基于区块链的工业互联网标识公共服务应用

2022-09-09侯海波谷雨

电子技术与软件工程 2022年12期

侯海波谷雨

（中国信息通信研究院北京市 100191）

区块链技术是一种由各方共同保护的会计方法技术，通过加密技术确保数据传输和用户访问的安全，所有数据都可以按顺序存储，不容易更改和防止相互拒绝。它又称为分布式账本技术，具有分布式可靠性的技术优势，数据不易被修改，有利于数据的保护。区块链技术凭借其独特的借贷机制，成为继云计算、物联网和大数据分析之后的又一重要技术，这会影响许多行业的使用场景和操作规范。它是未来发展数字经济和创建新的信用体系不可或缺的技术手段之一。区块链作为一个共同的目标和技术属性，逐渐被人们所认识，并逐渐成为最基本的技术，在数字经济时代减负着信息价值传播与交换的重要任务。

1 工业互联网标识公共服务应用

1.1 概述

产业网络识别系统公共服务应用系统是在中国产业互联网识别系统的基础上构建的“2019年产业互联网创新发展项目识别分析公共服务支撑平台项目”。该服务应用可以连接全球顶级节点、国际节点、不同行业和地区的二级节点、企业应用节点等。支持数据采集、数据管理、智能应用和技术支持能力。同时，这些基本功能已用于实现业务数据共享业务，包括识别依据、主数据模型、数据图谱等。在此基础上，创建了基于企业识别服务的各种典型工业应用环境，企业在行业、地区、行业、异构网络和部门中的实际应用问题的解决提供一定帮助。

1.2 技术架构

互联网标示公共服务应用由4部分组成（如图1所示）：基础设施资源层、服务层、应用层和企业访问层。

图1：标识公共服务应用架构

1.2.1 企业接入层

企业接入层主要提供企业接入的相关服务，这其中包括各个企业平台的接入以及应用于平台之间的接入。企业接入层是标示公共服务应用的起始部分，只有进行企业层面上的应用接入，后续的应用以及共享服务才能得以实现。

1.2.2 应用层

应用层是整个表示公共服务应用架构的核心，而这其中包含有供应链、防伪溯源、生产协同以及精准营销等多项应用，而这些应用都会与行业内的典型应用相挂钩，也是典型应用中的必备模块，是为了能够更好的服务于需要的企业。

1.2.3 共享服务层

标识公共服务应用为跨行业以及行业内的典型应用提供了包括主数据模型服务、知识图谱服务以及标识支撑服务等在内的极多通用型的共享服务能力。其中标识支撑服务是这一层面上的核心组成部分，可以为上层的公共应用所涉及到的对象提供合理的服务。与此同时，标识接入国家工业互联网标识解析体系的前提下，还可以为行业公共服务应用提供数据标识等服务。而主数据模型服务所对应的则是企业关键业务数据，主要是通过联合行业内的多家企业以及相关的机构，对同行业的企业主数据进行合理分析，建立标准并且抽取出通用的行业主数据模型，为后续的行业公共服务应用提供数据上的支持。知识图谱服务则是将数据通过建模的方式，实现行业知识图谱模型的抽取，当各模型的数据完成标识注册以后，就可以完成行业内主数据关系的创建，并最终以图谱的方式呈现，使得数据更加的直观易懂。

1.2.4 基础资源层

基础资源层所提供的是底层的网络、计算以及储存等多项资源，通过提供资源的方式，为上层应用的实现提供足够的数据的支撑，也是为了帮助上层服务的实现奠定坚实的基础，避免因为资源的不足而导致的框架的垮塌，以确保标识公共服务应用能够顺利实现。

2 基于区块链的工业互联网标识公共服务应用

2.1 技术架构

在引入区块链技术之前，传统企业的识别业务架构主要由四大类组成（如图2所示）：基础资源、公共业务、应用、企业访问四大类，而在引入区块链技术之后，则是将区块链技术应用于企业的业务底层，从而为企业的身份识别服务系统提供一个分散的基础设施。根据公司之间的协议，区块链协议、智能数字、书籍、秘密安全和其他技术基于不同的行业标准和互联网标准。每个产业链条上都可以有相应的监管者参与进来，而公司和监管者之间的联系将会减少对企业生产的影响。同时，每次在存储数据的时候，都会有一个时间标记，可以让每个数据的存储时间都能被记录下来。部署一个区块链节点，它可以部署在云上，也可以在公司的私人云或者是企业内部，为支持公用的应用程序提供了各种不同的数据存储方法。

