客服热线：
手机版
二维码
作者：江苏华信区块链研究院 首席信息官 刘峰
一、 区块链概览 –2
1.1、区块链简介 –2
1.2、区块链分类– 3
1.3、区块链价值与应用 –4
二、智慧城市整体解决方案 –5
三、智慧城市分领域解决方案 –8
3.1、智慧医疗– 8
3.2、智慧物联网 –11
3.3、智慧资产 –13
3.4、智慧供应链 –15
四、基于区块链的智慧城市展望– 18
一、区块链概览
1.1、区块链简介
区块链是随着比特币等数字货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新技术，它提供了一种去中心化的、无需信任积累的信任建立机制，目前已经引起了金融行业、科研机构、政府部门和投资公司的高度重视和广泛关注。区块链技术通过建立一个共同维护且不可篡改的数据库来记录过去的所有的交易记录和历史数据，所有的数据都是分布式存储且公开透明的。在这种技术下，任何互不相识的网络用户都可以通过合约、点对点记账、数字加密等方式达成共识，而不需要任何中央信任的机构。在这种技术下，我们可以建立数字货币、数字资产、智能合约等。
区块链技术本质上是一个对等网络的分布式账本数据库。比特币的底层就采用了区块链的技术框架。其本身就是一串链接的数据区块，每个数据区块中记录了一组采用哈希算法组成的树状交易信息，这样就保证了每个区块内的交易数据不可篡改，区块链内链接的区块也是不可篡改的。
1.2、区块链分类
区块链技术的分类方式多种多样，按参与方分为：公有链、联盟链、私有链。
公有链
公有链对外公开，用户不用注册就能匿名参与，无需授权即可访问网络与区块链。节点可选择自由出入网络。公有链上的区块可以被任何人查看，任何人可以在区块链上发送交易，还可以随时参与网络上的形成共识机制。
公有链通常也称为非许可链。比特币、以太坊等都是公共链。公共链适合虚拟货币、面向大众的电子商务、互联网金融等B2C、C2C或C2B等应用场景。
联盟链
联盟链仅限于联盟成员参与，区块链上的读写权益、参与记账权限按联盟规则来制定。联盟链是一种需要注册许可的区块链，这种区块链也称为许可链，目前知名的联盟链有40多家银行参与的R3与Linux基金会支持的超级账本项目。
联盟链是一种需要注册许可的区块链，这种区块链也称为许可链。
私有链
私有链仅在私有组织使用，区块链上的读写权限、参与记账权限按私有组织规则来制定。私有链的应用场景一般是企业内部应用，如数据库管理、审计等。
央行发行的数字货币可能就是采用私有链。和联盟链类似，私有链也是一种许可链。
1.3、区块链价值与应用
区块链技术信任机制是区块链技术的核心价值之一，因此区块链技术本身也就被称为“分布式账本技术”。自古以来，信任就是金融和大部分经济活动的基础，随着移动互联网、大数据、物联网等信息技术的广泛应用，网络空间的信用作为数字社会的基石作用越发明显。
具体来看，区块链技术的颠覆性价值至少包含以下几个方面：
1）、简化流程，提升效率。由于区块链技术是参与方之间通过共识共享。由于区块链技术是参与方之间通过共识共享的方式建立的公共账本，形成对网络状态的共识，因此许多重复验证的流程和操作就可以简化，例如银行间的对账、清算、结算等。
2）、降低交易对手的信用风险。区块链技术利用智能合约等手段保证交易多方能够完成约定义务，确保交易安全，降低信用风险。
3）、提升透明度和监管效率。由于区块链技术能够很好的实时监控交易，不可撤销、不可抵赖，从而提高透明度，避免敲诈行为。
二、智慧城市区块链解决方案
