當前，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進入井噴期，連接空間不斷擴充，產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出“面向行業(yè)，以 IoT 平臺使能為基礎，尋求 SaaS 服務與數(shù)據(jù)變現(xiàn)”的態(tài)勢，具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢F(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在面對日益增多的物聯(lián)網(wǎng)需求，如何提升傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)能力，確保數(shù)據(jù)的隱私性、安全性、連續(xù)性及交互兼容性。

傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)通常采用建立集中或分布式使能服務平臺，連接能力需求及提供方的服務模式（圖 2）。其中，集中式是指物聯(lián)網(wǎng)服務集中在一個位置（比如某個數(shù)據(jù)中心）進行中心化的部署和執(zhí)行；而分布式是指相關平臺可部署在多個位置，并可分層管理和服務，但依舊遵循某些中心化原則。

根據(jù)有關機構(gòu)預測，2020 年全球的物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量將達到數(shù)百億臺。隨著物聯(lián)網(wǎng)中設備數(shù)量的急劇上升，服務需求不斷增加，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)服務模式面臨巨大挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心基礎設施建設與維護投入成本的大幅提升，以及相關物聯(lián)網(wǎng)服務平臺存在安全隱患和性能瓶頸問題。

為解決上述問題，不少企業(yè)或機構(gòu)開始嘗試設計各種新型物聯(lián)網(wǎng)服務模式，而使用 P2P 技術和區(qū)塊鏈技術來搭建去中心化的物聯(lián)網(wǎng)服務平臺已成為其中重要的模式之一（圖 3）。

區(qū)塊鏈技術支持設備擴展，可用于構(gòu)建高效、安全的分布式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡，以及部署海量設備網(wǎng)絡中運行的數(shù)據(jù)密集型應用；可為物聯(lián)網(wǎng)提供信任機制，保證所有權(quán)、交易等記錄的可信性、可靠性及透明性，同時，還可為用戶隱私提供保障機制，從而有效解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私等問題，推進物聯(lián)網(wǎng)向更加靈活化、智能化的高級形態(tài)演進。

使用區(qū)塊鏈技術構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)服務平臺（圖 4），可“去中心化”地將各類物聯(lián)網(wǎng)相關的設備、網(wǎng)關、能力系統(tǒng)、應用及服務等有效連接融合，促進其相互協(xié)作，打通物理與虛擬世界，降低成本的同時，極大限度的滿足信任建立、交易加速、海量連接等需求。從 2017 年初，中國聯(lián)通牽頭在國際電信聯(lián)盟（ITU）第 20 研究組發(fā)起成立 Y.IoTBoT-fw（基于物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈的去中心化業(yè)務平臺框架）和Y.IoT-DIDSarc（去中心化的物聯(lián)網(wǎng)設備標識服務需求與功能框架）等國際標準項目，研究并制定基于區(qū)塊鏈技術的物聯(lián)網(wǎng)服務平臺和物聯(lián)網(wǎng)標識等相關國際標準。

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用探索始于 2015 年左右，主要集中在物聯(lián)網(wǎng)平臺、設備管理和安全等應用領域，比較典型的應用領域包括，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、車聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)、供應鏈管理、能源管理等。目前國內(nèi)外在智能制造、供應鏈管理等領域有一些比較成熟的應用，其他領域的應用還多處于試驗階段。本文書將從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物流、溯源防偽、智能交通等多個領域展開分析。

1. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

組建高效、低成本的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是構(gòu)建智能制造網(wǎng)絡基礎設施的關鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)模式下，所有設備之間的連接與通信需要通過中心化的網(wǎng)絡及通信代理予以實現(xiàn)，這極大增加了組網(wǎng)和運維成本，同時此組網(wǎng)模式的可擴展性、可維護性和穩(wěn)定性也相對較差。

區(qū)塊鏈方法基于 P2P 組網(wǎng)技術和混合通信協(xié)議處理異構(gòu)設備間的通信，能夠顯著降低中心化數(shù)據(jù)中心的建設和維護成本，同時還可以將計算和存儲等能力分散到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡各處，有效避免由單一節(jié)點失敗而導致整個網(wǎng)絡崩潰問題。區(qū)塊鏈中分布式賬本的防篡改特性，能有效降低工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中任何單一節(jié)點設備被惡意攻擊和控制后帶來的信息泄露和惡意操控風險。利用區(qū)塊鏈技術組建和管理工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，能及時掌控網(wǎng)絡中各種生產(chǎn)制造設備的狀態(tài)，提高設備的利用率和維護效率，從而能提供更加精準、高效的供應鏈服務。

