1、6G區塊鏈技術場景和需求研究2022 年年 9 月月 版權聲明版權聲明 Copyright Notification 未經書面許可 禁止打印、復制及通過任何媒體傳播 2022 IMT-2030(6G)推進組版權所有 1 目 錄 圖目錄 3 表目錄 4 第一章 引言.5 第二章 6G 發展趨勢.6 2.1 6G 和 6G 安全愿景.6 2.2 6G 網絡去中心化的發展趨勢.7 2.3 區塊鏈技術的發展現狀.8 第三章 區塊鏈在 6G 中的應用場景.9 3.1 存證審計.9 3.1.1 多方共建共享.9 3.1.2 空口 KPI 存證審計.11 3.2 動態切片管理.13 3.2.1 切片管理研究
2、現狀.13 3.2.2 基于區塊鏈的動態切片管理的研究與需求.13 3.2.3 基于區塊鏈的動態切片管理應用場景.13 3.3 動態頻譜管理.15 3.3.1 動態頻譜管理研究現狀.15 3.3.2 基于區塊鏈的動態頻譜管理的研究與需求.16 3.3.3 基于區塊鏈的動態頻譜管理應用場景.17 3.4 泛在接入管理.19 3.4.1 泛在接入管理研究現狀.19 3.4.2 基于區塊鏈的泛在接入管理的研究與需求.19 3.4.3 基于區塊鏈的泛在接入管理應用場景.20 3.5 身份/資產管理.21 3.5.1 基于區塊鏈的身份/資產管理研究現狀.21 3.5.2 基于區塊鏈的身份管理應用場景.2
3、2 3.5.3 基于區塊鏈的數據資產管理.23 3.6 分布式安全協作.23 3.6.1 基于區塊鏈的通信感知一體化.23 3.6.2 基于區塊鏈的車聯網.25 3.7 區塊鏈在協同邊緣計算中的應用.26 3.7.1 協同邊緣計算研究現狀.26 3.7.2 基于區塊鏈的協同邊緣計算的研究與需求.27 3.7.3 基于區塊鏈的協同邊緣計算應用場景.27 第四章 6G 區塊鏈技術需求與挑戰.29 4.1 高通量區塊鏈.29 4.1.1 6G 對高通量區塊鏈的需求.29 4.1.2 6G 對高通量區塊鏈的技術挑戰.29 4.2 多鏈互通.30 2 4.2.1 6G 對多鏈互通的需求.30 4.2.2
4、 6G 對多鏈互通的技術挑戰.32 4.3 存儲擴展.33 4.3.1 6G 對區塊鏈存儲的需求.33 4.3.2 6G 對區塊鏈存儲的技術挑戰.33 4.4 上鏈可信錨點.35 第五章 展望.37 參考文獻.38 貢獻單位.39 附錄:縮略詞表.40 3 圖目錄 圖 3-1 基于區塊鏈的跨運營商虛擬網絡切片.14 圖 3-2 頻譜區塊鏈場景.17 圖 3-3 基于區塊鏈的泛在接入管理.20 圖 3-4 基于區塊鏈的協同邊緣計算.28 圖 4-1 區塊鏈互通示意圖.31 圖 4-2 上鏈可信錨點賦能 6G 網絡連接和應用.36 圖 4-3 上鏈可信錨點在終端數據采集中的應用.36 4 表目錄
5、表 5-1 主要貢獻單位.39 5 第一章 引言 移動通信網絡從 2G 發展到今天的 5G,在國民生活、科技進步和國家發展中都發揮了重要的作用。未來 6G 時代,移動通信網絡將更進一步地服務于社會數字化的生活和生產。同時,區塊鏈、人工智能、量子技術等新興技術的發展,也將進一步影響和助力 6G 通信網的發展。本報告圍繞了 6G 的發展趨勢,探討了區塊鏈技術在 6G 中的重要作用,從區塊鏈在 6G 中的應用場景和 6G 對區塊鏈的技術需求兩個方向,提出 7 個 6G區塊鏈的應用,以及 4 個 6G 對區塊鏈的需求。本報告旨在觸發 6G 區塊鏈的前沿探索和思考,與學術界和產業界共同探討6G 與區塊鏈
6、相結合的技術研究領域。6 第二章 6G發展趨勢 2.1 6G 和 6G 安全愿景 作為下一代移動通信技術,6G 將在 5G 基礎上進一步推動社會的數字化發展,促進人類社會進入萬物智聯的全新時代。6G 將與先進計算、大數據、人工智能、區塊鏈等信息技術交叉融合,實現通信與感知、計算、控制的深度耦合;充分利用低中高全頻譜資源,實現空天地一體化的全球無縫覆蓋;構建萬物智聯的新型網絡,在大幅提升網絡能力的基礎上,同時具備智慧內生、多維感知、數字孿生、安全內生等新功能,實現物理世界人與人、人與物、物與物的高效智能互聯,打造泛在精細、實時可信、有機整合的數字世界,實時精確地反映和預測物理世界的真實狀態,助力