基于区块链技术的智慧城市已经逐渐兴起，以IBM为代表的传统IT企业、Factom公证通为代表的初创公司均加速在智慧城市领域进行布局，在金融系统、审计系统、医疗信息系统、供应链、财产契税、能源电力、法律应用等领域均取得了长足的进步。
新型智慧城市主要围绕以大数据和区块链技术为核心建设的。通过组合“一中心、四平台、多应用、统一链“的方式构成多维度的智慧城市解决方案，如图2-1-1所示。
图2-1-1智慧城市解决方案构成图
所谓“一中心”是基于城市的各维度大数据中心。“四平台”即智慧政务综合信息服务平台、智慧城管综合信息服务平台、智慧民生综合信息服务平台和智慧经济综合信息服务平台。“多应用”包含了各类的智慧应用。最后“统一链”则是基于区块链的可信智慧城市信息生态。
基于智慧城市总体解决方案呈现，根据四个维度来剖析分别为：感知层、网络层、平台层和应用层，如图2-1-2所示。
图2-1-2 智慧城市整体结构四层图
感知层：包含由各种传感器、RFID电子标签、各类职称网络的硬件网关设备和互联网设备。这些感知层硬件主要来支撑我们各种网络。
网络层：该层是从感知层的各种硬件设备上，构件的一个支撑通信和数据的载体网络。一般来说我们包含三类即物联网、通信网和互联网。
平台层：平台层主要是通过在载体网络上构件的各种信息平台。这些信息平台为我们后续构件各类应用提供基本信息服务。常见的如数据中心平台、征信中心平台、IT中心平台等等。
应用层：应用层主要是在智慧城市构件的过程中，涉及到的方方面面专项服务，如智慧政务、智慧交通、智慧人社、智慧金融、智慧安防、智慧医疗、智慧物联网、智慧资产、智慧供应链以及智慧碳排放等等。
对于整个由区块链组成的生态，其技术区块链底层，自网络层出发，自身构建了区块链服务平台。其平台之上又可以结合行业搭建多重多样应用，这样最终作为一个综合性技术来构成了统一链这个生态。
以上这四层构成了我们组成“一中心、四平台、多应用、统一链”的核心组成部分。
三、智慧城市分领域解决方案
3.1、智慧医疗
区块链在医疗领域的应用方兴未艾，目前，区块链在医疗领域的实践主要发生在美国，在区块链医疗领域开展业务的公司主要分为三种：以Gem与Hashed Health公司为代表的初创公司，以IBM为代表的传统IT公司和以Tierion+Philip区块链公司与传统医疗公司合作的三种方式。目前，三类公司的项目基本仍处在实验阶段，但依然引起了包括美国国家食品药品监督局、Inter公司在内的政府机构与大型科技企业的关注。
目前区块链技术在医疗领域的应用主要有三个方向：
医疗数据安全存储与共享、医疗流程改革、药品供应链的监管与药品鉴别。
医疗数据安全存储与共享
目前，超过三分之二的区块链企业将发展重心放在了医疗数据领域，例如BitHeath、PokitDok。BitHeath运用区块链技术来存储医疗健康数据并能够将其从世界各地任一节点恢复。运用区块链技术，数据在国际上以类似于BitTorrent的点对点文件分享技术形式进行传播。万一出现网络故障，可以从本地节点恢复数据。而pokitDok公司目前与Inter公司开展了深入合作，旨在从芯片的层面实现数据的安全。
除了相关企业，一些政府组织也开展了相关的实验。爱沙尼亚电子卫生基金会与Guardtime公司开展了100万份病人医疗记录存储的项目。这是目前最有代表性的案例，该项目整合了Guardtime公司的无钥签名基础设施区块链技术与Oracle数据引擎，以实现安全并实时查看病人病例。
图3-1-1 智慧城市医院解决方案图
医疗流程改革
