區(qū)塊鏈+邊緣計算應(yīng)用研究與探討

區(qū)塊鏈最早出現(xiàn)在2008年中本聰提出的比特幣概念中，區(qū)塊鏈作為比特幣記賬技術(shù)，并不是單獨的一種技術(shù)，而是基于分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機(jī)制、加密算法等多種計算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈已經(jīng)成為一個獨立于比特幣的平臺架構(gòu)。這種應(yīng)用模式以去中心化的方式，實現(xiàn)了安全可靠、不可篡改和全程可追溯的分布式數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈應(yīng)用目前已延伸到數(shù)字資產(chǎn)管理、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應(yīng)鏈金融等多個領(lǐng)域。2020年4月，區(qū)塊鏈技術(shù)正式被納入新基建信息技術(shù)設(shè)施中的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，成為未來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)。

邊緣計算是5G關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是滿足5G增強(qiáng)型移動寬帶、海量連接的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及高可靠低時延三大主要業(yè)務(wù)場景的重要技術(shù)手段，也是5G生態(tài)的重要組成部分。

區(qū)塊鏈以其極具潛力的安全特性和分布式特質(zhì)，能夠為邊緣計算網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供一套新的創(chuàng)新解決方案，從而實現(xiàn)提升業(yè)務(wù)連續(xù)性和安全性、改善網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)、優(yōu)化業(yè)務(wù)模式的目的。因此，區(qū)塊鏈與邊緣計算應(yīng)用將為網(wǎng)絡(luò)功能升級和服務(wù)質(zhì)量的突破帶來重大機(jī)遇。

區(qū)塊鏈的本質(zhì)是一種數(shù)字分布式賬本，以分布式、不可篡改和可信的方式保證所記錄交易的完整性、不可反駁和不可抵賴性。區(qū)塊是一種只可寫入和添加的數(shù)據(jù)集，包含交易及其它記錄的確認(rèn)、合約、存儲、復(fù)制、安全等信息。

區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)由單個區(qū)塊構(gòu)成，每一個區(qū)塊都通過區(qū)塊頭中的哈希標(biāo)簽連接到上一個區(qū)塊，從而形成一條單向鏈結(jié)構(gòu)，第一個區(qū)塊被稱為創(chuàng)始區(qū)塊。每一個區(qū)塊都包含區(qū)塊頭和區(qū)塊體2個部分，其中區(qū)塊頭包含80 B的關(guān)鍵字標(biāo)識，區(qū)塊體主要包含交易信息等數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈主要包含以下關(guān)鍵技術(shù)。

a)分布式賬本。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式賬本架構(gòu)，沒有中心化節(jié)點，所有節(jié)點都保存全部且相同的區(qū)塊賬本信息。通常分布式賬本數(shù)據(jù)的更新需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點對更新進(jìn)行投票并達(dá)成協(xié)議，以確保大多數(shù)節(jié)點的賬本數(shù)據(jù)是一致的。分布式賬本記錄傳輸類似于網(wǎng)絡(luò)成員之間的數(shù)據(jù)交換過程。在不需要第三方執(zhí)行交易的分布式環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)參與者可以通過協(xié)商一致機(jī)制達(dá)成協(xié)議。

b)共識機(jī)制。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中采用共識協(xié)議或機(jī)制的方法來確保去中心化的網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點上賬本的一致性，常見的共識機(jī)制包括工作量證明算法（PoW，也是比特幣采用的共識算法）、股權(quán)證明算法（PoS）、授權(quán)股權(quán)證明算法（DPoS）、實用拜占庭容錯算法（PBFT）等。

c)密碼學(xué)特性。區(qū)塊鏈的不可篡改性是通過密碼學(xué)設(shè)計來保證的，包括了常見的密碼學(xué)算法種類，比如哈希算法和非對稱加密算法等。信息數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r候，都會進(jìn)行加密處理，且保證所傳輸?shù)男畔⑹峭暾麪顟B(tài)，不能在中間被惡意篡改或者增添、刪除一些信息。同時，相應(yīng)的密碼學(xué)信息，在任何一個時間下都應(yīng)該可以被外界所用。