图2：区块连接点部署方式

2.2 标识公共用联盟链介绍

区块链可以按照参与者的存取权限划分为公有链、联盟链和专有链。所有的实体都可以加入公共链：专有链仅针对个别的个体，通常是在企业内部；联盟链是在一组具有标识证明的成员中建立一个链接，并向特定的组织群体开放。公共服务应用程序的识别涉及多方参与，这要求多方或用户根据其业务需求安全可靠地共享业务信息，从而实现数据跟踪。同时，通过联盟，我们可以更好地控制用户权限，为用户提供更好的隐私保护。

本文选取了一个基于联盟的技术架构。

Hyperlayer fabric是一种支持连接部件的模块化链体系结构，适用于在复杂公司内部和之间建立联盟。基于此，本文使用联合链作为网络架构，创建了一个识别公共服务的联合链，它代表了一个完整的服务支持层，确定公共服务。识别公用服务的联合链条由多个产业链条和一个共用链条组成。由于各个产业的应用范围存在很大的差别，每个行业对共享数据和其他行业的数据都有不同的要求，事实上，产业链仍然存在于所有行业中。根据行业的具体情况，它可以显示紧密点、可追溯性范围、生产周期、合作等，根据各个行业打造一件商品。参与者可以同时跑去构建一些关于购物链和产业链的信息。

2.3 关键数据上链

无论是跨行业，行业领域的标识公共服务，其所涉及的数据都以工业主数据模型、知识图谱模型和关键主数据为基础数据支撑。为了确保数据的安全和可追溯性，在各种应用场景中，需要三个主要数据。

2.3.1 主数据模型

基础数据使用基础数据管理模型定义基础数据管理和服务。开发和使用的主数据模型的所有参与者必须遵循主数据模型的规范，根据用户的需求进行管理和维护，并将其应用到不同的系统。以确保数据的准确性、完整性和易于理解。因此，基本的信息模型是变化、安全和信息。由于该模型是一种具有很少数据量的文件模型，因此能够将其原始数据直接上链。

2.3.2 知识图谱模型

识别公共服务的行业知识地图模型可以从数据或行业主数据模型中提取和建模，为行业主数据的连接提供基础。它必须得到外国人的信任。应用程序模型使用文档显示图片，并直接显示应用程序数据。

2.3.3 关键主数据

由于主要资料数量庞大，为了符合有关法规，为了保证资料的安全性，引入了一种分布式区块链方法来保护和管理关键数据。同时，由于区块链数据不变，还会让所有被验证的人看到，从而保证了更顺畅的审核和审核。但是，由于主数据是大量数据和大量文件，尽管主数据必须安全管理，但是它并不能直接上链。因为所有的主要资料都是根据识别公用服务应用程序的识别支持服务而进行的，因此，验证数据时，只能发布标识服务。

2.4 数据共享机制

（1）企业将允许部分数据被破坏，或者根据Malind文化，这些数据将向一些参与者开放，旨在进行市场活动，可以使安全数据在世界某些地区运行。同时，可以通过加密获取数据，并且可以使用加密技术和智能合约来确保数据不被看到。

（2）企业允许公共数据与链联盟中部分数据的比例，这样安全信息可以与链联盟中的所有数据比例显示。

2.5 智能合约

智能合同又称智能合同，它是以事件为基础，对其合同、对价、商业逻辑等的描述均采用计算机语言。智能合同的场景或谈判被视为一个法治和逻辑集，这是一个依赖和阻止位置，包含代码。Nomor根据此预设自动完成数据的“上行链路逻辑”，包括阻塞中的临时阻塞标记，时间和情报对话机制用于创建和验证交易。智能词的使用应该由管理者使用、更新和等待词，因为在不同的产品中有不同的应用，包括一条产业链或许多智能协议，产业之间的分销链也是如此，包括一个或多个智能协议其内容可以按照不同的业务需求来编制。

3 典型应用场景

在此基础上，公共服务应用程序标识可以与各种企业行业应用程序相结合，简化企业应用程序开发和多个企业之间的协作。识别公用设施的数据上链与应用过程具有相同之处，只要针对不同的应用需要，就可以设计出相应的智能合约，每个项目都提供了更安全可靠的信息模型、科学地图模型和关键主信息。所以，在这一章中，典型的应用案例并没有详细地介绍应用程序的使用情况，而是集中在一个典型的应用情况下，为哪个应用程序的数据提供一个可信的共享信道和跟踪。

3.1 需求及问题

所有不含金属的生命周期工业应用称为地质勘探、测量、材料（采矿、采矿、运输）、使用、分化和其他形式的地质、测量、物质、使用和分化。目前，各环节的数据都是自主性的。信息水平也不高，主要是纸质的、静态的、电子的。

通过识别公共服务支持，可以为生产过程提供识别和关联，目的是确定与国家相关的适当识别集关系，并提供识别，并能涵盖整个生产过程。同时，公共服务与煤矿的主要数据模型相一致。公司为特定应用程序提供主要数据，如现有数据周期的可追溯性和生产协作性。

