区块链＋智慧城市

新型ICT技术将驱动下智慧城市发展将迎来新的变革，在构建智慧城市过程中，我国面临着城市全域数据感知对城市数据采集与传输提出了更高要求、海量设备接入使得身份认证和通信安全成为智慧城市安全隐患、如何保护智慧城市采集数据的隐私等挑战与问题。区块链技术正在重塑社会信任，能够有效的解决对等多实体共享信任问题，给智慧城市发展带来新机遇。

智慧城市区块链技术应用重点场景：从民生服务（智慧医疗、智慧教育）、城市治理（智慧政务、智慧交通、公共安全）、产业经济（智慧物联网、智慧工业）、生态宜居（智慧能源、智慧新零售）四个维度对区块链技术在智慧城市中的重点应用场景进行讨论。

区块链技术在智慧城市的应用路径：区块链技术在智慧城市的应用落地是一项复杂的系统工程，需要构建安全、可信的智慧城市数据共享分享基础设施，构建城市级的多层次区块链公共服务平台，以政务服务创新为重点突破，推动区块链应用的逐步落地。

中国移动智慧城市区块链核心产品及技术解决方案：基于区块链技术，中国移动推出数据流通及共享以及数字身份认证两个智慧城市应用场景技术方案。

智慧城市区块链技术发展建议：后续智慧城市区块链技术应用发展过程中，我们建议高度重视区块链底层架构和基础设施，优先搭建区块链基础服务平台，与大数据、人工智能、物联网等技术进行充分融合，进一步完善监管和标准体系。

一、区块链为智慧城市发展带来新机

智慧城市愿景与目标

智慧城市发展愿景：智慧城市主要包括政府、企业和公众三大类参与主体，由于出发点和侧重点不同，目前尚无权威定义。

我们认为，新型ICT技术将驱动智慧城市发展的变革，智慧城市应是基于5G网络、边缘计算、大数据、人工智能等核心能力所打造的城市神经网络和大脑系统，通过深层感知全方位地获取城市系统数据，通过广泛互联将孤立的数据关联起来、把数据变成信息，通过高度共享、智能分析将信息变成知识，把知识与信息技术融合起来应用到各行各业形成智慧。

最终实现城市的全域感知、智能触达、数字运营和智能决策，助力城市管理数据的协调共享和信息系统的互联互通，建设透明高效的在线政府、精细精准的城市治理、融合创新的信息经济、自主可控的安全体系、无处不在的惠民服务。

智慧城市发展面临的挑战：智慧城市建设的本质，是数据的采集获取、共享交换、融合处理，以及基于此的业务协同和智能服务。在构建智慧城市过程中，我们遇到了跨行业跨领域的复杂系统交织问题，特别是因为类别、行业、部门、地域等原因被孤立和隔离的数据资源的开放、交换、融合、共享与安全，仍是亟待解决的挑战。

城市全域数据感知对城市数据采集与传输提出了更高要求。城市数据的采集涉及城市生活方方面面，从广义角度看，新型智慧城市的全面感知内容应该包括对城市综合管理相关的公共部件和公共环境的信息感知、对家居生活场所和环境的信息感知、对市民教育和健康状况的信息感知、对公众有潜在安全威胁的特殊人群活动的信息感知、对大众网络舆情的信息感知等。目前智慧城市的感知体系从感知方式、传输处理等多个角度远不能满足城市信息获取的需求。

从未来发展看，物联网将成为智慧城市的“神经末梢”，实现信息感知数据采集。海量设备接入使得身份认证和通信安全成为智慧城市安全隐患。涵盖广阔的智慧城市涉及到各种接入设备，这些设备的身份可信度辨识、访问控制以及设备之间的互联互通是多方协同的安全基础，也是实现安全可信的数据交换的关键。

随着物联网技术在智慧城市领域的广泛应用，设备身份认证主要使用的非对称密钥解决方案存在着证书批量配置效率低、不同CA机构之间实现互通难等问题，极大的限制了安全认证的实效性以及设备的互联互通，特别是涉及数量巨大的网络设备和终端设备接入场景下的安全隐患问题。

如何保护智慧城市采集数据的隐私仍然是一个亟待解决的问题。数据隐私是数据所有者的基本权利，未经授权不得披露，而在日益数字化的城市生活中，由于数据隐私保护措施的欠缺，智慧城市建设过程中不同的参与方将会接触到各种各样的数据隐私，特别是公民个人信息、用户行为数据等隐私数据的泄露，对政府和企业公信力以及公民个人利益都将是极大的影响。如何在不牺牲隐私的前提下实现数据资源的充分融合、共享，是智慧城市建设亟待解决的一个课题。

