自从习近平主席主持中央政治局第十八次集体学习以来，区块链技术的战略高度和应用前景毋庸置疑，随着区块链上升到国家战略高度，与大数据、云计算、人工智能一同被视为是实现国家向数字经济转型的关键技术，越来越多的行业开始尝试利用区块链进行技术融合。

      结合“新基建”的大力发展，我国实体经济正在加快步伐走向数字化转型，预计未来三到五年，区块链技术将实现大规模落地应用。那么在工业互联网领域，区块链将如何与现有工业体系结合？又有哪些场景值得探索？带着这些问题，本文将以工业互联网产业为背景，讲清区块链的技术原理以及在工业互联网中的应用价值。

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快速掌握区块链核心知识点

对于区块链，首先你需要先知道这五点：
1. 区块链不是一个单独的技术，而是一套技术体系，主要由密码学、点对点网络、共识算法构成
2. 区块链技术的表现形态是一个在线分布式数据库
3. 加入区块链网络的终端就是区块链服务器，俗称节点
4. 每个节点拥有同样完整的数据库，不可删除和更改数据，因此区块链具备不可篡改特性
5. 区块链具有时序性，每个新生成的区块都带有唯一的时间戳，因此区块链具备可追溯特性

区块链是一个只能写入和读取的在线数据库
      传统数据库具备CRUD（写入、读取、更改、删除）功能，而区块链仅具备写入和读取功能，因此具有不可篡改和可追溯的特性。其本质是一套通过算法来保证信息真实性的记录机器。换句话说，区块链只能记录数据，而不能保证数据本身的真实性，数据本身的真实性只能事后判断。因此，在区块链上的数据常被作为证据留存。

图1 传统数据库和区块链技术的区别

区块链是由固定大小的区块相互验证而成
区块链 = 由“区块”组成的”链“
“区块”即固定大小的数据包
“链”是由数据包连续验证的抽象数据结构

图2 区块链的数据结构(来自《区块链技术指南》)

不是所有行业都适合使用区块链
      区块链并非一项万能的技术，不是所有行业都适合使用区块链。区块链鲜明的技术特征也决定了其应用场景的特殊性：首先，一定是涉及多个信任主体，一般是由三个以上的主体组成，并且有相互验证数据真实性的需求；其次，每个主体之间需要有强关联性，即同一数据会串联起多方业务，或主体之间的业务流转需要依托于同一批数据；最后，每个主体之间的数据交互水平处于中低频并发量，因为区块链的分布式程度与其性能呈反比，分布式程度越高的区块链网络越稳定，但由于每个节点间需要同步数据库，随着节点数量的增加，其性能会下降，因此可以看出，区块链并非为有高性能需求的业务而设计。

区块链在工业互联网中的应用

1. 隐私计算——工业PaaS平台隐私模块
隐私计算的基本组成部分
      随着大数据技术的普及，数据隐私问题也日益凸显，如何保护隐私数据和防止敏感信息泄露成为了当今信息世界面临的重大挑战。基于区块链的隐私计算可以实现数据的“可用不可见”，其核心技术主要由软环境和硬环境组成：

图3 隐私计算的软环境和硬环境

工业PaaS平台需要隐私计算模块
      在工业互联网行业，越来越多的工业PaaS平台出现，开始为企业提供数据中台服务。而当多家企业接入到同一个工业PaaS平台时，如何保障数据安全和商业敏感信息成为了一个不可避免的问题，尤其是在未来智能制造领域，其经营数据就是立命之本，数据是否被泄露将直接决定企业的生死存亡。
      未来3-5年，基于区块链的隐私计算模块有望成为工业PaaS的标配（如图所示），这样每个工厂的数据既能实现安全隔离，又能在“可用不可见”的情况用作第三方机构的数据分析。

图4 隐私计算在系统架构中的位置

2. 数据存证和追溯——工业标识解析
使用区块链对数据进行增信
      基于区块链的数据存证和追溯系统常用于物流、食品、电商等领域的数据增信，各个参与方能清晰地看到数据的流转信息，无需担心数据被更改、删除。究其原理，一般是增加专用的服务器作为区块链节点，形成一张独立的区块链网络，再对接各方企业的经营系统，使关键生产数据同步到区块链上，每个节点都拥有同样完整的数据。这样做的好处是大大降低了打通各方系统的成本，在不打通企业ERP系统的情况下，也能实现关键数据的透明可信。
标识解析将使用区块链技术作为重要突破口
      2020年，中国信息通信研究院发布了《工业互联网标识解析标准化白皮书 (2020 年) 》，文中提到，近年来以工业互联网为代表的新一代信息技术正在深度重构全球产业模式、企业形态和价值分工，并正在推动全球工业体系发生深刻变革。标识解析体系作为工业互联网的关键神经系统，是支撑工业互联网网络互联互通的基础设施，也是实现工业互联网数据共享共用的关键。
      标识解析的作用类似于互联网领域的域名解析系统（DNS），是通过赋予数字信息唯一的“身份证”，实现对生产数据的留痕和追踪，便于国家层面的大数据分析和应用。根据白皮书介绍，我国的工业互联网标识解析体系架构采用分层、分级的部署模式，由根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点、递归节点要素组成，对应的部署方式如下图所示：
      白皮书中还提到，工业互联网标识解析以区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，依托其分布式可信的特性，采用自主研发的许可公有区块链技术，既兼容公有区块链开放接入、灵活、可扩展性等特性，又融合联盟区块链易于监管、高性能、安全可控等特性的区块链技术系统，构建国家区块链新型基础设施，助力改善全球网络空间的治理格局。
      由此可见，区块链技术与工业互联网标识解析场景有着天然的契合度。许多工业PaaS平台也在尝试将区块链技术嵌入平台服务，由此积极响应国家的号召。