d)智能合約。智能合約是運行在可復(fù)制、可共享的分布式賬本上的計算機(jī)程序，可以處理信息，接受、存儲和發(fā)送數(shù)字資產(chǎn)。區(qū)塊鏈上的各個節(jié)點可以獨立執(zhí)行不同作用的智能合約，并確定能否達(dá)成共識，或者對執(zhí)行進(jìn)程進(jìn)行回溯，驗證執(zhí)行結(jié)果的有效性。智能合約可以將區(qū)塊鏈系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯以代碼的形式實現(xiàn)、編譯并部署，完成既定規(guī)則的條件觸發(fā)和自動執(zhí)行，大限度的減少人工干預(yù)。

根據(jù)鏈的所屬關(guān)系，區(qū)塊鏈大致可以分為以下3類（見表1）。

b）ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）。2016年9月成立了ISO/TC307（區(qū)塊鏈及電子化的分布式賬本技術(shù)組），負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)研制，研究用例、安全隱私、身份標(biāo)識、智能合約、參考架構(gòu)，以促進(jìn)區(qū)塊鏈的互通及互操作。

c）GSMA（全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會）。IG組研究區(qū)塊鏈在移動運營商的應(yīng)用，發(fā)布白皮書《區(qū)塊鏈—移動運營商機(jī)會》；策略組討論基于區(qū)塊鏈CBSG聯(lián)盟，討論基于區(qū)塊鏈的分布式數(shù)字身份方案。

d）W3C（萬維網(wǎng)聯(lián)盟）。W3C 正在開展制定分布式數(shù)字身份DID標(biāo)準(zhǔn)工作。

e）CCSA（中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）。

f）ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）。ETSI 2018年底成立ISG PDL，致力于許可鏈的運維、業(yè)務(wù)用例、功能架構(gòu)及解決方案，包括接口/API/協(xié)議/數(shù)據(jù)模型等。

Hyperledger開源項目，旨在推動區(qū)塊鏈跨行業(yè)應(yīng)用，由Linux基金會在2015年12月主導(dǎo)發(fā)起該項目，成員涵蓋金融、銀行、物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈、制造和科技等行業(yè)，包含F(xiàn)abric、Sawtooth等多個區(qū)塊鏈開源項目。

以太坊是一款能夠在區(qū)塊鏈上實現(xiàn)智能合約、開源的底層系統(tǒng)，以太坊在比特幣的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提供了圖靈完備的智能合約語言以及創(chuàng)新性地提供了基于以太坊虛擬機(jī)的智能合約運行環(huán)境。同時，微軟圍繞以太坊和Azure平臺打造區(qū)塊鏈生態(tài)，并開源了Bletchley、Coco等框架。

IOTA是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的類區(qū)塊鏈開源項目，其獨特的糾纏結(jié)構(gòu)大大提升了區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性和效率，提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和價值交換的基礎(chǔ)設(shè)施，交易可以在分布式的環(huán)境中安全地執(zhí)行。目前，IOTA已與思科，大眾，博世，三星等30多家企業(yè)建立了合作關(guān)系，聯(lián)合推動IoT數(shù)據(jù)市場的發(fā)展。

除此之外，BCOS、京東智臻鏈、百度超級鏈、JP Morgan、Visa、 R3等金融企業(yè)和聯(lián)盟均已開展自有區(qū)塊鏈系統(tǒng)開發(fā)工作，區(qū)塊鏈開源化已成為趨勢。

邊緣計算是一種在靠近數(shù)據(jù)源側(cè)，提供集成網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲和應(yīng)用等核心功能的綜合性平臺，能夠滿足實時業(yè)務(wù)、智能應(yīng)用、敏捷連接、數(shù)據(jù)優(yōu)化和安全保護(hù)等行業(yè)數(shù)字化需求的計算模式。邊緣計算能夠有效分解集中的云服務(wù)，將大型云端計算任務(wù)拆分為多個小型、易處理的任務(wù)，交由多個邊緣節(jié)點進(jìn)行分布式處理。邊緣計算具有數(shù)據(jù)處理實時性高、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可靠性強(qiáng)和應(yīng)用開發(fā)多樣化程度高的三大特點，在工業(yè)、政務(wù)服務(wù)和企業(yè)應(yīng)用等多個領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。邊緣計算已經(jīng)成為賦能5G生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它使數(shù)據(jù)存儲和計算能力部署于更靠近用戶的邊緣，從而降低了網(wǎng)絡(luò)時延，可更好地提供低時延、高寬帶應(yīng)用。

