12018 区块链与 产业结合学术前沿趋 势报告此报告由硅谷洞察院、Ontology、虫洞社区联合发布 2019年1月11日区块链与医疗161. 医疗数据的隐私保护、安全存储与分享2. 药品安全问题 如何打击假药，增强药品供应链的安全性，保护患者权益。患者自身医疗数据的拥有和管理如何在保护个人 隐 私 的 前 提 下，安 全 地分享数据给医生或 医疗机构医疗数据存储的云服务提供商之间的数据共享，以 及 与 医 疗 机 构 、研 究 机构分享数据时的 安全性问题。不同系统如电子医疗记录（EMR）、电子健康记录 （ E H R ） 系 统 、个 人 健康 记 录（P H R）系 统 等之间数据传输、分享的安全性 ，以 及 对 患 者 隐私的保护。医学传感器对远程病人进 行 监 控 时 ，数 据 如 何 有效 、安 全 的 传 输 ，以 及 对患者隐私的保护问题。*本页痛点部分整理自学术论文1、2、3、4、5痛 点 医 疗 数 据 的 隐 私 保 护 、安 全 存 储 与 分 享17MeDShare帮助云服务商和大型机构管理医疗数据的方案。在不修改原有云服务商数据库存储的基础上，利用区块链技术的特性，通过权限控制和安全审计来达到对数据访问的控制，提升安全性。所有的数据操作都以不可篡改的方式被记录。 使用智能合约自动撤销可疑者对数据的访问权限。学界提出的区块链技术与医疗行业结合方案*本页解决方案整理自学术论文3、418A PSN-based healthcare system一个基于社交网络的医疗系统协议，分为两大部分WBAN和PSN。通过协议，为WBAN中的传感器和移动设备建立安全连接，使它们成为节点，负责医疗传感器的数据搜集。PSN负责将数据上链；同时PSN节点可以访 问 其 它 节 点 ，并 安 全 传 输 数 据 。数据采集端会进行数据加密传输，用于保证患者隐私，通过简化协议的设计使得传感器在非常低耗的情况下工作，避免传感器过热伤害病人。学界提出的区块链技术与医疗行业结合方案*本页解决方案整理自学术论文3、419包含三层技术架构数据存储层基于区块链私链，保证数据不可篡改和安全性。 数据管理和使用层，类同于传统系统。HDG 智能手机App让患者管理和控制其健康数据*本页解决方案整理自学术论文1、520基于联盟链，将无线体域网系统WBAN与智能合约整合的方案通过数据上链，保证无线体域网系统内设备数据日志的 不可篡改性。一旦病人有情况，智能合约自动发送实时通知给医院或医生。学界提出的区块链技术与医疗行业结合方案*本页解决方案整理自学术论文1、521上述方案切中行业痛点，且具备落地的可行性。但也存在一系列的挑战数据上链时的安全问题医疗机构检查设备搜集数据发送给病人时，是否可以控制医院有效加密，并且医院不保存数据体检数据是否可以直接通过设备进行加密上链很多方案涉及在开放的WIFI环境下 进行加密通讯，密钥的管理可能 存在挑战。对于监控病人的系统而言，响应速度非 常 重 要 ，区 块 链 共 识 机 制 可 能 难 以保证通讯效率。总结挑战区块链与物联网23从制造商的角度来看，目前中心化系统维护成本高 如果设备停产了，如何对数百万的设备进行软件更新和维护从消费者的角度来看，对设备缺乏信任，担心用户的隐私问题当设备暴露在多种类型数据中，如何保障用户隐私从设备自身角度来看，存在中心化问题一旦单点设备出问题，或者单个节点遭到攻击，容易导致全部设备可用性降低。从整个网络来看，IoT存在着安全问题比如网络攻击、软件bug等问题容易导致的云端服务器崩溃。从供应链角度来看，对产品生命周期的难以控制例如追踪设备的更新、打补丁、以及如何及时发现出现问题的零部件产品。痛点 中心化系统维护成本高、风险大，消费者对设备信任度低 * 本 页 痛 点 部 分 整 理 自 学 术 论 文 7 、8 、1 024通过智能合约实现物联网的业务逻辑 让 供 应 链“上 链 ” 一个无需“挖矿”的解决框架制造商的所有物联网设备都在相同的 区 块 链 网 络 上 运 行，生 产 厂 家 可 通过部署智能合约，进行固件更新、维护等。比如尝试用以太坊管理IoT系统。对众多IoT设备的供应链而言， 利用区块链的不可篡改性，增强安全性。为智能家居中的设备管理他提出了 一个框架，以确保安全和隐私性。学界提出的区块链技术与物联网结合方案* 本 页 技 术 方 案 整 理 自 学 术 论 文 7 、8 、9 、1 0 、1 125基于区块链的无需“挖矿”的智能家居（Smart Home）架构实现过程智能家居 叠加网络 云存储学界提出的区块链技术与物联网结合方案*本页技术方案整理自学术论文9、1026基于区块链的无需“挖矿”的智能家居（Smart Home）架构实现过程添加设备 交易 叠加网络添加设备每当往智能家居里添加新设 备 ，“ 矿 工 ” 会 产 生 一 系 列 的 “ 交 易 ”（即设备之间的交流信息）。