7、人類走進人機物智慧互聯、虛擬與現實深度融合的全新時代,最終實現“萬物智聯、數字孿生”的美好愿景。未來的 6G 網絡架構將更趨于分布式,網絡服務能力貼近用戶端,改變單純中心式的安全架構;感知通信、全息感知等全新的業務體驗,以用戶為中心提供獨具特色的服務,要求提供多模、跨域的安全可信體系;新型傳輸技術和計算技術的發展,將牽引通信密碼應用技術、智能韌性防御體系,以及安全管理架構向具有自主防御能力的內生安全架構演進。具體而言,安全呈現內生化趨勢,具備以下特征:1)網絡內生安全:6G 安全需具備內生一體化的融合構造,在提供高可靠的通信能力、高可用的服務能力的同時,還應能提供高可信的安全能力,使得安全能力
8、與網絡固有的通信能力相結合,新型的使能技術也將成為6G 網絡安全的技術驅動力。2)多種信任模式并存:信息通信技術與數據技術、工業操作技術融合,邊緣化和設施的虛擬化將導致 6G 網絡安全邊界更加模糊,傳統的安全信任模型已經不能滿足 6G 安全的需求,需要支持中心化的、第三方背書的以及去中心化的多種信任模式共存。3)可擴展、健壯的安全架構:6G 網絡支持衛星網絡、行業網絡、體域網等異構網絡和海量終端,需要提供可擴展的安全架構,按需支持安全能力的縱向和橫向擴展,保證安全架構的健壯性和靈活性;4)智能協同的安全體系:6G 網絡需要具備安全風險智能化分析、安全能力的智能化調度,實現安全防護能力的協同,共
9、同應對復雜攻擊。7 2.2 6G 網絡去中心化的發展趨勢 6G 網絡中的各功能角色在多種組網形態和應用場景下,通過資源共享、協同運作,共同為用戶提供無處不在的連接和服務。6G 網絡具有跨網絡、跨行業,以及生態各方深度參與的特點,而非局限于單個運營商內部的去中心化,6G 網絡需要具備一個可以支持多方互信的機制和平臺。在網絡層面上,6G 將呈現異構融合、靈活擴展的特性:1)異構融合的全連接網絡:6G 網絡期望將連接和智能擴展到任意事物和任意地方,實現面向全場景的泛在網絡。多網絡融合、異構網絡融合是實現上述目標的重要途徑,如空天地一體化融合網絡??仗斓匾惑w融合網絡將實現融合接入、協同組網、協調用頻、
10、一體化傳輸等多項關鍵服務,而異構網絡間信任的傳遞、多種接入方式的動態管理、資源共享的公開透明,都將成為網絡安全性、可靠性的關鍵需求。2)靈活擴展的分布式架構:未來流量將呈現分布式、就近服務的特征,網絡也將以分布式、自治化的機制來實現靈活、普適的組網,因而安全需要借鑒去中心化的管理控制理念,追求靈活的身份認證和可靠的數據保護機制,同時提升安全架構的可擴展性和靈活性。業務運營層面上,6G 將具有多方運營、業務跨域共同提供的特點:1)多方運營協作治理體系:6G 網絡使得數字世界與物理世界深度融合,社會管理、經濟生產、日常生活將愈發依賴可靠的網絡運行,大量涉及社會管理、經濟運行的重要數據和個人隱私信息
11、通過網絡傳輸存儲。大規模的數據在多網絡多實體間流轉需要一個安全、可靠、可信的治理體系,能夠提供去中心化機制、信息溯源、不可篡改、隱私保護等保障。2)多方資源共享:頻譜資源、算力資源將在 6G 時代成為可由多方進行動態、按需共享的網絡資源,以實現資源共享、價值轉移和變現。在多方資源共享過程中,需要一個去中心化、公開透明、不可篡改的運行機制,能夠凝聚多方共識,處理資源競爭問題,使得整個過程公開透明、真實可信。8 2.3 區塊鏈技術的發展現狀 區塊鏈技術是近十幾年來快速發展的去中心化技術。區塊鏈來源于比特幣,其本質上是一個去中心化的賬本或數據庫。區塊鏈中的每個區塊包含了過去一段時間內網絡中一定數量的
12、交易,外界信息可以通過交易寫進區塊,各個區塊之間通過哈希算法鏈接形成區塊鏈。區塊鏈的實現基于密碼學、分布式存儲、共識算法和 P2P 網絡等技術,各種技術的巧妙結合使得區塊鏈具有去中心化、公開透明、可追溯和不可篡改等特點。隨著區塊鏈的發展,區塊鏈的技術演變分為三個階段。區塊鏈 1.0 時代指以比特幣為代表的虛擬貨幣的時代,主要的目的是實現去中心化的交易支付。區塊鏈 2.0 指智能合約與虛擬貨幣結合的時代,實現了各種商業和非商業場景的復雜邏輯。區塊鏈 3.0 指區塊鏈在金融行業之外的各行業的應用場景和跨區塊鏈的鏈間交互場景,能夠滿足更加復雜的商業邏輯。區塊鏈在演變的過程中也形成了三種類型,分別是公