邊緣計算具有以下三大優(yōu)勢。

a)業(yè)務(wù)處理實時性提升。邊緣計算能夠在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)執(zhí)行，不用全部回傳云端，大大降低數(shù)據(jù)傳輸時延，減輕了帶寬和數(shù)據(jù)中心功耗壓力，同時又提高了本地業(yè)務(wù)性能和需求響應(yīng)速度。

b)業(yè)務(wù)可靠性提升。用戶隱私數(shù)據(jù)處理靠近用戶側(cè)，在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備存儲，無需上傳云端，減少數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。當(dāng)廣域網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致斷網(wǎng)時，業(yè)務(wù)可以在邊緣進(jìn)行處理，能夠保障本地業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

c)應(yīng)用開發(fā)多樣性提升。在工業(yè)制造、智能園區(qū)、智能家居和車聯(lián)網(wǎng)等場景中，業(yè)務(wù)近端進(jìn)行處理的模式為應(yīng)的定義和研發(fā)提供了更加靈活的環(huán)境。

邊緣計算技術(shù)應(yīng)用范圍廣，能夠與5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合，其生態(tài)正在不斷快速擴(kuò)展，使相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作得到各大標(biāo)準(zhǔn)組織的高度關(guān)注。

ETSI是最早開展邊緣計算的標(biāo)準(zhǔn)化組織，該組織于2014年成立ISG MEC工作組，2015年發(fā)布邊緣計算白皮書，內(nèi)容涉及邊緣計算定義、參考架構(gòu)、應(yīng)用場景等；目前該組織已完成第2階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

3GPP重點圍繞5G服務(wù)化架構(gòu)進(jìn)行研究，SA2組設(shè)有5GC邊緣計算支持的增強(qiáng)研究項目；SA6項目中包含對邊緣計算管理增強(qiáng)相關(guān)研究和邊緣計算應(yīng)用層架構(gòu)的相關(guān)研究。

ITU-T面向垂直行業(yè)應(yīng)用，主要包括對微服務(wù)、VR業(yè)務(wù)和視覺監(jiān)控業(yè)務(wù)中的邊緣計算方案研究。T17-SG20組2018年成立物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算工作組，研究邊緣計算應(yīng)用場景、技術(shù)架構(gòu)、主要技術(shù)能力等方面內(nèi)容；SG17設(shè)有Q6和Q13項目，主要研究5G邊緣計算中安全相關(guān)內(nèi)容。

區(qū)塊鏈與邊緣計算相結(jié)合的優(yōu)勢在于，邊緣計算在計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)上的分布式特征與區(qū)塊鏈的去中心化模式吻合，服務(wù)重點均面向企業(yè)及垂直應(yīng)用行業(yè)。將區(qū)塊鏈的節(jié)點部署在邊緣能力節(jié)點設(shè)備中，能夠拓展邊緣計算業(yè)務(wù)范圍，提供服務(wù)創(chuàng)新和應(yīng)用場景創(chuàng)新機(jī)會。邊緣計算設(shè)施可以為區(qū)塊鏈大量分散的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供計算資源和存儲能力，同時解決在大量節(jié)點共存的情況下高速傳輸?shù)膯栴}，以滿足區(qū)塊鏈平臺在邊緣側(cè)的應(yīng)用訴求。區(qū)塊鏈技術(shù)為邊緣計算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供可信和安全的環(huán)境，提出更加合理的隱私保障解決方案，實現(xiàn)多主體之間的數(shù)據(jù)安全流轉(zhuǎn)共享和資源高效協(xié)同管理，保證數(shù)據(jù)存儲的完整性和真實性，通過可靠、自動和高效的執(zhí)行方案降低成本，構(gòu)造價值邊緣網(wǎng)絡(luò)生態(tài)。

