物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈融合技術(shù)研究綜述

吳明娟 陳書義 邢濤 劉海濤

摘 要：針對近年來出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈研究熱潮，提出了物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合技術(shù)，實現(xiàn)兩者技術(shù)優(yōu)勢互補，建立安全可信和跨行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，具有巨大的市場前景。首先簡要給出了物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈產(chǎn)生背景、技術(shù)特點、發(fā)展現(xiàn)狀及面臨問題，在此基礎(chǔ)上，分析兩者融合帶來的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?。其次闡述物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的學術(shù)研究、技術(shù)發(fā)展、國內(nèi)外標準和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景，分析了兩者融合在回歸物理世界、安全可信、生態(tài)體系和商業(yè)模式方面的創(chuàng)新，及技術(shù)和商業(yè)模式上面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；區(qū)塊鏈；物理世界；安全可信；生態(tài)體系

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）08-00-04

0 引 言

1999年，麻省理工大學首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，主張將RFID射頻識別技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)產(chǎn)品信息在全球范圍內(nèi)的識別和管理，形成物聯(lián)網(wǎng)。這是物聯(lián)網(wǎng)首次被提出，它強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)用來標識、連接物品的特征。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵不斷演化發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻識別、機器對機器等感知技術(shù)，以及低功耗無線網(wǎng)絡(luò)、低功耗無線廣域網(wǎng)技術(shù)等通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等具有緊密聯(lián)系。國家標準GB/T 33745—2017《物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語》中將物聯(lián)網(wǎng)定義為通過感知設(shè)備，按照約定協(xié)議，連接物、人和信息系統(tǒng)[1]，實現(xiàn)對物理世界和虛擬世界的信息進行處理并作出反應(yīng)的智能服務(wù)系統(tǒng)，其中，物即物理實體。定義表明，物聯(lián)網(wǎng)在信息世界中建立了與物理世界目標對象的鏡像。國家標準GB/T 33474—2017中給出了物聯(lián)網(wǎng)的概念模型和系統(tǒng)參考架構(gòu)、實體及接口等[2]，這些標準的提出在業(yè)內(nèi)形成了統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)概念和系統(tǒng)框架，為物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在《物聯(lián)網(wǎng)感知社會論》中提到，物聯(lián)網(wǎng)是面向?qū)嶓w世界，以感知互動為目的，以社會化屬性為核心，關(guān)注實體世界的事件，超越智能化、超越互聯(lián)網(wǎng)，建立在智能化和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的物理與信息深度融合的全新體系。物聯(lián)網(wǎng)是人類社會螺旋發(fā)展的再次回歸，是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，是第四次工業(yè)革命的核心支撐[3]。

1 物聯(lián)網(wǎng)背景介紹

物聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)，逐漸融入我們的生活中。近年來，車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療健康、家居、可穿戴等消費市場更加活躍，物聯(lián)網(wǎng)與其他前沿技術(shù)不斷融合。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)布局和生態(tài)構(gòu)建正在全球加速展開，大批IT國際巨頭進軍物聯(lián)網(wǎng)。早前，亞馬遜、微軟、英特爾等布局物聯(lián)網(wǎng)、云平臺和車聯(lián)網(wǎng)等，2017年

戴爾宣布3年投資10億美元用于發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，SAP宣布

20億歐元投資物聯(lián)網(wǎng)。我國的制造企業(yè)、終端、電信運營商、平臺廠商加大力度整合芯片、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和平臺服務(wù)，積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。其中包括百度、阿里在建的物聯(lián)網(wǎng)云平臺，華為中興通訊積極推進NB-IoT，以及華為LiteOS操作系統(tǒng)等。我國在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、物流、健康養(yǎng)老、交通、安防等行業(yè)創(chuàng)新示范應(yīng)用水平不斷提升，形成一批成熟運營服務(wù)平臺和商業(yè)模式。IDC預(yù)估2021年物聯(lián)網(wǎng)終端安裝數(shù)量將高達361億個，全球物聯(lián)網(wǎng)支出到1.1萬億美元。