信任与协作是可信智慧城市的基础；智慧城市覆盖的行业众多，公安、交通、教育、医疗等领域均承载着大量的敏感信息，这些涉及公民、企业、政府的敏感信息一旦泄露，将对公民个人权益、企业商业利益、国家信息安全带来不可估量的危害。

但是，从另一角度来看，建设智慧城市，一定要实现数据的共享和融合，特别是教育、医疗等关乎民生的重点行业，通过数据共享互通、创新应用，提升公民获得感。对数据的安全和隐私保护是最基本的生存本能，在没有生存基本保障的情况下公民、企业、政府都会倾向于采取保守、封闭、简单的方式来规避风险。

可信智慧城市的建设，以信息的可信安全以及信息的流通安全为基础，以区块链为技术手段，根据智慧城市参与方的利益诉求共同制定规则并遵守，创建一个安全的环境，在各参与方对环境的安全性认可的前提下，打造合作、协作的高度协同城市生态，促进城市高效、透明、安全、可信运转。

区块链技术的特点及带来的机遇：区块链的概念及特点；区块链（Blockchain）是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等成熟计算机技术的有机组合。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学技术保证数据传输和访问的安全、利用自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式 。

区块链技术的特点包括：

去中心化：由于使用分布式账本存储、不存在中心化的系统或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中的合法节点来共同维护，不依赖额外的第三方管理机构或应用系统；

防篡改：信息经过各节点的验证并添加至区块链后，就会永久地存储起来，并安全地在全网传播和同步，篡改成本极为高昂（除非能够同时控制住系统中超过51%的节点），通过节点准入和信用评价体系，可有效防止恶意的数据篡改；

透明性：合法节点和参与者可以通过公开的接口查询区块链数据乃至开发相关应用；

隐私性：通过加密技术和账户管理体系，用户的身份信息或其他隐私信息可以得到较好的保护； 

自治性：基于协商一致的共识机制，系统中的所有节点能够安全地交换数据，基于公平规则和公开数据建立信任体系，摆脱了单纯的对特定节点、实体或“人”的信任，构成了既自制、又合作的信任基础设施； 

自主性：借助区块链数据的共识、信任机制，区块链上部署的智能合约可不受干扰地自主执行，避免了传统合约在履约过程中不受控、难执行的问题。 

区块链的核心技术

分布式账本分布式账本（Distributed Ledger）是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库。分布式账本记录网络参与者之间的交易，比如资产或数据的交换。

加密算法：利用密码学的方式保证账本数据传输、存储和访问的安全。

共识机制：共识机制是区块链各参与方在预设规则下，在各个节点之间对某些数据、行为或流程达成一致的策略和方法。多节点之间采用共识算法在生成和更新账本，保证各节点对每个区块中交易有相同的认可（共识）。

智能合约：智能合约使区块链具备了可编程的特性。使用可编程脚本形成的智能合约也可以像交易一样在各节点存储和共识，智能合约可在条件满足时被调用，用来操作账本中的交易。

区块链为智慧城市发展带来的新机遇

区块链技术借由自身核心技术特点，正在重塑社会信任，成为维系智慧城市有序运转、正常活动的重要依托，能够有效的解决对等多实体共享信任问题，在互相信任的基础上，智慧城市的发展将会更顺畅。智慧城市发展，必将加大公共数据资源——特别是政务数据资源——的公开、共享、利用，区块链技术的天然优势可以分离数据拥有权和使用权，促进不同政府部门、不同行业、不同企业协同推进数据融合、共享，为智慧城市数据融合共享需求提供解决方案。

互联网正在成为各行各业的基础设施 ，而作为第二代互联网——价值互联网——重要价值传输协议的区块链技术，也将成为智慧城市的基础设施，特别是在金融行业底层基础设施重构系列工程中，自主可控的区块链技术，将成为核心竞争力。此外，区块链技术所特有的分布式数据存储、加密算法、共识算法、智能合约等核心技术，使得区块链技术在智慧城市的身份认证、公共事业管理、交通、园区、环保等细分行业和场景都有可能发挥重要的作用。

二、智慧城市区块链技术应用重点场景

推进新型智慧城市建设，是党中央、国务院为提升城市管理服务水平、促进城市科学发展作出的重大决策，是实施网络强国战略的重要抓手。新型智慧城市建设的必备要素如图 1所示。