區(qū)塊鏈+邊緣計算將成為運營商5G時代重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新驅(qū)動力。以下對區(qū)塊鏈+邊緣計算的部署模式和典型業(yè)務(wù)場景進(jìn)行研究和探討。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求和用戶需求，區(qū)塊鏈+邊緣計算業(yè)務(wù)可分為邊緣和混合2種部署模式，如圖1所示。

圖1 區(qū)塊鏈+邊緣計算服務(wù)部署模式

a)邊緣部署，業(yè)務(wù)區(qū)塊鏈節(jié)點部署在運營商邊緣計算資源池內(nèi)，區(qū)塊鏈服務(wù)和數(shù)據(jù)均存儲在運營商邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中，用戶訪問通過最近邊緣計算節(jié)點上的區(qū)塊鏈提供服務(wù)，其優(yōu)勢在于：當(dāng)用戶沒有可用的自有硬件資源時無需自行搭建區(qū)塊鏈部署環(huán)境，從而降低用戶成本。

b)混合部署，業(yè)務(wù)區(qū)塊鏈節(jié)點一部分部署在運營商邊緣計算節(jié)點上，一部分部署在業(yè)務(wù)所在組織本地公網(wǎng)/專網(wǎng)中，并與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)連通，部分區(qū)塊鏈服務(wù)和數(shù)據(jù)在本地節(jié)點存儲，指定數(shù)據(jù)同步至其他節(jié)點，其優(yōu)勢在于：滿足高保密性和隱私性的業(yè)務(wù)安全要求，同時提高本地實時業(yè)務(wù)的處理效率，或當(dāng)用戶已具備可用的硬件資源時，為減少資源浪費，可采用此方式部署。

區(qū)塊鏈能夠為多方數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)提供一個可信安全的共享環(huán)境，同時提高共享效率。區(qū)塊鏈可有效連接邊緣計算、存儲能力和數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源共享和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，如圖2所示。區(qū)塊鏈可以對不同廠家、不同運營商、不同架構(gòu)和服務(wù)能力的邊緣計算和存儲資源進(jìn)行整合后對外開放，用戶按需訂購，訂購記錄和資源使用情況上鏈存儲，業(yè)務(wù)運營方可以根據(jù)記錄進(jìn)行計費和結(jié)算。同時，邊緣計算平臺中存有大量數(shù)據(jù)資源，如GPS數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)資源的開放和流轉(zhuǎn)不但可以滿足第三方公司業(yè)務(wù)需求，也能為運營商帶來新業(yè)務(wù)機(jī)遇。

圖2 ?共享類應(yīng)用方案示意圖

資源和數(shù)據(jù)共享。邊緣計算運營方和資源/數(shù)據(jù)使用方均部署聯(lián)盟鏈節(jié)點。邊緣計算運營方可將資源信息（數(shù)據(jù)資源、計算資源、存儲資源）上傳至區(qū)塊鏈進(jìn)行登記，資源使用方可從區(qū)塊鏈平臺進(jìn)行能力檢索，獲取多家邊緣計算運營方能力和數(shù)據(jù)開放詳情和計費規(guī)則，并進(jìn)行按需訂購。訂購成功后可獲取資源訪問授權(quán)信息，相應(yīng)邊緣計算運營方節(jié)點發(fā)起交易提案，提案通過后，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通過共識算法進(jìn)行全鏈訂購信息同步。資源使用方可根據(jù)區(qū)塊鏈上的記錄進(jìn)行結(jié)算核驗，結(jié)算方式可以按照使用時間、次數(shù)和數(shù)據(jù)種類等。此外，區(qū)塊鏈還可以與可信計算技術(shù)結(jié)合，保障數(shù)據(jù)使用的安全性和隱私性。