物聯(lián)網(wǎng)面向的是物理世界，其具有海量終端、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、數(shù)據(jù)量大、管理復(fù)雜等特點，通常依靠單一的技術(shù)無法解決，因此物聯(lián)網(wǎng)需要跨技術(shù)和領(lǐng)域的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)最本質(zhì)的區(qū)別在于，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)大多來源于人為輸入，而物聯(lián)網(wǎng)通過感知設(shè)備獲取來自物理世界的感知數(shù)據(jù)，這些感知數(shù)據(jù)建立了物理世界與信息世界的對應(yīng)關(guān)系，比如腕表采集的人體體征信息、家居系統(tǒng)中煙感、光感設(shè)備采集的煙濃度、光強度等信息，這些感知獲取的信息來自客觀的物理世界，與人類生產(chǎn)生活緊密相關(guān)。因此，物聯(lián)網(wǎng)比以往任何時候，更加需要保證數(shù)據(jù)安全和隱私。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和隱私問題包括如何保證數(shù)據(jù)來自真實可靠感知設(shè)備、數(shù)據(jù)在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)時不被篡改、數(shù)據(jù)在不被非法訪問和竊取等，這些問題較大阻礙了物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用發(fā)展。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)碎片化應(yīng)用較多，物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)建設(shè)和行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)階段相對孤立，系統(tǒng)之間融合應(yīng)用還未完全展開，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)的潛在價值尚未被充分挖掘出來。

1.1 區(qū)塊鏈背景介紹

區(qū)塊鏈是2008年由中本聰提出，它是以比特幣為代表的數(shù)字加密貨幣的核心支撐技術(shù)，區(qū)塊鏈的核心技術(shù)包括分布式賬本、共識機制、智能合約和密碼學等。它的核心優(yōu)勢是去中心化，通過運用數(shù)據(jù)加密、時間戳、分布式共識和經(jīng)濟激勵等手段，在節(jié)點間無需互相信任的分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)點對點的交易、協(xié)調(diào)與協(xié)作[4]。目前，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的研究和應(yīng)用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。由于區(qū)塊鏈具有的去中心化信用、不可篡改和可編程等特點，使得區(qū)塊鏈具有廣闊的應(yīng)用前景。區(qū)塊鏈技術(shù)將會經(jīng)歷以加密貨幣體系為特征的區(qū)塊鏈1.0模式，以可編程金融系統(tǒng)為主要特征的區(qū)塊鏈2.0模式，以可編程社會為主要特征的區(qū)塊鏈3.0模式，目前區(qū)塊鏈應(yīng)用還處于區(qū)塊鏈2.0模式前期[5]，區(qū)塊鏈技術(shù)已成功應(yīng)用于數(shù)字加密貨幣，且未來在經(jīng)濟、金融、社會系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，許多國家和政府也開始探索區(qū)塊鏈應(yīng)用。日本是全球首個對虛擬貨幣立法的國家，目前以日元計價的比特幣交易約占總交易量的一半，區(qū)塊鏈應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域也較多。英國較早布局區(qū)塊鏈，2016年由英國政府發(fā)布《超越區(qū)塊鏈》報告。2017年美國知名企業(yè)如微軟、沃爾瑪、IBM等開始積極布局區(qū)塊鏈技術(shù)研究，探索在食品安全、供應(yīng)鏈物流和區(qū)塊鏈平臺等應(yīng)用，2017年澳大利亞政府將區(qū)塊鏈納入國家數(shù)字化戰(zhàn)略。近兩年，我國的區(qū)塊鏈企業(yè)數(shù)量急劇增多，2018年，工業(yè)和信息化部信息中心發(fā)布了《2018中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)白皮書》[6]，該白皮書深入分析了我國區(qū)塊鏈技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和特點，深入闡述了區(qū)塊鏈在金融領(lǐng)域和實體經(jīng)濟的應(yīng)用落地情況，并對產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢進行了展望。截止到2018年3月底，我國以區(qū)塊鏈為主營業(yè)務(wù)的區(qū)塊鏈公司數(shù)量達456家，覆蓋硬件制造、基礎(chǔ)設(shè)施、安全服務(wù)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)等，其中金融行業(yè)應(yīng)用服務(wù)的公司數(shù)量達到86家，主要為實體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用服務(wù)公司數(shù)量達到109家?？梢娢覈鴧^(qū)塊鏈企業(yè)在服務(wù)實體經(jīng)濟超過金融行業(yè)，其比例占總企業(yè)數(shù)的23.9%。白皮書也指出，區(qū)塊鏈存在的合規(guī)性風險和技術(shù)風險。技術(shù)層面的風險包括攻擊、私鑰和終端安全、共識機制安全等。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的巨大應(yīng)用前景