目前，除了医疗数据领域，医疗流程改革也受到了广泛关注。以PokitDok、Gem公司为代表。PokitDok公司主要是利用区块链技术进行用户身份确认，识别消费者与服务提供商，在自动识别交易参与方的基础上，利用智能合约实现医疗保险的快速赔付。Gem旨在向医疗保健服务商提供网络基础设施，使得可以在医疗健康领域可以采用更多的物联网与区块链方案。
图3-1-2 智慧城市综合医疗解决方案图
药品供应链的监管与药品鉴别
目前，药品监管领域主要是关注供应链方向的区块链公司在开展。Block Verify公司是典型代表。Block Verify是一家基于区块链技术的防伪方案服务商，提供的服务包括：真伪验证、产品追踪等。这与药品监管领域有着高度的契合点。
图3-1-3 智慧城市物流冷链解决方案图
3.2、智慧物联网
当前物联网生态以来的是传统的网络架构，所有的设备都是通过云服务器验证连接的，所依赖的云服务器需要具有强大的运行和存储能力。而且所有物联设备间的连接将会仅仅通过互联网实现，即使这只是在几米的范围内发生。
这样的模式已经沿用许多年了，并且依然能够很好的支持小规模的物联网网络。但是面对日益增长的物联网生态体系的需求，海量的数据信息，通信信息，传统物联网架构面临着空前的经济与工程方面的挑战。
图3-2-1 智慧城市物联网硬件软件结构示意图
引入区块链技术作为传统物联网的新搭档，构建智慧物联网。
保护用户隐私，重塑信任机制
目前中心化服务器架构所有收发数据都是由中央服务器存储流转，中心服务器的安全直接影响到传感器所采集的多种用户信息的安全与发出的控制指令的准确性。
同时，查出问题节点对于一个有着数以亿计用户的物联网网络，是个十分浩大的工作量。
区块链所能做的是重塑物联网设备的连接方式，采用分布式的网络结构，使得设备之间保持共识，无需与中心服务器与数据库进行验证，采用这种架构，没有中心数据服务商，也就不存在批量用户信息泄露的问题。一个或者少量节点被攻破之后整个网络的体系依然是稳定的。
降低运营成本，普及物联设备
目前传统的物联架构是将记录的数据汇总到中央服务器中，目前数以亿计的节点产生了海量的数据与通信带宽，所需的大型服务器，网络设备等基础设施的铺设与运营的成本是非常高的。
而区块链技术为物联网设备提供了点对点通信的方式来传输所产生的数据，中央处理器不在是必须的设备，分布式的计算就可以处理数以亿计的交易了。充分利用闲置算力，存储容量与带宽，用于交易处理，大幅度降低和存储成本。
3.3、智慧资产
智慧资产是一种存在于互联网上的拥有实体资产的一种数字化证明。 智慧资产相对于传统实体资产的优势在于数字资产的联网化，智慧资产的流动性远远超过了传统的实体证明。而流动性等增强可以降低交易成本，缩短投资周期，快速募集资金等。
智慧资产可以应用于各种现实中实体的产品登记，比如房产，广告牌，汽车等。还可以是一些创新的资产如太阳能发电的资产等等。
商业媒介与服务数字资产交易
图3-3-1 智慧城市智慧资产结构示意图
运营商向商业中心或居民小区部署多媒体广告，或者自动贩卖机提供服务。由投资提供资金，由于这些产品可以持续的产生相应收益，在投资者购买产品后，将持续获得相应收益资金。
运营商将产品转化为数字化的资产记录在区块链中，并将物权授予投资人。产品收益通过智能合约自动添加到投资者名下，同时产品还以数字资产的形式可以在链内流通交易。
太阳能发电智慧资产交易
图3-3-1 智慧城市太阳能创新智慧资产结构示意图
智慧资产目的是利用区块链技术为低流动性的资产增添新的活力，通过流动性的增强，可以降低交易成本，缩短投资周期，快速募集资金，促进实体企业更好更快的发展,智慧城市更高效的建设。
3.4、智慧供应链