基于邊緣計算的區(qū)塊鏈存證業(yè)務(wù)就近完成數(shù)據(jù)的處理和存儲，從而緩解云端網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力和云端存儲壓力，規(guī)避長距網(wǎng)絡(luò)傳輸安全風(fēng)險。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以直接保存在部署在邊緣節(jié)點上的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，降低部署額外平臺和業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)對接成本。當(dāng)數(shù)據(jù)量較小時，如小文檔、普通照片、短視頻等，可以采用全量數(shù)據(jù)存證（全量上鏈）；當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，如長視頻、高清視頻、高清圖片、大文檔等，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要采用數(shù)據(jù)摘要存證或特征存證（摘要上鏈），區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)只記錄數(shù)據(jù)摘要或特征值信息，不記錄原始數(shù)據(jù)，相應(yīng)邊緣節(jié)點可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行原始數(shù)據(jù)存儲。取證和查詢時，通過比對數(shù)據(jù)摘要或特征值進(jìn)行防篡改核驗，如圖3所示。

圖3 ?存證類應(yīng)用方案示意圖

a)個人數(shù)據(jù)存證。醫(yī)療病例信息是重要的個人醫(yī)療數(shù)據(jù)之一，利用區(qū)塊鏈構(gòu)建分布式的醫(yī)療病例數(shù)據(jù)資源共享平臺，醫(yī)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和第三方數(shù)據(jù)使用者部署區(qū)塊鏈節(jié)點，利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和區(qū)塊鏈相結(jié)合的方式，將患者個人數(shù)據(jù)信息和單條病例部署在邊緣計算節(jié)點就近存儲，患者信息特征值和摘要上鏈存儲，防止篡改，分配不同級別的共享權(quán)限，不同權(quán)限的使用方能夠獲取規(guī)定內(nèi)的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)使用方可以在鏈上查找患者特征信息，患者病歷數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈進(jìn)行共享，并在鏈上記錄共享過程和信息，記錄數(shù)據(jù)來源、去向和用途，提高醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲和共享的安全性。個人存證數(shù)據(jù)可以就近上傳至邊緣云中，通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)同步至所有節(jié)點。

b)司法存證。傳統(tǒng)電子數(shù)據(jù)存證方式是將數(shù)據(jù)直接在服務(wù)器上進(jìn)行存儲，容易丟失、篡改，且證據(jù)法律效力不高，屬于自證證據(jù)，證據(jù)司法鑒定流程繁復(fù)，周期較長。而區(qū)塊鏈的塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式特性保證了電子存證的防篡改、可追溯和數(shù)據(jù)來源的可信性，存證數(shù)據(jù)可以為文字、視頻、音頻或圖片等內(nèi)容。存證方、司法鑒定方、審計方、公證仲裁方等權(quán)威機(jī)構(gòu)組成聯(lián)盟鏈，直接將電子證據(jù)上傳到就近邊緣節(jié)點上的區(qū)塊鏈節(jié)點進(jìn)行存證。證據(jù)存證時，可以根據(jù)證據(jù)的重要程度和類型等選擇全量上鏈或數(shù)據(jù)摘要上鏈2種方式。

c)測試、巡檢數(shù)據(jù)存證。工業(yè)園區(qū)中存在大量設(shè)備和系統(tǒng)，對設(shè)備的日常巡檢和測試工作中會產(chǎn)生大量運維及日志數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)存在造假和不信任的問題?；趨^(qū)塊鏈+邊緣計算的數(shù)據(jù)存證業(yè)務(wù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠、可信。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存證系統(tǒng)部署在邊緣計算服務(wù)器上，各類巡檢數(shù)據(jù)和運維、測試數(shù)據(jù)采集后，可直接將數(shù)據(jù)摘要保存在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，保證數(shù)據(jù)的真實可驗證性，后續(xù)可查可追溯。區(qū)塊鏈服務(wù)部署在邊緣節(jié)點上，數(shù)據(jù)就近上傳存儲在邊緣計算節(jié)點中，數(shù)據(jù)摘要就近上鏈全網(wǎng)同步，可降低回傳網(wǎng)絡(luò)壓力，提高業(yè)務(wù)響應(yīng)速度。