經(jīng)上述研究發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈各自的優(yōu)勢可實現(xiàn)互補，兩者融合具有技術(shù)可行性，同時也將催生巨大的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

物聯(lián)網(wǎng)連接物理世界，其應(yīng)用場景豐富，物聯(lián)網(wǎng)為區(qū)塊鏈引入了來自實體世界的真實數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)上鏈將擴展海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用空間并挖掘出數(shù)據(jù)背后的巨大價值，真正發(fā)揮出區(qū)塊鏈對實體世界的推動作用。因此，物聯(lián)網(wǎng)的引入將充分體現(xiàn)區(qū)塊鏈服務(wù)實體經(jīng)濟的重要價值。

同時，區(qū)塊鏈自身具備防篡改的優(yōu)勢，從根本上解決物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私問題，在此基礎(chǔ)上，依靠區(qū)塊鏈的智能合約、授權(quán)機制、激勵機制等，大大拓展物聯(lián)網(wǎng)的多種行業(yè)內(nèi)部和跨行業(yè)應(yīng)用，從而為實現(xiàn)安全可信、多行業(yè)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供強大的技術(shù)支撐。因此，融合物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)，不僅能解決物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中面臨的數(shù)據(jù)安全和隱私、跨行業(yè)等難點問題，而且未來將對各個行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生根本性變革，具有巨大的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的研究近展

近幾年來，國內(nèi)外政府機構(gòu)、學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界在物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的學術(shù)研究、標準和行業(yè)應(yīng)用已逐漸萌芽，并迅猛發(fā)展。

學術(shù)研究方面，2017年中國電子技術(shù)標準化研究院聯(lián)合無錫市經(jīng)信委發(fā)布了《中國區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用藍皮書》[7]，深度剖析區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)的融合模式，以及融合在環(huán)保、醫(yī)療、智能制造、供應(yīng)鏈管理、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用場景。眾多學者開始探討兩者融合技術(shù)和應(yīng)用。丁慶洋分析了利用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)解決B2C電商平臺信息追溯和防偽問題[8]，并給出了設(shè)計模型和應(yīng)用場景，馬昂等分析了物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的應(yīng)用場景[9-10]，張健強等分析了區(qū)塊鏈共識機制和賬本在兩種通信架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用架構(gòu)設(shè)想[11]。葉小榕設(shè)計出利用物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈及智能合約的供應(yīng)鏈原型系統(tǒng)[12]。羅松介紹區(qū)塊鏈給物聯(lián)網(wǎng)帶來的機遇和挑戰(zhàn)[13]。趙明慧設(shè)計出基于區(qū)塊鏈的社會物聯(lián)網(wǎng)框架，解決社會物聯(lián)網(wǎng)的安全和交易問題[14]。梅穎等利用區(qū)塊鏈技術(shù)解決物聯(lián)網(wǎng)訪問控制、隱私保護和應(yīng)用安全問題[15-16]。

物聯(lián)網(wǎng)標準化方面，我國發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)標準化白皮書》

