据开放 区块链技术具有保障数据安全和确保隐私的独特优势，不仅利于促进数据的 可信开放共享，还能打破各领域、各主体的“数据孤岛”，实现跨机构间的数据 有序流动、数据共享和数据定价，进一步营造数据的“新生态”。 如新能源汽车充电桩场景下，由于目前不同的充电桩没有互联互通，再加上 充电桩的布局差和运营能力弱等问题，我国充电桩的平均使用率小于 10%，大部 分充电桩的运营主体处于亏损经营状态。区块链技术的不可篡改特性不仅能够打 消充电桩运营商、新能源汽车租赁运营商、停车场和消费者等多个参与方的“隐 私”顾虑，还能通过建设充电桩“联盟链”的方式推进数据的共享和透明的实时 记账，最终实现跨平台充电桩和私有桩的共享共用，进一步促进充电桩产业的有 序发展。 （4）降本增效 通过应用区块链技术，能够起到降低运营成本的作用，主要体现在以下方面： 降低项目资金管理成本：各个参与方可充 分利用区块链的分布式存储、 点对点传输、共识机制、算法加密、智能合约等先进的技术特性，推进 “新基建”项目的预算管理、项目人员管理、合同管理和资金支付等功 能的使用，降低项目管理成本。 降低项目运营成本：为了构建覆盖整个数据中心的可信数据监测与采集 网络，可以通过利用区块链技术的不可篡改和协同共识的特性，将数据 区块链赋能新基建领域应用白皮书 13 中心各个环节的信息进行检测和整合，最终降低实际运营成本。 降低项目的沟通和信息传达的成本：区块链网络能够改变原有的条块管 理和现有的服务模式，改善部门之间的协同、优化业务流程、降低部门 之间的沟通和信息传达的成本，从而达到提升管理效率的作用。 3.区块链赋能新基建领域应用 3.1 支柱基础设施应用 3.1.1 5G 云网融合：区块链+动态频谱共享 在无线电频谱承载的业务中，既有公众移动通信、广播电视等面向人们日常 生活的业务，也有民航、铁路、气象等涉及生命安全和公益性的业务，更有军事 国防、抢险救灾等涉及国家安全的业务。不同业务对服务质量、安全性、频段带 宽等的需求不同，从而极大地增加了频谱共享系统的复杂度。同时，考虑频谱资 源的特殊性，频谱的拍卖与使用离不开无线电管理部门的监管和行政干预。因此， 在频谱区块链体系架构设计过程中，既要考虑国家无线电管理部门的行政审批与 监管，又要考虑专用网运营部门、移动运营商、广播电视运营商以及其他相关专 用部门等多方参与的特点，并不是完全的无中心化。此外，部分业务对频谱安全 的要求非常高，为了实现频谱资源的快速监管和高效共享，需要采用联盟链与私 有链相结合的、包含行政监管与市场自由竞争的分级异构混合区块链体系架构方 案。在此基础上，考虑频谱共享的实际需求，分层、分模块优化区块链技术。如 对频谱区块链的数据结构、存储方式和共识机制等进行重新设计与优化。 频谱区块链要实现频谱、信息资产的流通和转移，其系统架构设计应考虑可 用性、有效性和安全性的需求。为此，可采用基于联盟链和私有链的混合系统架 构，并遵循严格的用户准入认证机制。频谱共享系统涉及范围大，并且可能存在 不同运营商之间的跨运营商交易，适合按多层次的区块链进行设计。在跨区频谱 服务场景部署不同运营商的主链，在主链上完成跨区和跨运营商服务，如跨区和 跨运营商的身份认证、资产转移、频谱交易和数据交互等。在局部区域内部署局 部区域子链和授权专用频段子链，局部区域子链主要服务于单个区域内的区块链 应用，如点对点的频谱交易、频谱合约和物联网中数据上传通道的获取等，授权 区块链赋能新基建领域应用白皮书 14 专用频段子链主要服务于授权专用频段的频谱出租、频谱安全保护等。运营商主 链与局部区域子链构成侧链关系，局部区域子链通过侧链协议与运营商主链进行 资产转移和频谱资源租赁；运营商主链与授权专用频段子链构成互联链关系，两 者之间可以进行频谱出租/租赁和资产结算。不同区域间的子链根据通道状况及 功能需求实现与主链的灵活互联或解列，完整的运营商主链下可以存在多个区域 的不同子链，子链之间并不直接进行数据交互，所有的数据交互必须经网络安全 防护设备（如防火墙）接入主链，由主链完成数据交互。同时， 子链与子链之间、 子链与主链之间、主链与主链之间的运行安全性互不影响。基于以上原则，频谱 区块链整体设计模型如图 3-1 所示。 图 3-1 频谱区块链整体设计模型 区块链是一种链式数据库结构，随着应用时间的增长，公共账本的数据量会 越来越大，在实际应用中并不需要每个参与的网络节点都保存完整的数据账本。 因此，应根据实际应用场景有选择性地进行网络节点的归类。考虑主链与子链上 节点的不同应用需求以及节点参与区块链不同的认证方式，将频谱区块链网络节 点划分为全节点、中转节点和轻节点 3 种类型。其中，全节点一般由频谱网络内 的主要参与方组成，如电信运营商，要求其具备完整的账本记录及共识能力，可 以完成数据的验证和同步功能，拥有网络内最好的通信资源。