傳統(tǒng)模式下多方系統(tǒng)可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島和業(yè)務(wù)隔離，不同機(jī)構(gòu)、不同部門之間難以形成有機(jī)結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)導(dǎo)致的協(xié)同成本較高等問題。區(qū)塊鏈共識協(xié)同機(jī)制的引入能夠為不同組織、部門、業(yè)務(wù)之間建立一個可信的共享環(huán)境，實現(xiàn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)跨層級跨區(qū)域和跨網(wǎng)絡(luò)的共享協(xié)同。邊緣計算為共識類業(yè)務(wù)提供了邊-邊高效協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)可以就近接入部署在邊緣計算節(jié)點上的區(qū)塊鏈服務(wù)，同時將業(yè)務(wù)規(guī)則和業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)同步到所有網(wǎng)絡(luò)層面，提高業(yè)務(wù)協(xié)同效率和用戶體驗（見圖4）。

圖4 ?共識類應(yīng)用方案示意圖

區(qū)塊鏈中塊鏈結(jié)構(gòu)、不可篡改、基于密碼學(xué)的特性天然適合用于安全應(yīng)用，在提高系統(tǒng)彈性、改善身份認(rèn)證方案、優(yōu)化審計效率和審計透明度上均有很強(qiáng)優(yōu)勢。

a)用戶數(shù)字身份認(rèn)證?；趨^(qū)塊鏈構(gòu)建的數(shù)字身份系統(tǒng)，可以實現(xiàn)用戶身份的建立、認(rèn)證、使用和注銷等操作。身份注冊時，運營商利用算法為實名認(rèn)證的用戶或設(shè)備創(chuàng)建數(shù)字身份，身份相關(guān)聯(lián)的私鑰和數(shù)字簽名可以安全地存儲在用戶終端的eSIM卡上，公鑰上傳至部署在邊緣計算網(wǎng)絡(luò)上的區(qū)塊鏈節(jié)點進(jìn)行上鏈。身份認(rèn)證時，用戶使用簽名等摘要信息上鏈驗證，邊緣計算就近服務(wù)的原則提高了身份驗證和身份注冊時的效率，從而優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗。

b)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入控制。傳統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入控制基于集中式管控和中心驗證，存在單點故障風(fēng)險。區(qū)塊鏈為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下的接入控制提供了一個可靠的去中心化的通信網(wǎng)絡(luò)，各個節(jié)點之間的控制和協(xié)作數(shù)據(jù)都可以通過“交易”的方式在區(qū)塊鏈上進(jìn)行記錄，由智能合約自動執(zhí)行，使操作具有可追溯性，同時可以實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的相互認(rèn)證。管理和驗證都在邊緣執(zhí)行，能夠提高設(shè)備現(xiàn)場安全性，還能夠?qū)踩呗酝降秸麄€網(wǎng)絡(luò)邊緣的多個廠區(qū)和園區(qū)。

數(shù)據(jù)膨脹問題。鏈上數(shù)據(jù)的不可刪除性會導(dǎo)致區(qū)塊鏈不斷增長，工業(yè)場景下可能存在的高密度物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備場景會產(chǎn)生大量認(rèn)證和存證數(shù)據(jù)，從而對存儲空間提出更高要求，同時也對區(qū)塊鏈架構(gòu)的數(shù)據(jù)防膨脹算法提出新需求。

智能合約問題。如何將海量合同轉(zhuǎn)化為符合邊緣業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)的有效智能合約，同時保證智能合約代碼的安全性是一個關(guān)鍵問題。此外，智能合約的法律屬性認(rèn)定和法律適用性問題也是區(qū)塊鏈應(yīng)用挑戰(zhàn)之一。

數(shù)據(jù)隱私問題。數(shù)據(jù)隱私對于運營商來說十分重要，因為運營商可能持有客戶敏感信息，這些信息包括個人身份和設(shè)備信息，以及其他敏感業(yè)務(wù)信息。由于鏈上記錄不可篡改，因此如何在保證業(yè)務(wù)有效性的同時避免因區(qū)塊鏈特性造成的隱私安全問題也需進(jìn)一步研究。

互操作性問題。目前區(qū)塊鏈底層實現(xiàn)方式種類繁多，如何實現(xiàn)區(qū)塊鏈底層平臺之間的無縫協(xié)同以及跨鏈互操作是未來區(qū)塊鏈架構(gòu)研究重點之一。

可擴(kuò)展性問題。5G網(wǎng)絡(luò)中的端到端延遲對有效負(fù)載和承載數(shù)據(jù)小于1 ms，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)性能如何滿足5G邊緣計算業(yè)務(wù)時延要求是未來研究的重點之一。