“矿工”将密钥分配给需要直接 通 信 的 设 备 ，所 有 交 易 都 通 过共享密钥来保护。个智能家居将由一个共享的“矿工”管理，从而减少管理的成本和开销，将在叠加网络（overlay network）中实现。学界提出的区块链技术与物联网结合方案*本页技术方案整理自学术论文9、1027提供区块链服务以追踪贵重物品在供应链中的动向。Hyperledger为开发、运营和管理数据企业解决方案提供基础架构。主要应用场景货运追踪链上存储物品在移动过程中的温度、位 置 、到 达 时 间 和 状 态 等 ，确 保 各方可以信任数据并更快速、 有效地搬运产品。零件合规性跟踪存储在链上的物联网数据使各方能够 在 产 品（如 飞 机 、汽 车）等 整 个 生 命周期内查看零部件的出处并与监管机构 、托 运 人 、制 造 商 等 共 享 信 息 。记录设备的运行维护情况物联网设备可跟踪关键机器的安全状况及其在组织中的维护情况。还可以与政府等实体共享运营记录， 以验证合规性。IBM Watson IoT Plat落地案例 IBM 提供区块链服务追踪贵重物品在供应链中的动向*本页案例部分整理自学术论文728发布了不依赖于云服务的无线感应器Taps，当前Taps已应用于农业领域的采矿和用水管理。关键应用场景下一代工业物联网（Industrial Internet）应用举例Filament基于区块链的应用程序在去中心化的系统中连接多个传感器，并使用智能合约管理。这意味着设备彼此能安全地通信、交换信息并自动执行操作。当Filament的感应器连接到偏远地区的钻井平台，预先设定好条件，一旦钻机知道它需要增加一台机器时，就能自动向无人机发送请求。基于区块链解决方案的IoT公司 Filament落地案例Filament用智能合约管理IoT系统中的传感器*本页案例部分整理自学术论文729落地案例Slock.it 用区块链智能合约提供智能锁服务Slock.it 成功开发出利用区块链智能合约提供智能锁 Slock 的落地服务，通过智能合约控制电子锁，主要应用领域为房屋和汽车。具体案例针对电动车充电的能源交易项目ShareCharge，在德国、英国、意大利，以及美国加州等地进行测试。使用过程拥有资产的人（比如屋主、车主），可以通过智能合约设置租金、押金和相关规则，完成锁与相关资产的绑定。最终，用户通过 APP，支付给资产所有者相应的租金和押金，获得打开锁的控制权限（密钥），从而获取资产的使用权。意义通过这种方式，共享经济被进一步去中心化，将任何能被锁起来的东西轻易租赁、分享和出售。 能安全地通信、交换信息并自动执行操作。当Filament的感应器连接到偏远地区的钻井平台，预先设定好条件，一旦钻机知道它需要增加一台机器时，就能自动向无人机发送请求。Slock.it*本页案例部分整理自学术论文830挑战仍面临大容量数据存储昂贵、智能合约与现实世界合约转化、 设备之间价值流动缺乏激励机制等挑战对于小型的物联网设备而言，成本是其中挑战。因为一旦物联网设备不支持以太坊，就需要使用代理或获取大容量存储来保存整个链上信息，但大容量存储非常昂贵，因此对于小型物联网设备而言并不可行。智能合约与现实世界合同的转化性现实世界中会面临像法律的可执行性问题，如果发生法律纠纷，如何证明智能合约与现实世界合同的联系智能设备之间的互操作性和资源共享需求越来越强烈，如何保证物联网设备之间的彼此信任无挖矿的物联网架构模型，即原本通过挖矿、通证进行激励的数据共享机制不存在时，如何更好地实现物联网机器经济中的价值流动，激励更多的物联网数据进行共享链外数据上链时存在安全隐患。物联网设备比如扫地机器人等，一旦涉及到用户隐私的设备，传感器在链外采集的数据并进行上链时，能否避免用户数据泄露区块链与安全32对网络存在的入侵和攻击行为进行即时监视的入侵检测系统（IDS，Intru -sion Detection Systems），面临着数 据 共 享 的 信 任 问 题 ，这 也 是 I D S 协作面临的主要问题。IDS也面临中央服务器的信任管理问题 一 旦 组 织 变 得 庞 大 ，便 面 临 难 以 找到可靠的第三方组织的风险，中央服务器有可能受到损害。分布式系统中广泛使用的几种关键安 全 服 务认 证、数 据 隐 私 、数 据 完 整性、数据机密性、不可否认性和数据可追溯性，都容易受到攻击。尤其是需要通过网络处理大量数据的应用和云计算服务更容易被攻击。痛点大数据和云计算安全服务易受攻击，IDS面临数据共享和信任管理问题* 本 页 痛 点 整 理 自 学 术 论 文 1 3 、1 433区块链技术可用于提高IDS性能，尤其是协作式入侵检测系统数据方面的共享和信任计算；另一方面，入侵检测系统可帮助检测区块链中的异常交易。