目前，随着全球化分工的日益深化，现代制造业的供应链不断延展，并且有：碎片化、复杂化、分散化的特点，为现代供应链的管理带来了极大的挑战。而这种现状导致了供应链的不透明性，导致上下游企业沟通成本高昂。区块链作为重塑信任最为理想的工具，能够提高企业对于供应链的掌控能力，使得高效准确的产品溯源成为现实。
供应链溯源
现代供应链体系囊括了商品从生产到运输到销售的全流程，从原材料到成品。而目前作为生产者，面对极为复杂的供应链，难以监控商品流通过程，监管乏力。而买方缺乏一种可靠的方式来验证商品的真伪。对于普通的商品假冒伪劣会损害消费者的经济利益，而食品药品会直接危害到消费者的生命健康。所以利用区块链技术重塑供应链体系刻不容缓。
目前区块链技术在防伪溯源领域的通用做法是：为每个商品在链上注册一个ID，使其拥有一个唯一的数字标识。通过公共账本来记录这个数字身份的所有信息，确保信息的真实可靠不可篡改。区别于传统的供应链管理体系，只能将粒度做到SKU级别，采用传统数据库记录数据，难以排除人为因素干扰。
作为商品生产者可以全程监控商品流通的过程，作为消费者可以通过这个数字ID得到包括产品产地、原材料，流转信息等关键信息，以供参考。
图3-4-1 智慧城市供应链防伪方案示意图
除此之外生产商在产品出现问题时，通过查看共享账本，可以快速定位问题批次SKU甚至产品本身，进而避免大范围召回问题产品，降低经济损失。
打破信息孤岛，实现信息互联互通
对于传统供应链信息系统，每个参与方只关注己方的信息，生产、物流、销售、流转、原料、监管信息完全割裂，没有一个围绕商品的完全可信的集合所有商品信息的平台。这造成了不同参与方之间沟通成本高企。同时数据孤岛导致了信息核对繁琐、供应链上下游数据交互不均衡，多数情况下需要线下重复对账确保主句准确，这带来了额外的经济与时间成本，也增加了金融行业的风险。
区块链技术由于其不可篡改、去中心化、非对称加密的特点，天然适合多方参与、信息交换的场景，能够帮助实现数据的民主化，将分散的数据库连接起来，又能通过加密算法保护参与各方的隐私。对于供应链参与的上下游参与者，可以做到通畅的数据交互，同时又不会造成商业机密泄露。
图3-4-2 智慧城市智慧供应链结构示意图
四、基于区块链的智慧城市展望
城市是个纷繁复杂的综合系统，人口稠密，各种场景汇聚在一起，这就注定了建设智慧城市是一个系统工程，需要借助各种现有的技术来构建。区块链技术并不是一种颠覆性的技术，而是基于现有的互联网、大数据、云计算等技术重塑信任机制，使网络不仅仅实现信息的传播，而是实现价值的转移。
上文中提到了许多区块链技术在建设智慧城市中的应用，包括智慧医疗，利用区块链技术实现电子病历的存储、流转、恢复等，通过智能合约简化医疗保险报销流程，通过对药品流转供应链进行全程监控确保药品的安全性与真实性。智慧物联网，利用区块链技术的点对点通信机制降低运营成本，普及物联设备，利用其不对称加密特性保护用户隐私，重塑信任机制。智慧资产，利用区块链技术进行实体资产的数字化证明，加速传统资产的流通速度，缩短投资周期，降低交易成本等。智慧供应链实现食品、工业品溯源，降低假货风险。同时能够打破信息孤岛，促使供应链上下游交互，减少时间与经济成本。
除此之外，区块链技术在智慧城市建设过程中还有很多其他方面的应用，如智慧交通，电子政务，法律应用等领域均有着广阔的前景。借助一句区块链领域流行语–未来已来只是尚未流行，基于区块链技术的智慧城市未来可期。
转载须注明来源，违者必究。
合作方式–微信（电话）：13260317961
声明:本文仅代表作者本人观点，不代表比特币中文网立场。