區(qū)塊鏈作為去中心化、隱私保護(hù)的技術(shù)工具，與邊緣計算融合發(fā)展，能夠從信任、數(shù)據(jù)完整性和安全等層面提升邊緣計算服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化業(yè)務(wù)能力，催生新商業(yè)模式和業(yè)務(wù)場景。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和數(shù)字化程度的不斷加深，區(qū)塊鏈所構(gòu)建的邊緣價值使能體系將滲透到多個垂直行業(yè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和生產(chǎn)要素的高效協(xié)同和共享。此外，區(qū)塊鏈與5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多種技術(shù)結(jié)合的程度會逐漸加深，而技術(shù)融合帶來的價值也會逐步放大。

本文對區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)、基本類型和標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)展及開源社區(qū)情況進(jìn)行梳理，并結(jié)合邊緣計算的技術(shù)特性研究了二者融合的業(yè)務(wù)場景和應(yīng)用部署模式，梳理了在共享、存證、共識和安全四大類型的典型應(yīng)用場景。同時，區(qū)塊鏈+邊緣計算融合應(yīng)用實現(xiàn)中，也應(yīng)對數(shù)據(jù)膨脹、智能合約、數(shù)據(jù)隱私、互操作性和可擴(kuò)展性等問題開展進(jìn)一步探討和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國信息通信研究院可信區(qū)塊鏈推進(jìn)計劃,區(qū)塊鏈電信行業(yè)應(yīng)用白皮書（1.0版）.

[2] Blockchain and Distributed Ledger Technologies[EB/OL].[2018-12-05].https://www.iso.org/committee/6266604.html

[3]ETSI. Mobile Edge Computing – A Key Technology Towards 5G[EB/OL]/[2018-01-25].http://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/mobile-edge-computing.

[4] Ruizhe. Y, Richard.Y, Pengbo. S, Zhaoxin. Y, Yanhua. Z, Integrated Blockchain and Edge Computing Systems: A Survey, Some Research Issues and Challenges, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 2, pp. 1508-1532, Secondquarter 2019, doi: 10.1109/COMST.2019.2894727.

[5] Zhaofeng.M, Xiaochang.W, Deepak. Kumar. J, Haneef. K, Hongmin.G, Zhen.W, A Blockchain-Based Trusted Data Management Scheme in Edge Computing, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 16, no. 3, pp. 2013-2021, March 2020, doi: 10.1109/TII.2019.2933482.

[6] 馬春光,安婧,畢偉,袁琪. 區(qū)塊鏈中的智能合約[J] . 信息網(wǎng)絡(luò)安全，2018（11）:8-17

[7] 呂華章,陳丹,王友祥.邊緣云平臺架構(gòu)與應(yīng)用案例分析[J].郵電設(shè)計技術(shù),2019,(03):35-39.[doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.03.008]

[8]中國區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇, 中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）

[9] Alexandru.S, Blockchain based distributed control system for edge computing, 2017 21st International Conference on Control Systems and Computer Science (CSCS), Bucharest, 2017, pp. 667-671, doi: 10.1109/CSCS.2017.102.

[10] 薛淼.區(qū)塊鏈在電信運營商應(yīng)用場景探討[J].郵電設(shè)計技術(shù),2019,(04):76-80.[doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.04.017]

[11]李奎, 尹芹, MEC場景下的視頻CDN技術(shù)及應(yīng)用, 郵電設(shè)計技術(shù), 2018,(03):23.[doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2018.03.006]

[12]Jatinader Singh, Johan David Michels, “Blockchain as a Service (BaaS): Providers and Trust”, IEEE,DOI 10.1109/EuroSPW.2018.00015

[13]Satoshi Nakamoto, “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System” , 2008

[14]林文韜,徐恒昌,王小月,邊緣計算發(fā)展前景及電信運營商機(jī)遇分析,信息通信技術(shù)與政策，2019年9月第9期

[15] 劉千仞,基于區(qū)塊鏈的數(shù)字身份應(yīng)用與研究[J].郵電設(shè)計技術(shù),2019,(04):81 85.[doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.04.018]