（2016版）[17]，研究國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)標準化進展，包括國際標準組織IEEE，ISO，ETS，ITU-T，3GPP，3GPP2等。ISO主要針對物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及安全等進行研究；ITU-T與ETSI專注于泛在網(wǎng)總體技術(shù)研究，但二者的側(cè)重角度不同，ITU-T從泛在網(wǎng)的角度出發(fā)，而ETSI則是以M2M的角度對總體架構(gòu)開展研究；3GPP和3GPP2是針對于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面進行研究，IEEE針對設(shè)備底層通信協(xié)議開展研究。我國針對物聯(lián)網(wǎng)標準化組織包括國家物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)標準工作組、電子標簽標準工作組、傳感器網(wǎng)絡(luò)標準工作、生物特征識別分技術(shù)委員會、多媒體語音視頻編碼以及公安、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和環(huán)保各行業(yè)應(yīng)用標準工作組，這些工作組它們各自側(cè)重點不同。

區(qū)塊鏈標準化方面，許多國內(nèi)外標準組織包括ISO，ITU-T，IETF，IEEE等均已開展區(qū)塊鏈及其與物聯(lián)網(wǎng)融合的標準化工作。其中，ITU-T啟動了分布式賬本的總體需求、安全以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究。2017年3月，中國聯(lián)通聯(lián)合眾多公司和研究機構(gòu)在ITU-T SG20 成立了全球首個物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈標準項目，定義去中心化的可信物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺框架。ISO TC 307區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)委員會開展區(qū)塊鏈制定，目前已經(jīng)有8項標準項目正在開展。IETF討論區(qū)塊鏈的互聯(lián)互通標準，IEEE建立了區(qū)塊鏈應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)下的框架標準。國內(nèi)CCSA TC10啟動物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈子項目組，負責區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)及其涵蓋的智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用，在TC1下啟動區(qū)塊鏈行業(yè)標準制定。數(shù)據(jù)中心聯(lián)盟于2016年12月1日成立可信區(qū)塊鏈工作組，包括中國聯(lián)通、中國電信、騰訊、華為、中興通訊等30多家單位組成。

另外，國內(nèi)外知名的企業(yè)和研究機構(gòu)針對物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合研究逐漸興起。騰訊、京東和華為針對區(qū)塊鏈技術(shù)分別發(fā)布了《騰訊區(qū)塊鏈方案白皮書》[18]《京東區(qū)塊鏈技術(shù)實踐白皮書（2018）》[19]《華為區(qū)塊鏈白皮書》[20]，這些白皮書中均將物聯(lián)網(wǎng)作為區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景，根據(jù)企業(yè)總體優(yōu)勢闡述其在區(qū)塊鏈的布局，騰訊的目標是打造企業(yè)級區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺，京東闡述以服務(wù)平臺為目標，利用區(qū)塊鏈實踐進行跨主體協(xié)作的業(yè)務(wù)，華為推出云區(qū)塊鏈服務(wù)BCS，打造典型的“應(yīng)用+區(qū)塊鏈平臺+硬件”三位一體軟硬結(jié)合的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈底層融合技術(shù)引起國內(nèi)外企業(yè)的關(guān)注。2014年在德國誕生的數(shù)字虛擬貨幣IOTA（埃歐塔）是面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的區(qū)塊鏈技術(shù)，通過一種創(chuàng)新的分布式Tangle賬本、DAG結(jié)構(gòu)滿足物聯(lián)網(wǎng)之間的互操作性和資源共享需求。國內(nèi)針對物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合技術(shù)也開始蓬勃發(fā)展，2017年提出的“六域鏈”（Six Domain Chain）針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用生態(tài)的復(fù)雜需求等，在P2P通信、加密算法、共識算法、市場化共識激勵、去中心化DApp等底層技術(shù)方面進行了充分的優(yōu)化設(shè)計，建立了適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用生態(tài)的公有鏈，推進區(qū)塊鏈服務(wù)實體經(jīng)濟的探索實踐。2018年5月，中國、加拿大來自物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、金融等不同領(lǐng)域的專家聯(lián)合發(fā)起創(chuàng)立“中加物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院”推進相關(guān)的研究和應(yīng)用。

