区块链赋能新基建领域应用白皮书

区块链赋能新基建领域 应用白皮书 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 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 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 区块链赋能新基建领域应用白皮书编写委员会 指导单位指导单位：中国通信服务股份有限公司研究总院 编制单位编制单位：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 顾问组顾问组：梁世平、吴一洲、肖群力、李宝文 专家组专家组：林宁、董力、李延华、肖恒辉、蒋绍杰、陈志成 编写组编写组：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 前前 言言 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 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 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 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 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（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（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（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（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（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（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 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（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（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