13、有鏈、私有鏈和聯盟鏈。其中,公有鏈是完全去中心化的區塊鏈,對所有人開放,比特幣和以太坊是公有鏈的代表性開源項目。私有鏈是只對單獨的個人或實體開放的區塊鏈,僅在私有組織比如公司內部使用。聯盟鏈是由若干個機構共同參與管理的區塊鏈,每個機構都運行著一個或多個節點,不同的機構共同記錄交易數據,超級賬本是聯盟鏈的代表項目。在不同的應用場景可依據其對區塊鏈有不同的準入機制、共識協議、開放程度的需求,選擇不同類型的區塊鏈。區塊鏈經過十幾年的發展已經日漸成熟,6G 的多方運營、安全內生等需求也需要探索去中心化技術的支撐,因此,本文重點研究如何將區塊鏈引入 6G 的諸多場景,以及如何演進區塊鏈使其滿足 6G 的
14、性能、安全等需求。本文第二章,將從區塊鏈在 6G 中的應用場景的維度進行探索。第三章,將從區塊鏈適配 6G需求的角度探討對區塊鏈技術挑戰和需求。第四章將對區塊鏈未來的發展方向進行總結與展望。9 第三章 區塊鏈在6G中的應用場景 區塊鏈技術為 6G 的安全可信增強、多方信任模型、運營管理都提供了新的思路和更多的可能性,依賴于技術特性,區塊鏈可以作為統一的可信平臺實現歷史事件的追溯和自動化的網絡管理,如日志的審計、自動化的結算、安全的接入和驗證等等。本章針對區塊鏈技術和 6G 通信網結合的交叉融合領域,探討分析了 6G 中區塊鏈在存證審計、動態資源(切片/頻譜)管理、泛在接入管理、身份和資產管理、
15、分布式安全協作、邊緣計算等場景的應用前景。3.1 存證審計 3.1.1 多方共建共享 在未來 6G 時代,為了在全球范圍內提供真正的泛在無線通信服務,6G 的全覆蓋將利用衛星通信、無人機通信、陸地通信和海洋通信來構建空天地海一體化網絡,實現全球互聯互通。在空天地海一體化網絡中,各種異構組網技術在覆蓋率、吞吐量、可靠性等方面都有各自的優缺點。通過有效的共建共享方式進行組網,不同的網絡資源提供商可以相互合作、優劣互補,以高效和低成本的方式支持無縫服務訪問并提供增強服務。共建共享的組網方式會引入來自更多參與方的網絡基礎設施,特別是各種移動邊緣設備和基站的共建部署,例如:更多 2B 行業用戶能夠獨立靈
16、活地部署各種即插即用式基站設備,頻譜資源也能更靈活公平地被交易流通而被更高效地使用。電信網絡共建共享的參與方主要可分為三大類:傳統電信運營商,垂直行業運營方和普通企業家庭用戶。過去,網絡的共建共享主要發生在若干傳統電信運營商之間,它們形成特定的電信聯盟伙伴,既可在同一地理區域內共享網絡資源,也可跨不同地理區域共享,即漫游服務。未來 6G 時代,隨著網絡潛在的新體系架構逐漸向“分布式自治”,“邊緣扁平化”,“網元節點二義性”等技術特征方向發展,上述“垂直行業運營方”和“普通企業家庭用戶”兩者的電信地位和責任會被逐漸地提升,有望在相對更公平開放的環境下,一起參與到網絡的共建共享和其“規建維優營”不
17、同環節之中。在網絡共建共享的場景中,每個參與方既是網絡資源服務的貢獻者,也同時是消費者。如何準確、高效、實時、可信地結算它們的“資源服務貢獻量和消費10 量”是保障“6G 共生網絡”穩定運營和價值交易流通的關鍵。每一方為網絡所帶來的“資源服務貢獻量和消費量”相關的數據信息必須得到安全可信的上鏈保護和存證。網絡共建共享相關數據信息可以包含以下內容:1)參與方和用戶狀態,即:每個參與方和用戶的真實背景狀態和網絡行為操作等。參與方和用戶的合法合規身份行為狀態,必須得到區塊鏈系統充分的監管、認證、驗證和存證。相反,參與方和用戶的不合法、不合規狀態和操作行為,也必須得到系統記錄溯源和懲戒。6G 網絡將面
18、對更多類型和個數的參與方和用戶,首先需做到主體對象的認證可信。2)系統設備狀態,即:每個參與方提供的 6G 網絡和終端設備類型、數量、能力、資源和服務等方面。從貢獻者角度看,某方提供付出的每一份都應能獲得一定的價值回報;而從消費者角度看,某方消費使用的每一份都應能對應于一定的計費結算。各個 6G 網絡資源提供商之間的網絡/基站通過區塊鏈互聯,并在不同的網絡之間部署用于網絡共享和費用結算的智能合約,合約上鏈以示公平透明,每個共享網絡上的智能合約代碼根據預設條件自動執行,內容不可篡改。其中,智能合約的內容可根據用戶設備所檢測到的信號質量、或者網絡側根據當前的網絡負載情況,確定共享機制、結算計費等。