中转节点一般由频 谱网络内的基础设施组成，如局部区域内的通信基站，要求其具备数据需求的收 集和转发能力，可完成辖区内数据的采集和分发功能，提供网络内其他参与方互 动信息的中转分发功能，拥有良好的通信资源。轻节点一般由频谱网络内的终端 设备组成，如移动电话、民用无人机等，一般具备各类应用的入口功能和完成简 区块链赋能新基建领域应用白皮书 15 化认证协议的能力，完成原始数据的采集、上传，接受网络内其他参与方的互动 信息，不具备区块链数据的存储能力，仅存储相邻节点地址信息和区块头信息， 拥有较好的通信资源。 3.1.2 工业互联网：区块链+工业安全 近来工业互联网发展迅速，但相对全国工业企业规模及工业设备保有量而言， 仍然是一个非常小的数字。在工业互联网的发展中存在着如下的核心痛点： 网络安全问题：工业企业为了实现管理和控制的一体化，实现生产和管 理的高效率、高效益，将 IT/OT 技术进一步深度融合，在拓展了工业控 制系统发展空间的同时，也带来了一系列的工业网络安全问题，这类安 全问题不仅影响数据和业务的安全性，还可能影响工业设备的功能安全， 影响工业生产的连续性，甚至影响环境安全和人身安全。 控制安全问题：随着工业互联网业务、平台、设备、用户的多样性不断 丰富，传统的网络安全边界加速瓦解，出险防护不严、存在漏洞等问题， 导致企业内网安全性低，容易被作为跳板渗透到工业系统控制层。传统 的边界安全架构无法满足工业互联网时代的安全需求，需要重新审视边 界安全架构的认知盲点，构建全新的安全架构去解决企业的问题。 数据安全问题：工业互联网的核心是要形成统一的设备管理及数据管理 体系，设备运行数据、生产数据、订单数据等数据会以数据汇聚的形式 上报至所接入的工业互联网云平台，工业互联网数据汇聚过程中所涉及 的数据安全、数据可信、数据隐私保护等问题，让企业对涉及技术和商 业秘密敏感数据的安全保护十分担忧，担心生产线联网会增加数据泄露 的风险，即便是工业生产设备互联互通能够为企业带来各种好处，企业 仍然持观望态度，数据共享意愿不强。 区块链赋能新基建领域应用白皮书 16 图 3-2 基于区块链的工业互联网组网结构 区块链在工业互联网的应用核心在于解决工业企业之间的数据安全共享问 题，以及工业互联的可信、安全控制问题。区块链技术结合物联网打造一体化数 据安全网关设备，运行嵌入式 Linux 系统，在其上运行区块链 Dapp(分布式应用 程序)，实现现场设备的控制逻辑。数据采集和脱敏过程严格遵守工业现场安全 要求，并对企业公开透明，数据只能写入区块链和云平台，解决数据源头污染问 题和数据流出风险。通过 SDN(软件定义网络)实现数据的安全访问，保障在工业 现场的数据流、控制流和信息流的数据安全访问，避免额外的安全问题。 3.2 配套基础设施应用 3.2.1 车联网：区块链 +异构交通网传输 实时路况信息分享是智慧交通业务（简称 ITS）的重要功能，在实践操作中 主要面临以下问题： 由于网络投资成本的制约，单个网络运营商的网络覆盖率普遍不足，导 致基于单个网络运营商的 ITS 业务的响应速度和响应效率低； 缺乏有效的激励机制以吸引司机分享实时路况信息，用户参与度会低； 路况信息具有高即时性和高不确定性等特征，需要提供有效机制来确保 用户获得真正有用的信息，并协助用户能从获得的分享数据中做出有效 区块链赋能新基建领域应用白皮书 17 决策等。 利用区块链技术特性，能有效解决实时路况信息分享问题，提升 ITS 数据分 享能力。 图 3-3 区块链在 ITS 的应用 ITS 提供商 A、B 和 C 分别依赖于通信网络 A、B 和 C。ITS 提供商 A、B 和 C 组成一个物联网区块链。通过这一物联网区块链，ITS 业务提供商可以相互协作 为用户提供 ITS 业务，同时，用户作为普通的参与者，也可以生产和消费实时路 况信息。 网络运营商、ITS 提供商之间的合作，可以解决 ITS 业务的覆盖面、响应速 度和效率问题。同时，物联网区块链还可以提供记账与支付能力，使得普通用户 成为实时路况消息的生产者和消费者，并能从中获得报酬，从而产生激励。物联 网区块链的信任机制，可以提升分享数据的可信度，并提升普通用户的相关决策 能力。 3.2.2 新能源：区块链 +充电桩共享 电动汽车产业在实现跨越式发展的同时，也面临着巨大的挑战。一方面，电 动汽车大规模接入，导致电网负荷增长，峰谷差加剧，控制难度加大； 另一方面， 现有充电基础设施建设及运营模式与电动汽车发展不协调，普遍存在重视电动汽 车，不重视充电桩，造成车多桩少、有车无桩的现象十分严重。此外，电动汽车 区块链赋能新基建领域应用白皮书 18 车主们外出时，如果要寻找公共充电桩