区块链技术适用于何种IDS场景学界提出的区块链技术结合方案*本页技术方案整理自学术论文13、1434加密和认证 数据隐私 数据完整性 数据可追溯性IKP, Pemcor,DPKI,Blockstack,Certcoin,Guardtime, 基于区块链的去中心化传感器网络信任与认证Storj,Ericson,GuardtimeZyskind,BBDS区块链数据分片,Fair Access,DRAMSDecentralizedRuntime AccessMonitoring SystemProvChain,DataProv,Provenance,IBM Supply Chain关于安全服务的解决方案学界提出的区块链技术结合方案*本页技术方案整理自学术论文13、1435众多安全服务中，跟区块链技术最为相关的应用场景在于数据的可追溯性。现有密码学技术已可应对加密和认 证、数 据 隐 私 等 安 全 服 务 现存的多数隐患。即使是区块链能够帮助解决IDS的数据共享和信任问题，但只有在特定的情况下，需要使用区块链技术，其他情况都可以用传统安全来解决。关于区块链自身的隐私性和可扩展性 ，是 对 基 于 区 块 链 的 安 全 服 务 的 最大 挑 战 。因 此 ，如 果 有 低 延 迟 、高 并 发的 应 用 要 求 ，就 不 太 适 用 于 区块链技术。落地性与挑战区块链自身的隐私性、可扩展性待提升， 尚不适用于有低延迟、高并发要求的安全服务应用区块链与能源37智 能 电 网 中 的 个 体 ，由 于 缺 乏 激 励 机制，和对于安全隐私的担心，欠缺积极性参与到本地的能源交易中，导致本地能源交易市场不活跃。在智能电网设备的电力交易场景中，能源输送和分配过程中充斥着效率低下 的 中 间 商 ，因 此 安 全 性 和 交 易 的 效率面临挑战。可再生能源由于其产生的不稳定性存在 落 地 难 度 ，本 地 化 的 能 源 交 易 可 为可再生能源的流转提供助力。区块链技术具有解决这一挑战的潜力。痛点中心化的电网面临安全和隐私保护的挑战； 智能电网中的个体不活跃，能源流转度低* 本 页 痛 点 部 分 整 理 自 学 术 论 文 1 5 、1 7 、1 838PETCON一个基于联盟链的本地化P2P电力交易模型。通过联盟链，以适中的成本建立分布式共享账本， 从而不需要第三方也可 交易电力。方案中的授权节点是预先选好的本地聚合器（LAG），用于在不需要电动汽车的隐私数 据 的 情 况 下 ，审 核 和 验 证 混 合 电 动 汽 车之间的交易记录。POW 机制用来奖励 LAG的数据审核工作，最快的LAG会被奖励coins。学界提出的区块链技术结合方案* 本 页 技 术 方 案 整 理 自 学 术 论 文 1 5 、1 7 、1 839基于Multichain软件包开发和部署的私链，用于机器与机器之间进行电力交易。基于区块链技术的去中心化电力交易所。 参与交易的机器，需要跟区块链结合，实现数据上链，以及机器与区块链之间的数据实时双向传输。学界提出的区块链技术结合方案* 本 页 技 术 方 案 整 理 自 学 术 论 文 1 5 、1 7 、1 840包含7个关键要素的、基于区块链的微电网框架。以区块链为信息基础架构的去中心化交易所，能够保证各参与方公平参与，隐私得到保障。运用了身份证明机制，由政府等中心化机构验证电网中参与者的身份，避免节点作恶。微电网设置市场机制线网连接定价机制能源管理交易信息系统法规监管学界提出的区块链技术结合方案* 本 页 技 术 方 案 整 理 自 学 术 论 文 1 5 、1 7 、1 841布鲁克林电容利用率已接近其极限，特别是布鲁克林市政厅的输 电 网 络 ，经 常 拥 挤 。区块链公司LO3 Energy 搭建了基于Tendermint协议的私链，当地居民可以在APP上将自己过剩的电力通过区块链进行出售，价格会跟随需求变动。可再生发电量增加（大多数来自住宅太阳能发电），但社区间的多余能源无法交易，紧急情况下不得不面临停电（比如桑迪飓风）。该区块链引入了“身份证明”机制，政府或其他中心化机构会对参与交易的节点身份进行验证，避免节点作恶。微电网能源交易的现有痛点应用 验证落地案例基于私链的微电网，为布鲁克林中心化电网提供补充*本页落地案例整理自学术论文1742如何保证节点不轻易作恶在完全去中心化的系统中，由于大部分交易涉及的数据传输、存储、计算量比较大，因此如何减少节点的成本，将成为未来完全去中心化系统部署时需要考虑的问题。挑战行业结合度切中能源行业痛点，减少交易摩擦，降低了交易成本；引入通证机制，使得再生能源流转了起来。部分解决方案已落地，但需要更多和政策监管方比如政府合作，降低从中心化向去中心化转变过程中的风险。落地性与挑战需要与政策监管方配合， 降低从中心化能源体系向去中心化体系转化的风险区块链与金融