19、3)網絡共建共享下的運維事務,即:網絡承建方和租用方之間也存在如設備運行參數、各方資源占用情況、網絡運行 KPI、用戶投訴等。上述參數在網絡運行中,有可能存在互信危機,通過共建區塊鏈運維事務處理平臺、區塊鏈參數共享平臺等,將關鍵參數、運維信息等上鏈存儲供事后追溯或者審計,避免產生爭端。4)“規建維優營”不同環節中的關鍵數據信息,即:每個參與方在“網絡規劃”、“部署建設”、“網絡維護”、“性能優化”、“營銷拓展”等方面提供的資金、資源、勞動付出等。從貢獻者角度看,某方提供的每一份付出都應能獲得一定的價值回報。6G 時代也需做到“規建維優營”環節所涉及的所有關鍵數據安全可信。5)運行日志和操作日志
20、,即:網管的進程運行情況,操作員的登錄、登出、操作命令等人為使用情況。如果因為網管的誤操作導致系統故障,操作維護人員因為害怕追責而刪除了當時與自己相關的操作日志,從而抹去自己的“罪行”,使得追查變得困難??梢圆捎迷O備運行日志/操作日志11 上鏈存儲的方式,操作日志上鏈后具備高度可靠、無法篡改、強安全、時序不可逆等特點,經過上鏈操作后無法進行修改,真正達到絕對意義上可追溯。6)運營商之間的流轉數據,即:運營商各自積累的大量用戶數據。由于數據泄露的擔心,此部分數據是從來未進行共享的,逐漸形成了數據孤島。而基于區塊鏈技術,數據三權得以清晰,將促進運營商之間的數據共享和業務協同。區塊鏈依靠智能合約,把
21、這些約定及權責關系通過程序的方式建立一個自動化的處理機制,建立職責清晰,可控、可信、可追溯的電信數據整合交換機制。以智能合約代替手動保密協議,在數據不離開原有平臺的情況下,對外提供結果的數據服務,保障數據權屬,解決數據交換過程中最核心的信任問題。7)漫游結算相關數據,即:漫游協議文件和話單。在漫游運營商之間達成共識并將協議文件上鏈,支持在線部署;由漫游地運營商將原始話單上傳至云數據庫,話單哈希至區塊鏈;由歸屬地運營商、漫游地運營商、中轉商、用戶等參與方對話單進行共識驗證,并將驗證結果記錄在區塊鏈中;編寫對賬智能合約,可實現定時計算歸屬地運營商、漫游地運營商、中轉商的用戶賬單;歸屬地運營商、漫游
22、地運營商、第三方運營商、中轉商、用戶可根據在線核對后的賬單進行自動化結算。區塊鏈由于其分布式記賬的本質,不可篡改的特性對于 6G 網絡資源共建共享的各運營商更加公平對稱,且區塊鏈上層智能合約具有使能智能結算、價值轉移、資源共享的天然優勢,因此區塊鏈很適合與空天地海一體網絡的共享與結算相結合,從而使得網絡電信基礎設施資源和運營共享、價值轉移流通過程更加公開透明和真實可信。在上述數據信息得到安全可信的上鏈保護前提下,每個參與方才能夠建立起更充分的互信機制和合作機制。各方自由地從鏈上“更放心可信地”提取需要的數據信息,網絡運營才能更加地高效順暢和避免供需沖突矛盾,6G 網絡價值才能得到更大的發揮和兌
23、現,才能吸引和激勵更多的參與方和玩家一起加入到“6G 共生增長式的電信新業態”。3.1.2 空口 KPI 存證審計 對于某個電信運營商而言,網絡中各項電信業務和網絡狀態的實際 KPI 指標數據是備受關注的,它們是實現網絡運營監管和促進網絡閉環優化的關鍵數據,是通信網絡運行維護的重要支撐系統之一,一般由運營商維護管理。在網絡監測、故障診斷、質量管理等方面具有重要的意義,為網絡服務保障提供了支撐。在過12 去,網絡的各種實際運營產生的 KPI 指標數據信息主要是基站本地采集和收集,通過私有接口直接上報給本地的子網管和數據庫系統,再分級匯總統計上報給更高級別的網管和數據中心。在上述上報的過程中,這些
24、 KPI 指標數據信息很容易被惡意篡改和偽造,甚至丟失,造成高層監管方或第三方用戶無法獲得真實可信的數據,從而大大影響運營管理效率、合作效率和內部公平性等方面。通過電信網絡和區塊鏈的深度融合,可將這些 KPI 指標數據信息“第一時間”盡快上鏈形成安全可信的保護,使得高層監管方更容易獲得真實可信的數據,實現 KPI 數據的可查可追溯,及時定位診斷“規建維優營”系列問題。上述“KPI 指標數據信息”至少包含了以下具體內容:基站粒度性能方面,例如:gNB 基站和 NR 小區的數量和狀態、基站斷站率、gNB 基站 CPU 平均負荷等;小區粒度性能方面,例如:NR 小區上下行數據傳輸無線資源利用率、小區