國內(nèi)外眾多企業(yè)開展了物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的行業(yè)應(yīng)用，比如在漁業(yè)、食品溯源、金融、能源等領(lǐng)域，表明區(qū)塊鏈作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)廣受認可。如在漁業(yè)領(lǐng)域，慶漁堂公司采用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)幫助農(nóng)民進行水質(zhì)監(jiān)控，降低種養(yǎng)過程中的風險，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技授信貸款、農(nóng)業(yè)科技保險、供應(yīng)鏈溯源、農(nóng)產(chǎn)品溯源及品牌營銷等。在食品安全溯源領(lǐng)域，食品安全區(qū)塊鏈實驗室Akte致力于打造基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)的食品防偽溯源生態(tài)，通過打通物聯(lián)網(wǎng)智能終端的信息采集與區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)鏈路，保障食品可溯源和信息真實可信。金融方面，感知集團通過物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈融合技術(shù)，致力于實現(xiàn)客觀可信的基于企業(yè)不動產(chǎn)貨品的信用評級、貸款、融資、保險服務(wù)等。能源領(lǐng)域，澳大利亞Origin Energy，英國BP，日本東京電力公司，荷蘭殼牌和德國Innogy公司宣布建設(shè)能源區(qū)塊鏈項目，并提供分布式能源點對點交易、碳證交易、融資服務(wù)。

3 物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的創(chuàng)新與挑戰(zhàn)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合帶來的創(chuàng)新

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合將推動技術(shù)跨越融合和實現(xiàn)安全可信，促進行業(yè)生態(tài)體系建立及商業(yè)模式創(chuàng)新。

（1）物聯(lián)網(wǎng)為區(qū)塊鏈提供更多落地的應(yīng)用場景以及物理世界的支撐，兩者融合可創(chuàng)新性回歸到解決物理世界的現(xiàn)實問題。物聯(lián)網(wǎng)連接的是物與物、物與人，這些連接的對象是客觀存在的。根據(jù)行業(yè)和應(yīng)用場景的不同，物聯(lián)網(wǎng)采用功能、形態(tài)、需求各異的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端采集來自醫(yī)療健康、家居、交通、物流、工業(yè)等行業(yè)的數(shù)據(jù)，從而提供來自這些行業(yè)以及細分領(lǐng)域的真實數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)上鏈給區(qū)塊鏈的應(yīng)用不斷注入新鮮的血液，可不斷擴大區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場景，同時融合區(qū)塊鏈技術(shù)幫助解決物理世界的現(xiàn)實問題，從而服務(wù)實體經(jīng)濟。當前，區(qū)塊鏈不僅應(yīng)用在金融系統(tǒng)中，越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域來自非金融領(lǐng)域，特別是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，例如車聯(lián)網(wǎng)、能源、醫(yī)療領(lǐng)域等。

（2）區(qū)塊鏈解決物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全和隱私問題，創(chuàng)新性建立了物聯(lián)網(wǎng)去中心化、可信任、隱私保護的機制和能力。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來自物理世界，它是物理世界的客觀鏡像，這些數(shù)據(jù)的安全性直接關(guān)系到物理世界的安全性，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)被惡意竄改、數(shù)據(jù)被違規(guī)訪問等問題時，其產(chǎn)生的災(zāi)難性后果比虛擬世界更嚴峻，因此物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用安全方面問題亟需解決。區(qū)塊鏈本身具有的分布式、去中心化、數(shù)據(jù)加密、時間序列、共識機制等屬性，可保證數(shù)據(jù)不被篡改，以及利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的安全訪問機制，從技術(shù)上解決物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和隱私問題，從而保障客觀數(shù)據(jù)的真實可靠、可用性和隱私保護能力，有利于物聯(lián)網(wǎng)真正大范圍的推廣應(yīng)用。