图 1 新型智慧城市建设必备要素

智慧城市顶层设计指南中建议将智慧城市一级业务划分为“民生服务”、“城市治理”、“产业经济”、“生态宜居”四大类。从区块链技术特点及功能角度，当前区块链技术在新型智慧城市建设中的应用场景可归纳为四类：一是数据安全与隐私保护，二是数据追溯，三是数据存证与认证，四是数据低成本可靠交易，聚焦在智慧城市共享支撑平台的数据流通、管理领域内。本文将结合区块链技术特点从设计指南的四个角度，探讨区块链技术的重点应用场景。

民生服务区块链技术在民生服务领域的重点应用场景包括：智慧医疗、智慧教育。

智慧医疗区块链技术对原生数据加密存证、隐私保护、授权分享、时间戳溯源、资产确权等技术应用，助力医疗信息化发展，落地医疗数据存储与共享、医疗信息溯源、医疗保险改革等应用场景。

医疗数据存储与共享：医疗数据包括患者、医生、医院、诊疗等数据，这些数据大多是隐私数据，一方面要保证数据安全存储，另一方面还要实现数据的授权共享。区块链技术去中心化、分布式存储的技术特点，保证了数据来源的权威和存储的安全，匿名性和完善的授权策略，确保数据在分享过程中不存在泄露的风险。 

医疗信息溯源：区块链技术在医疗信息溯源领域主要应用于药品鉴别以及医疗信息监管与审计。区块链记录不可篡改、共享安全可靠的属性，可以有效实现药物防伪；区块链防篡改、可追溯的技术特点，可以精准定位医疗信息的全生命周期追踪溯源，包括医用物资供应链监管、药品溯源、医疗信息审计等。

医疗保险改革：区块链记录不可篡改、共享安全可靠的属性，使得区块链技术同样可以应用于医保行业，例如保单数据存储共享、医保核查控费、医疗健康档案上链存储，保障数据的不可篡改、不可丢失，杜绝隐私泄露，利用智能合约实现医疗保险的快速赔付。

智慧教育与智慧医疗领域类似，利用区块链技术的独特优势，构建智慧教育领域教育数据安全存储与共享、教育业务流程优化以及教育智能合约等应用场景。

教育数据安全存储与共享：教育数据包括学生、老师、教育机构等数据，利用区块链分布式账本技术，可将教育数据存储在不同区块中，链上的节点通过特定的协议实现数据资源的授权共享，解决教育领域数据鼓捣问题。

教育业务流程优化：利用区块链技术去中心化特点，构建去中心化的教育系统，改善传统服务及资源被学校和政府机构垄断的局面，探索具备资质的教育机构开展教育服务及颁发授予相关认证的可行性，实现正规教育与社会教育资源的互补，促进教育体系改革。

教育智能合约：利用区块链的智能合约技术，构建高效、智能的网络学习社区，智能合约技术透明、自动执行的特点，可以实现教育资源上传、认证、流转、共享等工作的自动化执行，降低资源共享成本，提高资源共享效率，实时监控社区生态环境。

城市治理区块链技术在城市治理领域的重点应用场景包括：智慧政务（政务公开）、智慧交通、公共安全。

智慧政务区块链技术在智慧政务领域的场景包括电子政务、数字身份认证以及权力监管等。

电子政务：随着电子政务建设工作的推进和政务服务平台的广泛应用，数据共享与安全效率的矛盾日渐突出，同时还存在信息泄露等问题。区块链技术为跨级、跨部门的数据互联互通提供了安全可信环境，对访问方和访问数据进行自主 授权，通过区块链网络完成结构化数据的共享，对于非结构化数据，则通过存储记录其特征值，保证数据传输的安全可靠。此外，也可以利用区块链技术处理政务系统的协同流程，实现科学决策、高效指挥，有效提升政务服务管理水平，缩短流转办事时间，提高业务审批效率，实现精细化管理。

数字身份认证：数字身份证是指将真实身份信息浓缩为数字代码，可通过网络、相关设备等查询和识别的公共密钥。近年网络诈骗、身份盗用、信息泄露等与数字身份信息相关的违法行为层出不穷，亟需便捷、可信的数字身份认证手段。区块链技术真实公平、开放共享、难于篡改、安全加密的特性，可以保证数字身份信息的不可篡改、不可伪造及完整性、连续性、一致性，区块链会成为数字身份和权利认证的重要手段。

权力监管：区块链技术可以用来打破信息孤岛，通过区块链链接各部门文件、数据的移动，实现多部门、多信息的交叉共享，确保信息实时更新，提高流程及数据的透明度，为数字反腐（大数据侦查）提供新的手段和来源数据。