25、可用率、空口上下行業務流量等;切片粒度性能方面,例如:切片組上下行 PRB占用數、切片組上下行專用資源 PRB 可用數、切片組 RRC 連接平均用戶數等;用戶粒度性能方面,例如:用戶上下行平均吞吐率、上下行單用戶平均秩 RANK、MU-MIMO 單用戶平均秩 RANK 等;平臺硬件開銷方面,例如:BBU 能耗、RRU/AAU 能耗、RRU/AAU 實際平均發射功率等。網絡 KPI 指標常規參數有幾百個,由于高層監管方或第三方用戶并不是對所有的 KPI 數據都感興趣,運營商通常采取分級評估體系。最高第一級 KPI 參數通常從用戶感知角度出發,以呈現網絡整體狀況,用于高層的宏觀把控;第二級 KPI
26、 參數從網絡性能角度出發,以呈現網絡關鍵性能質量,主要用于省市運維對標;第三級 KPI 參數是對網絡各個具體性能的評估,主要用于網絡各種問題定位。高層監管方或第三方用戶可按需,揀選出所需層級的 KPI 數據,進行對應的上鏈操作,從而減少對區塊鏈系統資源的占用?;趨^塊鏈的 6G 網絡空口 KPI 數據存證審計方案解決了電子數據“易變性、易改無痕性”等固有缺陷,讓空口 KPI 數據具備高度可靠、無法篡改、強安全、時序不可逆等特點,經過上鏈存證后的空口 KPI 數據真實可信,真正達到絕對意義上可追溯、可審計。同時,空口數據具有頻率高、數據量大的特點,因此,針對空口數據的上報,需要結合區塊鏈自身的設
27、計改進,如頻率高的特點,采用區塊鏈記錄數據的哈希值,進行鏈下數據的校驗,從而降低數據對于鏈上空間的需求;對于數據量大的特點,可采用吞吐量高的共識機制去保障高速的要求,目前高性能的區塊鏈可以實現萬級每秒的交易量,也可以滿足空口數據的性能需求。13 3.2 動態切片管理 3.2.1 切片管理研究現狀 網絡切片是一種分配網絡資源的機制。NGMN 聯盟對網絡切片的定義是可以被切片所有者獨立控制和管理的端到端獨立的虛擬網絡。每個虛擬網絡基于不同的標準,例如延遲、帶寬、安全等級等來進行劃分,從而動態靈活地滿足不同應用場景的需求。目前,SDN 和 NFV 技術能夠為網絡切片的實現提供所需的工具用來虛擬化物理
28、資源,對端到端服務進行建模形成網絡切片,以滿足客戶的需求。更進一步,垂直行業用戶通過網絡開放功能提供的能力,基于微服務技術模塊化地構建網絡切片。但是切片管理仍然面對著管理運維難度大、配置參數選擇困難、需要跨多個運營商組成的平臺等問題。3.2.2 基于區塊鏈的動態切片管理的研究與需求 在動態切片管理場景中,目前分為兩類需求:1)跨運營商的網絡切片管理。運營商網絡部署區域有側重、頻譜頻段有差別等多重因素??梢栽O定運營商間部署區塊鏈,基于共識機制將必要的數據存儲在鏈上,在運營商之間透明可見,構建多運營商間的信任,保障數據的可信與安全性。2)單一運營商或虛擬運營商的網絡切片管理??梢圆捎脜^塊鏈技術優化
29、現有技術中多個互信環節,有效降低協商成本。同時,分布式存儲也有利于降低單點攻擊造成的風險。3.2.3 基于區塊鏈的動態切片管理應用場景 網絡切片采用網絡功能虛擬化技術在物理網絡上構建多個虛擬網絡。借助網絡切片,可以根據客戶需要定制跨運營商/運營商內部的虛擬網絡,從而降低物理網絡投資成本。創建切片需要在運營商網絡之間/運營商網絡內部建立信任關系,區塊鏈可為跨運營商/運營商內部的網絡切片管理提供維護信任的技術手段。把網絡切片14 代理的功能部署在分布式的區塊鏈節點上,如圖 1 所示,可以實現安全、快速且經濟高效的租賃交易。圖圖 三三-1 基于區塊鏈的跨運營商虛擬網絡切片基于區塊鏈的跨運營商虛擬網絡
30、切片 切片代理具有 3 個主要功能:動態分配資源,如帶寬、速度;監控網絡流量;根據 RAN 調度配置,為用戶設備分配資源。參與端到端切片的運營商均可為切片管理業務部署自己的區塊鏈節點。將網絡切片代理所需的資源分配、網絡狀態、RAN 資源配置等參數廣播至區塊鏈節點,使得所有運營商節點所獲得的網絡切片管理數據都是一致的,可防止切片數據偽造。同時,切片代理能夠作為中介將多個租戶,如虛擬運營商、過頂內容服務商和垂直行業的不同的 SLA 需求映射到網絡資源上。通過使用來自不同資源提供商的資源創建端到端的網絡切片,當一個切片代理收到創建切片的消息時,在區塊鏈中發布請求,請求組成端到端切片的每個子切片。在區