（3）與行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，以區(qū)塊鏈的智能合約為技術(shù)支

撐，創(chuàng)新性建立物聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)應(yīng)用生態(tài)體系。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不僅僅是單個行業(yè)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸和分析控制，更需要建立一個龐大的生態(tài)服務(wù)體系。物聯(lián)網(wǎng)本身也是一個跨技術(shù)、多個主體共同協(xié)作的系統(tǒng)級應(yīng)用，需要設(shè)備入網(wǎng)者、服務(wù)提供者、運營管理者、目標客戶、目標對象所有人等多個主體之間合作和共享，同時，物聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)不再是單一的內(nèi)容服務(wù)，而是多元化、種類繁多、不斷演進的生態(tài)服務(wù)體系，利用智能合約機制能建立這些數(shù)據(jù)之間以及映射出的主體之間的關(guān)系，并基于主體之間的合約腳本，給不同主體提供嶄新的網(wǎng)絡(luò)化、具有社會化屬性、以及不斷演進的服務(wù)和體驗。如基于區(qū)塊鏈的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)不再是單一的農(nóng)作物生長監(jiān)控、食品溯源，更多的服務(wù)是農(nóng)業(yè)信用、農(nóng)業(yè)保險、農(nóng)產(chǎn)品交易、農(nóng)資租賃等。在基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療健康物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)不僅包括健康監(jiān)測、藥品溯源、醫(yī)廢管理等，還能提供精準的人壽保險、社會保障、居家養(yǎng)老、遠程醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)療器械租賃等。

（4）結(jié)合區(qū)塊鏈的共識機制和激勵機制，它將給物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用帶來創(chuàng)新性的商業(yè)模式。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享和服務(wù)之所以還不夠普及，一方面受制于技術(shù)集成創(chuàng)新成熟度，另一方面也缺乏良好商業(yè)模式推動，特別是在一些重要的消費行業(yè)，包括供應(yīng)鏈金融、農(nóng)業(yè)、食品安全、能源、電動汽車共享租賃等。物聯(lián)網(wǎng)作為推動共享經(jīng)濟、實現(xiàn)零邊際成本社會的重要動力，還需要借助一定的激勵機制和商業(yè)模式。由于物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)跨領(lǐng)域的生態(tài)體系，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)備提供商、軟件服務(wù)商、運營管理方、多種類用戶之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，需要在他們之間建立良好的數(shù)據(jù)提供、服務(wù)獲取、交易確認和付費機制等。區(qū)塊鏈為物聯(lián)網(wǎng)多方主體參與貢獻和交易提供了去中心化平臺并利用其共識機制和激勵制度，提倡做出貢獻的主體可獲取相應(yīng)額度報酬，這種機制將鼓勵和帶動更多的主體參與到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，實現(xiàn)實體流、信息流與資金流的三流合一，高效解決跨行業(yè)、深層次的社會問題。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合面臨的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合將面臨技術(shù)和商業(yè)模式兩個方面的挑戰(zhàn)：