2. 物流與物流金融

區(qū)塊鏈在物流和物流金融領域的應用，是當前的一個研究和應用熱點。區(qū)塊鏈的數(shù)字簽名和加解密機制，可以充分保證物流信息安全以及寄、收件人的隱私。區(qū)塊鏈的智能合約與金融服務相融合，可簡化物流程序、提升物流效率。

基于區(qū)塊鏈的物流快遞是一個比較典型的區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)應用。在快遞交接過程中，交接雙方需通過私鑰簽名完成相關流程，貨物是否簽收或交付只需要在區(qū)塊鏈中查詢即可。在最終用戶沒有確認收到快遞前，區(qū)塊鏈中就不會有相關快遞的簽收記錄，此機制可有效杜絕快遞簽名偽造、貨物冒領、誤領等問題。同時，區(qū)塊鏈的隱私保護機制可隱藏收、發(fā)件人實名信息，從而有效保障用戶信息安全。

3. 溯源防偽

利用區(qū)塊鏈的不可篡改、數(shù)據(jù)完整追溯以及時間戳等功能建立物聯(lián)網(wǎng)平臺，可針對食品、藥品、藝術品、收藏品、奢侈品等商品，提供防偽溯源服務。比較典型的應用有：

商品防偽溯源：運用區(qū)塊鏈技術搭建防偽追溯能力開放平臺，通過聯(lián)盟鏈的方式，實現(xiàn)線上線下零售商品的身份認證、流轉(zhuǎn)追溯與交易記錄等，從而更有效地保護品牌和消費者的權(quán)益，幫助消費者提升購物體驗。

食品溯源：通過區(qū)塊鏈技術與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，使整個食品鏈都有證可查，每一個環(huán)節(jié)都能追根溯源，從而加強食品的可追溯性和安全性，提升食品供應鏈的透明度，保障食品安全。

醫(yī)藥溯源：區(qū)塊鏈服務的可追溯能力和去中心化能力可應用在醫(yī)藥的交易、運輸及溯源等方面，用于建立藥品需求預測化、采購流程簡潔化、庫存容量合理化、物流運輸高效化的醫(yī)藥服務行業(yè)體系，解決供應鏈上下游之間的信息不透明和不對稱難題。

4. 智能交通

區(qū)塊鏈技術可以在智能交通的諸多領域發(fā)揮作用，例如，車證管理、交通收費、道路管理等，具體表現(xiàn)為：

車輛認證管理：利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可更改特性以及去中心化的共識機制，管理和提供車輛認證服務，并可以實現(xiàn)電子車牌號服務。

交通收費管理：使用區(qū)塊鏈電子代幣支付交通違規(guī)罰款、路橋通信費等，實現(xiàn)即時付款，節(jié)省管理和運營成本。

道路管理：使用區(qū)塊鏈來記錄車輛的實時位置，通過區(qū)塊鏈平臺的去中心化服務特性來判斷不同區(qū)域的交通堵塞的程度，提供區(qū)域性的交通協(xié)調(diào)疏導方案。

5. 醫(yī)療保健

區(qū)塊鏈與醫(yī)療保健的結(jié)合，特別是電子醫(yī)療數(shù)據(jù)的處理，是當前區(qū)塊鏈應用的重要研究熱點之一。醫(yī)療數(shù)據(jù)有效共享可提升整體醫(yī)療水平，同時降低患者的就醫(yī)成本。醫(yī)療數(shù)據(jù)共享是敏感話題，是醫(yī)療行業(yè)應用發(fā)展的痛點和關鍵難題，這主要源于患者對個人敏感信息的隱私保護需求。