31、塊鏈賬本中,子切片可以是同一類型的資源。通過某些算法例如深度學習等在滿足 SLA 的條件下優化網絡資源配置,然后運用智能合約部署小切片。一旦有關子切片部署的策略經過區塊鏈各個節點的協商和確定,即可部署端到端切片?;趨^塊鏈的網絡切片代理能夠節省協調和交易成本,加快切片協商的過程,降低切片協商的成本。同時系統的安全性也得到了提高,比如分布式的控制功能降低了單點故障的風險,避免了 DDoS 攻擊的發生。15 綜上所述,網絡切片的管理一方面涉及切片的構建,更新,刪除,切片生命周期的管理等操作,另一方面需要構建不同運營商之間的信任,確保不同參與者的利益分配?;趨^塊鏈能夠構建多方互信的平臺,進行切片構
32、建、刪除等生命周期管理操作,同時記錄網絡切片資源來源并監控網絡切片動態,確保各方利益分配,對出現的安全威脅進行溯源。3.3 動態頻譜管理 3.3.1 動態頻譜管理研究現狀 當前頻譜管理主要以靜態分配為主,由管理機構進行頻譜劃分后分配給授權用戶,發放頻率使用牌照,并將相應的頻率使用信息錄入頻譜管理數據庫,以保障用戶使用的頻率不會相互沖突。但隨著無線通信技術的發展以及 6G 應用,大規模復雜的用頻設備對有限頻率的共享和動態調配需求變得尤為迫切,需要更加靈活的動態頻譜精細化管理機制。頻譜共享可以解決傳統獨占授權頻譜造成的頻譜閑置、利用不充分問題,實現技術主要分為頻譜池技術等共享數據庫類技術和認知無線
33、電技術等感知類技術。認知無線電的關鍵技術動態頻譜分配,可以大幅提高對頻譜資源的利用效率。目前基于非智能技術的動態頻譜分配算法的研究根據理論基礎可以分為基于圖論、博弈論和交易理論三個方向?;诜侵悄芗夹g的動態頻譜分配雖然可以解決頻譜利用等問題,但是存在靈活性差,收斂速度慢和無法滿足分布式條件下需求的問題。當前,基于機器學習算法的智能動態頻譜分配方法獲得較多關注和研究。電氣和電子工程師協會(IEEE)在 2017 年 3 月的動態頻譜接入網絡組會議上首次討論了區塊鏈技術,會議的基本觀點是:動態分布式頻譜管理需要動態分布式數據庫進行支撐是基本要求。同時,IEEE 頻譜接入組的專家已經在研究頻譜管理中
34、應用區塊鏈技術,以解決動態頻譜管理中的問題,降低監管機構和用戶成本,提高管理效率。美國聯邦通信委員會(FCC)專員在 2018 年 9 月美國世界移動通信大會(MWCA2018)上提出利用區塊鏈進行動態頻譜分配的構想,并認為區塊鏈是下一代移動通信(6G)的潛在關鍵技術。為了合理配置頻譜資源,使其得到高效充分的利用,FCC 自 2012 年至今持續推動頻譜動態共享工作,并于 2015 年在3.5GHz 頻段上推出了 CBRS(公眾無線寬帶服務),通過集中的頻譜訪問數據庫系統來動態管理不同類型的無線流量,以提高頻譜使用效率。16 法國國家頻譜管理機構(ANFR)于 2018 年開始試驗使用區塊鏈技
35、術進行頻譜管理,并認為通過應用區塊鏈可減少政府機構的管理成本,提高頻譜管理效率。一是將區塊鏈用于管理節目制作和特殊設備,但是大型活動的無線話筒和無線攝像機等主要使用GHz 以下頻段,具有帶寬窄、干擾保護要求高等特點,且存在于廣播電視系統同頻公用的情況。二是應用在 2.4GHz、5GHz 等 Wifi 頻段,由于面許可頻段上設備眾多,設備間干擾頻繁導致頻譜可用性下降。3.3.2 基于區塊鏈的動態頻譜管理的研究與需求 拋開現有頻譜使用觀念的框架限定,對區塊鏈用于頻譜共享能夠達到的某種階段性的目標狀態進行構想。在該構想下,頻譜資源仍然是歸國家所有,并且僅在一個特定地區考慮區塊鏈如何實現頻譜的靈活配置
36、。首先針對頻譜不再單一授權給任一特定用戶的情況,在特定地區內,頻譜通過聯盟鏈的方式授權聯盟許可用戶使用,或通過公有鏈的方式實現公眾使用。這里的用戶,可能是一種通信系統,如公眾移動通信、雷達等,也可能是一臺個人終端。用戶節點之間在用戶權限、使用模式、計費等方面形成共識,寫入計算機程序。當一個用戶申請使用頻譜時,其將用頻特征,如帶寬、功率、時間周期等以廣播形式告知各網絡節點,并按照節點間共識機制開始使用。當優先級更高的用戶要求使用時,其將用頻特征全網廣播,以便于其他節點基于共識的條件下退出占用。所有用戶的頻率使用數據均保存在數據區塊中,可追溯。同時,網絡中還有環境監測節點,對其周圍的電波環境進行監