（1）技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

經(jīng)過近年來國內(nèi)外在傳感技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在體系架構(gòu)、操作系統(tǒng)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、軟件平臺等技術(shù)方面逐漸成熟，國內(nèi)外基礎(chǔ)技術(shù)的標準體系已逐步建立，標志著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展走向成熟。而區(qū)塊鏈出現(xiàn)時間較短，普遍認為是處于區(qū)塊鏈2.0模式前期，國內(nèi)外標準化還處于起步階段，區(qū)塊鏈應(yīng)用行業(yè)和技術(shù)型企業(yè)還相對較少，區(qū)塊鏈應(yīng)用也不時會出現(xiàn)一些安全漏洞。盡管如此，以比特幣為代表的區(qū)塊鏈掀起了一股熱潮，很多企業(yè)和專家學者看好物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合技術(shù)可行性。在《藍皮書》[7]中給出了基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的架構(gòu)，在各自原有技術(shù)架構(gòu)上進行演進，建立了兩者融合的參考系統(tǒng)架構(gòu)。不過，在區(qū)塊鏈技術(shù)路線中，以往比特幣的技術(shù)不適合應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)上。因此，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合還存在許多技術(shù)問題有待研究。如何使區(qū)塊鏈通過高效率、低資源占用率、高安全的方式實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中多方交易、海量終端、訪問控制、隱私保護的應(yīng)用需求，以及如何將物聯(lián)網(wǎng)終端、軟件協(xié)議、系統(tǒng)平臺與區(qū)塊鏈的技術(shù)融合，如何將共識機制、智能合約等區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用融合等問題還需要進一步探索。

（2）商業(yè)模式方面的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)應(yīng)用已初步萌芽，目前也有大量的國內(nèi)外知名企業(yè)開始布局物聯(lián)網(wǎng)并進行市場化運行，在物聯(lián)網(wǎng)的可穿戴設(shè)備、智能家居、共享單車、醫(yī)療服務(wù)、共享電動汽車租賃、停車管理等領(lǐng)域都均有規(guī)模化企業(yè)應(yīng)用。由于區(qū)塊鏈為數(shù)據(jù)提供更加安全的交互平臺，物聯(lián)網(wǎng)為區(qū)塊鏈提供了來自物理世界的數(shù)據(jù)和應(yīng)用空間，他們綜合起來將產(chǎn)生以信任為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)模式，實現(xiàn)多種主體之間跨平臺交易，而不必擔心數(shù)據(jù)安全問題，從而打通業(yè)務(wù)之間的壁壘，使得應(yīng)用場景更加豐富，實現(xiàn)多方共贏。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合的綜合業(yè)務(wù)和商業(yè)模式也被看好，許多科技服務(wù)型企業(yè)開始試水兩者融合的商業(yè)運營。但是，基于當前大部分的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用還未實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定盈利，兩者融合的商業(yè)模式融合也面臨挑戰(zhàn)。如何將區(qū)塊鏈的技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，有效推進區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)價值體現(xiàn)，解決物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)運營過程中的問題，如何將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中多主體、跨行業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)與區(qū)塊鏈的共識機制、激勵機制、智能合約等實現(xiàn)落地和推廣，如何在跨行業(yè)應(yīng)用中創(chuàng)造出安全、有序、可持續(xù)、共贏的商業(yè)運行環(huán)境等需要產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)、政府和研究機構(gòu)等多方共同研究和探索。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合具有廣泛的應(yīng)用前景，在國內(nèi)外學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界掀起一股熱潮。它們之間實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補，物聯(lián)網(wǎng)提供了豐富的數(shù)據(jù)和場景，但存在較大的安全和隱私風險，區(qū)塊鏈技術(shù)保障安全和隱私，提供多主體之間共享和交易的平臺，但是缺乏大量、實時有效的數(shù)據(jù)支撐，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合將彌補各自不足，有利推動兩者在行業(yè)深度發(fā)展和高效應(yīng)用，但同時機會與挑戰(zhàn)并存。當前融合技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)和商業(yè)模式等還處于探索階段、尚未完備。如何解決區(qū)塊鏈的低效率、資源占用高、安全風險，建立適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的融合技術(shù)還需要進一步研究，另外，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用對新興的區(qū)塊鏈技術(shù)接受還尚需時日，兩者融合發(fā)展還處于產(chǎn)業(yè)前期。但是，隨著物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)的迅速發(fā)展，區(qū)塊鏈開源社區(qū)建立和技術(shù)普及，以及國內(nèi)外企業(yè)在商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新探索，相信在不久的未來，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合必將形成共同促進的態(tài)勢，對行業(yè)進步、社會發(fā)展帶來巨大的

革新。

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