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摘要：近年来，随着“德国工业4.0”，“美国工业互联网”以及“中国制造2025”战略目标相继提出，物联网技术被广泛应用在工业制造业。工业物联网（IIOT）以极大的速度向产业链传输海量工业数据。而传统的工业物联网系统过度依赖中心化服务器，由于中央数据存储机制监管困难，访问权限不明确等问题，经常会出现数据传输安全隐患，且其可扩展性面临着严峻的挑战。因此，工业物联网数据传输安全性问题和可扩展性问题，成为了工业制造业发展的热点问题。
关键词：区块链技术；工业互联网；应用；网络安全风险分析
引言
随着我国将“中国制造2025”上升到国家战略层次，工业互联网作为实现这一宏伟目标的主攻方向，已经开始引起越来越多人的关注。在工业互联网的应用场景中，数据通过智能设备上传到云端（数据库），从而实现数据收集、共享、分析，以及提供决策方案等用于各个系统和设备之间的协作，对于工业互联网而言，海量设备的接入以及大数据是支撑运营的基础。现如今在工业互联网中，生产、制造及供应链等多个场景，往往涉及多家企业和工厂，需要不同的角色协作完成，正因如此，不同的角色之间存在着不信任和安全隐患，例如数据泄露、行业隐私等风险。为了防止数据信息不被恶意篡改，保证数据信息的流转有着更高级别的安全性能，本文在此引用一项新兴技术—区块链。
1区块链技术综述
区块链技术（Blockchaintechnology），起源于《Bitcoin：APeer-toPeerElectronicCashSystem》，其中第一次出现了区块链的概念。区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程、安全可信等特点。去中心化使区块链可以构建以链为核心的分布式系统；时序数据为存储在区块链中的数据增加时间刻度以提高系统的可追溯性，为产品溯源带来便利；集体维护要求区块链用户通过共识算法保证系统的一致性并通过特殊的鼓励机制鼓励区块链用户参与验证一致性的验证过程。可编程使智能合约管理区块链成为可能，用图灵完备的脚本、背书系统构建安全可信的交易；安全可信表征区块链技术的数据无法篡改，不可伪造，这些都是基于哈希算法实现的。区块链提出去中心化的概念，是一种按照时间顺序将区块以顺序相连的方式组合成的一种链式存储结构。其核心是分布式，在不依赖于第三方信任组织的条件下，以密码学的方式保证用户数据不可篡改，不可伪造，并且基于时间戳、共识机制、智能合约达到数据的去中心化管理。区块链的核心价值是基于算法建立开放透明的规则，并建立信任网络，以确保交易安全性并在复杂环境中实现信息可信度。
2区块链在工业领域的应用场景
2.1区块链+机理模型共享
工业互联网平台层的机理模型、数据模型、业务模型，如：资产管理模型、产品研发设计模型、过程管控模型、运维模型、工艺模型、资源配置模型等的建立需要大范围采集多家企业、多个生产线和大量生产设备基础数据才能积累和沉淀。一方面，出于企业核心生产数据上传平台的安全性、机密敏感性的考虑。目前，在通用工业互联网平台中，大多数企业并不希望将核心数据上传到平台层；而另一方面，大家也看到机理模型、数据模型、业务模型的沉淀和运用，对优化工业制造、物流、工艺改进、资源配置、品控等方面有极大优势和必要性。这就要求工业互联网架构中需要一种可以实现分布式模型计算和机器学习的网络结构，再以模型数据共享计费和激励体系，鼓励多方参与者共同构建工业机理模型。
2.2区块链+安全认证
美国发布的《2016-2045年新兴科技趋势报告》指出，到2045年，将会有超过1000亿的设备连接在互联网上，这些设备包括了移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车，以及服装等。随着，我国工业互联网进一步发展和演进，大量工业智能化设备，如：传感器、DCS/PLC、网关、I/O模块、边缘服务器、微数据中心都需要接入工业互联网平台。
但同时也带来生产设备双向安全保障的问题，特别是基于DCS/PLC的生产线控制器一旦出现网络安全问题，将给企业带来不可估量的损失。采用基于区块链技术的分布式数字身份认证体系，将边缘计算中心作为企业、人和设备接入的认证和安全校验节点，可实现人与设备、设备与设备、服务器与服务器之间的双向身份验证，大大降低边缘层接口数据泄露和设备控制的安全隐患，同时还可以实现基于工业互联网PaaS层工业数据加密存储需求，实现数据私有化访问。
3融合解决的问题
3.1提高协同效率
工业生产制造阶段涉及多个环节，这些环节由不同的个体参与，其间的协作关系通过系统集成完成，在协同过程中的问题和摩擦会降低协作和设计的效率。通过区块链技术，可以确保在工业互联网平台上的分析数据和模型的权属，避免被分析数据和模型工业互联网平台随意使用和共享，也可以通过区块链让这些分析数据和模型在跨平台间进行共享，提高工作效率。
3.2解决安全隐患
数据从设备端发送到云端以后，经过网关和数据处理，存放在指定的账本里面。在这个过程中，数据可能被有意无意的篡改，这就需要有技术协议保障数据在进入账本前不会被篡改或者删除。区块链刚好能够有效解决这一问题，从设备端发送的数据，在传输过程中的安全性通过区块链的互信来完成，所有数据和信息全部记录在区块链上，利用区块链的分布式存储，实现数据不可篡改，以此解决安全隐患。
3.3解决信息孤岛
工业互联网各行业内的数据能够实现信息共享，对于整个行业而言，能够起到资源复用、把握市场动态、优化配置生产资源等效果，有效地避免了资源浪费，为保证工业互联网各企业间信息共享的安全性，所以必须建立完善的工业互联网安全体系。不同于已经成熟的商业互联网，工业互联网的技术标准和行业规范还没有形成，而系统安全又是重中之重，没有可靠的安全体系作为支撑，信息共享、数据开放这一薄弱环节无法很好地在工业互联网得到应用。由于块链技术具备分布式存储、加密传输、不可篡改等特性，所以适合作为工业互联网各实体之间实现数据可信交换的底层技术。通过在工业互联网的产业链上下游企业间建立工业联盟区块链，企业的生产制造数据能以可控可信的方式存储到区块链上，并以访问可控的方式对链上其他企业开放，从而极大地降低企业间信息共享的成本和信任问题，打通各企业间的信息孤岛。
3.4融合带来的影响
一方面，区块链推动工业互联网快速发展。通过区块链技术的特性，预先制定规则和协作过程，使得相关的文件数据上链过程中，实现全程透明、可溯源，从而提高协作效率。同时对于一些由外部参与的情况，完全可以组建一个更加开放的设计联盟，从而提高整个设计的速率和质量。另一方面，区块链促使工业生产更加高效。利用区块链技术的分布式、去中心化等特征，将生产过程改造成智能化、网络化的生产模式，有望减少行业间壁垒，降低能耗，比传统中心化的工业生产模式更高效。
结语
如何在需要使用设备时能方便快速地获取生产力，在设备空闲时又能将设备提供给其他工厂使用，成了提高工厂企业生产效率的一个重要问题。而使用基于区块链的生产线租赁是一种理想的解决方式，区块链是一种安全且防篡改的分布式记账技术，在租赁设备记账方面可以产生重要的意义，机器厂商将可以依此实现生产线的智能租赁。它消除了机器的前期费用，制造商可以将资金投入其它可以改善运营的地方，例如新产品开发等，使得其业务更加灵活，在行业中创造更大的竞争优势。
参考文献：
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