37、測,掌握本地頻譜使用情況,并根據共識全網廣播。一方面,用戶節點需要這些信息。如果有的用戶節點由于占用頻譜的突發性較強,或暫時不具備廣播能力,因而無法在網絡中提前通知協商,其可依賴環境監測節點主動發現其占用頻譜的情況,并將消息告知網絡。其他用戶可以通過智能合約的方式訂閱環境監測節點的廣播信息,并支付一定的費用。另一方面,這些信息對監管機構也有重要意義。在用戶主動廣播頻譜使用的基礎上,這些環境監測信息同樣保存在數據區塊中可追溯,能夠補全頻譜的實際使用情況,幫助監管機構極度透明地評估頻譜的真實使用情況。監管機構最終通過數據區塊記錄的頻譜使用情況,按照共識規則實施頻譜稅收,以替代現有的頻占費管理方式。
38、各節點可不定期協商共識規則,促進頻譜配置方式更加完善。通過上述構想不難看出,引入區塊鏈的頻譜共享,通過網絡連接了多種無線電業務,使得業務間的信息交互成為可能。而運行在網絡中的共識規則,就是整個網絡的“頻譜大腦”,完成效用設計及資源調度。17 3.3.3 基于區塊鏈的動態頻譜管理應用場景 基于區塊鏈的動態頻譜管理主要有以下四類應用場景,如圖 2 所示:(1)頻譜可信分布式賬本)頻譜可信分布式賬本 頻譜區塊鏈作為記錄頻譜信息的分布式賬本,區塊中包含頻譜拍賣、頻譜交易、頻譜接入、頻譜占用、空閑頻譜等信息。頻譜區塊鏈賬本中記錄的頻譜信息能夠為節點接入頻譜、節點交易頻譜等提供準確的依據。從時間粒度上頻譜
39、信息可以分為三大類,一類是靜態頻譜信息,主要包括頻譜管理部門劃分的授權頻譜、主用戶/次用戶憑證和身份信息等,這類信息通常在區塊鏈上不會發生變化;第二類是半靜態頻譜信息,包括頻譜拍賣/交易信息等,這類信息發生變化時間較長,一旦頻譜拍賣生效后長時間有效;第三類是動態頻譜信息,主要包括頻譜占用狀態、頻譜接入狀態信息等,這類信息根據主次用戶的頻譜占用情況實時變化。動態頻譜信息通常數據量較大,區塊體可以采用 Merkle 樹的方式對頻譜信息數據進行輕量化存儲,原始頻譜數據可以存儲在邊緣存儲服務器。圖圖 三三-2 頻譜區塊鏈場景頻譜區塊鏈場景(2)分布式節點頻譜協作感知)分布式節點頻譜協作感知 頻譜感知節
40、點可以參與頻譜區塊鏈的記賬過程,6G 異構網絡中各類網絡的分布式節點可以通過頻譜感知的技術,獲得無線環境中的頻譜占用使用情況。分布式頻譜感知節點需要在頻譜區塊鏈中獲得憑證,頻譜檢測任務可以由頻譜區塊鏈發布,也可以是長期的頻譜檢測過程。分布式部署的感知節點根據自身的行動計劃、電池電量和地理位置決定是否響應頻譜數據采集任務,區塊鏈需要部署智18 能合約,根據不同節點的位置、價格和信譽等完成對頻譜檢測節點的檢測結果的確認,并記錄上鏈。根據節點檢測結果情況,通過合約發放獎勵。區塊鏈發布的頻譜檢測任務需要通過合理的共識模型來確認分布式節點的檢測結果。一種簡單的頻譜檢測投票機制是區塊鏈在鏈上發布兩個地址
41、A 和 B,分別表征某段頻譜當前是否被占用,并在區塊鏈上發布投票機制。感知節點根據自己的感知結果,在兩個地址上進行投票,智能合約根據兩個地址的投票結果情況,如果某個地址的投票率大于一定門限值,則確認當前地址表達的檢測結果,并對投票給該地址的節點進行獎勵。(3)基于共識的動態頻譜接入)基于共識的動態頻譜接入 當頻譜區塊鏈用于管理頻譜接入時,需要協調來自次用戶的頻譜接入請求以避免沖突。使用區塊鏈分布式分類賬技術,可以將頻譜的占用情況進行可靠的記錄,防止少量惡意感知用戶嘗試通過修改頻譜檢測結果影響次級用戶的頻譜結果。采用共識算法既可以提高傳統接入協議的性能,也可以提出新的接入方式。傳統動態頻譜接入主
42、要依賴于次級用戶本身對頻譜占用情況的檢測,在頻譜區塊鏈場景下,次級用戶接入頻譜之前,一方面可以查詢頻譜區塊鏈上最近記錄的頻譜檢測結果作為依據,判斷是否接入頻段;另一方面次級用戶可以發起頻譜檢測任務,通過 6G 網絡中分布式部署的頻譜感知節點執行分布式檢測任務,將分布式節點共識結果作為是否接入頻譜的依據。在這種情況下,次級用戶需要為頻譜感知節點支付一定的獎勵。(4)節點頻譜感知)節點頻譜感知/交易激勵交易激勵 為了激勵頻譜感知節點參與到區塊鏈頻譜資源的深度共享中,需要對頻譜資源的感知者、所有者與需求者進行雙向激勵。傳統頻譜拍賣模型中,監管者在中間充當了第三方頻譜拍賣和交易見證的身份。在區塊鏈頻譜