區(qū)塊鏈為解決醫(yī)療數(shù)據(jù)共享難題提供潛在的解決方案?；颊咴诓煌t(yī)療機構(gòu)之間的歷史就醫(yī)記錄可以上傳到區(qū)塊鏈平臺上，不同的數(shù)據(jù)提供者可以授權(quán)平臺上的用戶在其允許的渠道上對數(shù)據(jù)進行公開訪問。這樣既降低了成本也解決了信任問題。

區(qū)塊鏈在醫(yī)療領域的一個比較典型的應用是慢病管理。醫(yī)療監(jiān)管機構(gòu)、醫(yī)療機構(gòu)、第三方服務提供者及患者本人均能夠在一個受保護的生態(tài)中共享敏感信息，協(xié)調(diào)落實一體化慢病干預機制，確保疾病得到有效控制。

6. 環(huán)保

環(huán)保行業(yè)通常利用建立相關監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)重點污染源自動監(jiān)控、環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測等功能，而這中間存在著對環(huán)保監(jiān)測設備和監(jiān)測數(shù)據(jù)的信任問題。企業(yè)在缺乏監(jiān)管的情況下，可能直接改變設備狀態(tài)和篡改相關數(shù)據(jù)。此外，環(huán)保數(shù)據(jù)的共享開放也是難題。

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的融合，可以解決環(huán)保監(jiān)管過程中存在的末端監(jiān)控、數(shù)據(jù)有效性低、監(jiān)控手段單一等問題。應用區(qū)塊鏈技術可以確保每個環(huán)保監(jiān)測設備身份可信任、數(shù)據(jù)防篡改，這樣既能夠保證企業(yè)和機構(gòu)的隱私，又能做到必要的環(huán)保數(shù)據(jù)開放共享。基于區(qū)塊鏈技術的物聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家、協(xié)議、型號的設備統(tǒng)一接入，建立可信任的環(huán)保數(shù)據(jù)資源交易環(huán)境，助力環(huán)保等政策的落地實施。

區(qū)塊鏈在環(huán)保領域比較典型的應用主要有：

環(huán)保數(shù)據(jù)管理：污染數(shù)據(jù)從環(huán)保監(jiān)測設備傳送到網(wǎng)絡過程中存在被篡改的可能性，區(qū)塊鏈能為每次監(jiān)測提供永久性記錄，并通過應用加密技術防止篡改，提升數(shù)據(jù)的可靠性，加強對排污企業(yè)的監(jiān)管。應用區(qū)塊鏈技術還可以實現(xiàn)排污全程的數(shù)字化跟蹤，避免人為因素對排污數(shù)據(jù)準確性的影響。

一源一檔：環(huán)保部門使用區(qū)塊鏈技術搭建排污企業(yè)基礎信息庫，對備案排污企業(yè)所有資料和污染設備進行集中管理，為每個污染源建立對應的檔案，并將檔案放在區(qū)塊鏈上，防止偽造和篡改。同時采用區(qū)塊鏈公私鑰體系建立賬戶驗證機制，防止賬戶數(shù)據(jù)被盜竊。

環(huán)保稅實施：區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的融合應用能為環(huán)保稅的實施提供一種可行的技術方案。區(qū)塊鏈技術可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)全網(wǎng)共識和共同維護，與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合可以更準確的采集排污企業(yè)的排污數(shù)據(jù)。同時應用區(qū)塊鏈區(qū)分授權(quán)，監(jiān)管機構(gòu)能夠標注免征稅的企業(yè)，防止企業(yè)濫用免征條例。

7. 能源

能源行業(yè)目前存在常規(guī)能源產(chǎn)能過剩、新能源利用率和回報率低以及相關基礎設施和硬件配置不完備等問題。同時，能源行業(yè)普遍采用傳統(tǒng)人工運維方式，效率低、成本高，也存在安全風險。另外，監(jiān)測計量設備落后、采集數(shù)據(jù)精確度低、信息孤島化等問題亦影響著能源行業(yè)的發(fā)展。運用區(qū)塊鏈技術可一定程度上解決上述問題，具體實例表現(xiàn)為：