然而，正如前言所述，尽管标识公共服务系统实现了煤矿企业的应用场景数据的统一识别和数据交换，然而，无法实现真正的可追溯性和信任共享。同时，各个环节都有大量重要的生产数据，其真实性对矿井的安全起到了很好的保障作用。因此，为非煤矿山企业提供更多的安全、可靠的标识公共服务，能够对非煤矿山企业的各个生产过程进行全生命周期的管理，保证数据的真实性、可变性、来源的可查性。

3.1.1 数据上链

在非煤炭矿山的工业应用场景中，我们利用标识公共服务的基础上，构建了一个工业主数据模型，将其上链，实现了矿山生产数据的全生命周期管理。与此同时，设计、设备制造、监管机构、其他供应商等各大企业也纷纷参与到非煤矿山产业链条中，利用区块链技术实现信息的信任与协同。

在非煤炭工业应用场景中，连锁组织由矿业公司、工程公司、设备生产公司、监管机构和其他服务提供商组成。系统中的主要数据基于主数据模型。工业应用核心知识为了实现信息的可信度和可追溯性，本文采用了非煤矿山的工业链条，实现了基础数据的共享。为了实现对矿井产品的全寿命管理，还必须对关键的生产数据进行上链。

3.1.2 行业主数据模型

在此基础上，结合矿山企业、设计单位、设备制造企业、监管机构、其他服务商等，开发了企业的主数据模型，并建立了企业所有者的数据模型。非煤矿工业的主要数据模式，这些数据不包括，由于主数据模型处于“地质、勘测、采矿、选矿和冶金”阶段，由于类型和设备传感器的性质统一到各种类型的主数据模型“设备”，因此它不再以时间为机会。同时，由于模型不是一个大文件，因此直接使用原始数据方法。主数据模板包括序列号s、元素名称、英文名称元素、选择性（可选或强制性）、唯一性（单一和可重复）、形状（文本、数字等）、标签和属性。由于此链接，主数据模板有多个，每个模板都有不同的属性。地勘阶段的主要数据模型如表1。

表1：钻机部分数据

3.1.3 矿山生产数据

在生产过程中，通过对矿山生产的关键生产数据进行链路，包括设计、矿山、设备制造等。由于生产涉及到“地、测、采、选、“冶金”等环节，每个环节都包含大量的生产数据，并以数据标识的形式进行链接。表4列出了采矿生产资料，其中一些用于敏感材料“*在查询矿山的产业链信息后，非煤炭生产公司可以搜索矿山的产业链信息，而不是煤炭生产公司。将企业的生产资料开放给外部的供应商，以改善服务的效率与品质。该系统为非煤炭开采企业的生产数据进行全寿命周期管理，提供了可靠的保障。

3.2 知识图谱模型上链场景

3.2.1 需求及问题

氧化铝是指一类化学式为A1O1的稳定氧化铝。在矿业、陶瓷等材料及科学领域它被叫做铝土矿。生产氧化铝的上游企业是中国国家铝土矿集团公司，而下游企业则为中国电解铝企业。楼上公司的铝土矿企业主要为氧化铝工业生产供应原材料，而氧化铝工业主要生产为电解铝工业生产供应进一步加热的原材料——氧化铝粉。在氧化铝陶瓷产业，由于很难控制生产设备和备件数量，也就很难达到统计价值。此外，氧化铝生产过程复杂，所以数据模型往往涉及许多细节，包括物料范围、管理方法和流程等。这一流程往往是错综复杂的，而且数据与数据之间存在着很多关联。根据这种复杂的大数据分析，人们建立了氧化铝产业的能力数据地图模型，以作为识别服务。同时，氧化铝产业的能力地图模型也能够为上下游产业的企业提供业务数据分析参考。为提供更安全、更可信的公共识别服务，将氧化铝产业的能力数据地图模块也连接在一起。

3.2.2 数据上链

上链机构包括氧化铝公司、铝土矿公司、电解铝公司、监管机构和其他服务提供商，所有这些公司都在氧化铝产业链中获得认证。在数据模型的基础上，形成了氧化铝行业的数据地图模型，并将其扩展到材料、管理、工艺操作、产品、设备和电力行业。

认证和授权后，铝业公司以及铝土矿公司、电解铝公司、政府监管机关，以及其他技术服务提供商都可以授权其查询中国铝产业链中的氧化铝生产行业竞争力地图模型。通过有条件地向所有外部服务提供者公开产品数据，以提升服务效果和服务质量。全部数据都是真实的，而且没有伪造，由此达到了铝产业数据与地图模型的安全共享。