3. 去中心化金融——M2M物联网经济
去中心化金融已成为下一代金融科技的革命性技术       去中心化金融（DeFi，Decentralized Finance）可以说是自区块链诞生以来最受欢迎的应用场景。从去中心化借贷到非同质化代币（NFT），当今的DeFi应用层出不穷，几年来国内外诞生了一大批使用该技术的金融科技行业新星。抛开这些应用的业务模式，智能合约（即区块链上不可更改且强制执行的程序）的价值仅从技术层面就已凸显：第一，所有规则由代码创建，自动执行，无需任何中介机构干预；第二，任何人都有访问权限，执行过程不受中央控制。以借贷业务为例，其创新之处在于使用数字资产作为抵押物，通过智能合约执行，能在不经过第三方审批的情况下，就能通过自动抵押获得所需现金（需具备资质的专业机构额外提供兑现业务）。 中心化借贷VS去中心化借贷       此外，由于区块链的账本是全网同步，因此在用作支付业务时还具有实时结算的特性，不需要通过第三方支付机构，大大缩短了到账时效性。以普通跨境汇款为例，若通过国际结算机构一般至少需要花十几分钟至几天不等的时间，而通过专用的区块链网络能实现秒级到账。 区块链跨境实时结算 物联网结合去中心化金融将彻底实现无人化运维
      受智能合约和实时结算的启发，区块链在未来M2M(Machine to Machine )的场景中大有可为，机器与机器之间能做到无人干预的当面交易，实现真正的无人化运维。甚至在网络信号无法覆盖的偏远地区，边缘设备或机器人之间能实现基于区块链钱包的离线交易，任何一方的交易信息在事后同步到区块链网络即可，这就是名副其实的“电子现金”（我国推行的数字人民币也是此原理），是适合机器人之间使用的现金。
当前信息化系统和未来M2M物联网系统 我国发行的数字人民币

4. 通证经济——去中心化生产组织
通证经济是一种有效的激励手段
      通证的概念来自于区块链上的数字货币（英文一般用Token表示），而通证经济是一种利用数字货币作为激励，从而实现业务自主运转的市场经济行为。通证的表现形态是一种运行在区块链网络上的特殊数字货币，是一种可流通的数字化通行证，它既可以是用于支付的货币凭证，也可以用于触发执行某个程序。通证作为激励机制的重要组成部分，常被用作鼓励外界参与特定经济活动的道具，很多情况下，持有通证就相当于持有“股份”，该“股份”能通过区块链网络流转（或进入二级市场），同时也能结合智能合约实现实时结算。 通证经济将打破企业组织边界，形成去中心化生产组织
      业内有一种广为流传的说法：人工智能提高生产效率，区块链改变生产关系。这句话的背后隐含了一个重要信息：即激励机制在区块链通证经济中发挥了重要作用。下图以服装项目为例，描述了未来通证经济在消费制造产业中的应用（现阶段我国尚未明确通证经济的相关法律法规，本文仅做技术可行性的研究讨论）。 服装消费制造业的通证经济 项目运作过程简要概括为以下三步：
第一步：融资启动
发起方通过发行100万个通证，用于公开募资以启动项目，认购的通证相当于可转让股份。
第二步：发布智能合约
认购环节结束后，将分红规则和相关参与方的收款账户一起写入区块链智能合约，并由专业机构审计代码的合规性，确保代码无漏洞以及合法有效。
第三步：触发分红规则
当需求方付款时，智能合约将自动执行分红规则，每个参与方（投资人、发起人、设计师、制造厂、数字营销方、物流公司等）将拿到属于自己的利润分红部分，实现自动实时结算。
      可以看出，通过基于区块链技术的通证经济模式，相较于传统的众筹模式有明显的优势，例如解决了集资跑路、营收不透明、分红周期过长等问题。

写在最后

区块链将在未来工业互联网场景中发挥重要作用
      本文介绍了四个区块链与工业互联网结合的案例，分别是工业PaaS平台隐私模块、工业标识解析、M2M物联网经济和去中心化生产组织。其中工业PaaS平台隐私模块和工业标识解析已在行业中逐渐落地，预计在未来2-3年会加大普及；而M2M物联网经济和去中心化生产组织的落地时间相对较遥远，原因是由于世界各国对基于区块链的结算规则尚未形成共识，以及相应的法律法规不健全，使得推行阻力较大。
      当然，区块链在工业互联网中的应用远不止于此，结合大数据和人工智能技术，区块链还能衍生出各种各样的应用场景。随着我国持续推行技术融合的大趋势，以及工业互联网细分领域的行业应用日渐成熟，区块链将会越来越多地出现在工业互联网解决方案中，并扮演重要的角色。
当数据成为生产要素，区块链赋能工业互联网已成必然趋势
      019年10月底，中共中央召开十九届四中全会，其后发表了3万余字的《决定》，第六节第二条有这样的论述“健全劳动、资本、土地、知识、技术、管理、数据等生产要素由市场评价贡献、按贡献决定报酬的机制"。紧接着，刘鹤副总理又在11月22日《人民日报》上刊发了万字长文《坚持和完善社会主义基本经济制度》，其中点明“《决定》首次增列了‘数据’作为生产要素。”
      在这样的背景下，实体经济中产生的数据将成为驱动我国数字经济发展的新动能。尤其是工业互联网中产生的数据，从数据采集到流转再到合法使用，每一个环节都需要精细化管理。可以预见的是，基于区块链的可信环境将成为实现数据价值传递的基础，基于区块链的通证经济将成为连接虚拟世界和现实世界的桥梁，区块链和工业互联网也将相辅相成，共同打开数字新世界的大门。