分布式能源管理：區(qū)塊鏈的分布式結(jié)構(gòu)與分布式能源管理架構(gòu)具有高度一致性，相關技術可應用于電網(wǎng)服務體系、微電網(wǎng)運行管理、分布式發(fā)電系統(tǒng)以及能源批發(fā)市場。同時，區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)技術融合應用能為可再生能源發(fā)電的結(jié)算提供可行途徑，并且可以有效提升數(shù)據(jù)可信度。此外，利用區(qū)塊鏈技術還可以構(gòu)建自動化的實時分布式能源交易平臺，實現(xiàn)實時能源監(jiān)測、能耗計量、能源使用情況跟蹤等諸多功能。

新能源汽車管理：物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈融合技術可以提升新能源汽車管理能力，主要包括：新能源汽車的租賃管理、充電樁智能化運營和充電場站建設等。同時亦可以提升電動汽車供應商、充電樁供應商、交通運營公司、市民及各類相關商戶各相關系統(tǒng)間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。

8. 農(nóng)業(yè)

國內(nèi)農(nóng)業(yè)資源相對分散和孤立，造成了科技和金融等服務資源難以進入農(nóng)業(yè)領域。同時，農(nóng)業(yè)用地和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的化學污染泛濫，產(chǎn)業(yè)鏈信用體系薄弱等問題使消費者難以獲得安全和高質(zhì)量的食品。物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的融合，可以一定程度上解決此類問題，但由于缺乏市場運營主體和閉環(huán)的商業(yè)模式，實際起到的作用還比較有限。這些問題的根源在于在農(nóng)業(yè)領域缺乏有效的信用保障機制。

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合應用能夠有效解決當前農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品消費的痛點，一方面，依托物聯(lián)網(wǎng)提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)效率，連接孤立的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，創(chuàng)造增量價值；另一方面，依托區(qū)塊鏈技術連接各農(nóng)業(yè)數(shù)字資源要素，建立全程的信用監(jiān)管體系，從而引發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品消費領域革命性升級。比較典型的應用有：

農(nóng)產(chǎn)品溯源：農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)地和消費地距離遠，消費者對生產(chǎn)者使用的農(nóng)藥、化肥以及運輸、加工過程中使用的添加劑等信息無從了解，造成了消費者對產(chǎn)品的信任度降低?；趨^(qū)塊鏈技術的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，可將所有的數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈賬本上，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和交易主體的全程可追溯，以及針對質(zhì)量、效用等方面的跟蹤服務，使得信息更加透明，從而確保農(nóng)產(chǎn)品的安全，提升優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的品牌價值，打擊假冒偽劣產(chǎn)品，同時，保障農(nóng)資質(zhì)量、價格的公平性和有效性，提升農(nóng)資的創(chuàng)新研發(fā)水平以及使用質(zhì)量和效益。

農(nóng)業(yè)信貸：農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體申請貸款時，需要提供相應的信用信息，其中信息的完整性、數(shù)據(jù)準確度難以保證，造成了涉農(nóng)信貸審批困難的問題。通過物聯(lián)網(wǎng)設備獲取數(shù)據(jù)并將憑證存儲在區(qū)塊鏈上，依靠智能合約和共識機制自動記錄和同步，提高信息篡改的難度，降低獲取信息的成本。通過調(diào)取區(qū)塊鏈的相應數(shù)據(jù)為信貸機構(gòu)提供信用證明，可以為農(nóng)業(yè)、供應鏈、銀行、科技服務公司等建立多方互信的科技貸款授信體系，提高金融機構(gòu)對農(nóng)業(yè)的支持力度，簡化貸款評估和業(yè)務流程，降低農(nóng)戶貸款申請難度。

農(nóng)業(yè)保險：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在支持貸款、理賠評定等場景中具有重要的作用，與區(qū)塊鏈結(jié)合之后能提升數(shù)據(jù)的可信度，極大簡化農(nóng)業(yè)保險申請和理賠流程。另外將智能合約技術應用到農(nóng)業(yè)保險領域，可在檢測到農(nóng)業(yè)災害時，自動啟動賠付流程，提高賠付效率。

9. 物聯(lián)網(wǎng)支付

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)支付領域比較典型的應用是利用區(qū)塊鏈技術，為現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供一種人到機器或者機器到機器的支付解決方案，并據(jù)此建立基于區(qū)塊鏈的微支付體系，實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)設備的實時接入支付，有效促進物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的交易與流通。