43、共享場景下,缺少了第三方中心節點的管理,頻譜需求者、感知者、所有者共同參與到區塊鏈頻譜共識和共享的環節中,如何激勵各用戶之間的有效頻譜共享和實現交易雙方的共贏是急需解決的關鍵問題。因此,需要研究頻譜交易激勵策略和多用戶協作的頻譜共享激勵模型,并設計合理的代價函數,從而保證頻譜資源所有者和需求者自身利益最大化,促進頻譜資源的高效交易。在協作感知的場景下,節點激勵模型更加重要。當感知節點收集到其他感知節點的報告后,通過局部感知判斷規則得到最終結果,感知結果被安全地記錄在區塊鏈中。為了實現此功能,一個次級用戶需要同時充當傳感節點和挖掘節點。然而,傳感和挖掘所消耗的能量可能會阻礙次級用戶的合作。一種有
44、效的激勵機19 制可以保證各節點為協同感知和共識付出的努力與其訪問一個協同感知空閑頻段的機會成正比。具體來說,參與合作感知并贏得共識的節點將獲得獎勵,反過來節點可以使用他們賺到的獎勵競標訪問機會。這種激勵模式下,節點能夠在不斷的頻譜感知和頻譜競爭接入中高效運行,實現頻譜區塊鏈的生態。3.4 泛在接入管理 3.4.1 泛在接入管理研究現狀 泛在網絡涉及到多種網絡接入技術,不同類型的網絡接入技術也為接入管理帶來了一定的困難。隨著智能設備接入數量的增加,當前網絡中物聯網規模逐漸擴大,結構逐漸復雜,不被認證的接入將為物聯網帶來安全威脅,因此如何管理種類多樣設備的接入是泛在接入網絡面對的安全問題。訪問控
45、制是確保設備安全接入的重要手段,傳統的訪問控制技術(比如,基于身份的訪問控制,基于屬性的訪問控制,基于能力的訪問控制)是現階段主流的訪問控制模型,并已經取得了廣泛應用,然而,這些訪問控制模型在實際運行過程中都是基于中心化的架構,從而也形成了單點信任問題。3.4.2 基于區塊鏈的泛在接入管理的研究與需求 泛在網絡這一概念早在 2009 年被 ITU-T 在 ITU-T Y.2002 定義為能夠提供無論何時、何地、何種服務、何種方式的多種類別的應用或服務的網絡服務和通信的能力。泛在網絡是電信網、互聯網、物聯網等的綜合,運用互聯網、物聯網和大數據等技術,泛在網絡除了將人與人連接在一起外,還將人與物、
46、物與物連接在一起。泛在網絡涉及到人與人、人與物、物與物的多種連接和信息,所以如何合理、高效的管理網絡中大量的接入設備、分配資源成為了一個挑戰。如今,面對新網絡時代的到來,現階段訪問控制技術需要在未來的 6G 網絡場景下,設計一套能夠避免單點信任問題,且能夠考慮各種細粒度條件的動態訪問控制機制。泛在網絡的發展伴隨著各種網絡技術的發展,多種復雜的網絡制式需要融合在同一張網絡中,對于運營商而言,如何在異網終端用戶以及異網運營商的情況下為終端合理分配網絡資源,是 6G 網絡需要面臨的問題。區塊鏈技術因為其具有分布式存儲架構和不可篡改性的特征,被視作是可以解決上述問題的方案之一。20 3.4.3 基于區
47、塊鏈的泛在接入管理應用場景 基于區塊鏈的泛在接入管理應用場景如圖 3 所示。當用戶終端進入接入網絡管理范圍時,接入網絡將獲取到的用戶終端數據發給區塊鏈智能合約。區塊鏈智能合約依據預置的合作規則和協議觸發相應的終端接入控制策略。該終端接入控制策略依靠智能合約在各接入網絡之間達成共識。終端接入控制策略被下發給接入網的終端接入管理,由終端接入管理完成用戶終端的接入。接入網A其他接入網智能合約智能合約智能合約智能合約用戶終端接入網B接入網C合作規則和協議終端接入管理終端接入管理終端接入管理終端接入管理終端監測終端監測終端監測終端監測合作規則和協議合作規則和協議合作規則和協議 圖圖 三三-3 基于區塊鏈
48、的泛在接入管理基于區塊鏈的泛在接入管理 在這個場景中,區塊鏈智能合約中包含了不同網絡運營商接入網之間合作的規則和協議。一旦運營商之間的合作規則發生變化,智能合約可同步更新?;趨^塊鏈,多個接入網的用戶終端接入管理可進行分布式協作,并可依據獲得的控制策略對用戶終端接入請求進行處理。在這個用例中,區塊鏈的分布式賬本以及智能合約都得到了很好應用。與此同時,區塊鏈還可以及時根據接入網絡為用戶終端提供接入服務的情況,進行實時計費。這將大大有利于 6G 接入網絡的共建共享,推動 6G 接入網低成本的協作運營。6G 網絡演進方向或是實現跨域信息互通,將 6G 網絡、衛星通信網絡及深海遠洋網絡的有效集成,實現
49、空天海地一體化的全球連接。不僅是網絡接入制式差異化,還存在網絡管理差異化,即面對運營商網絡、垂直行業專網、個域網絡等多種網絡融合管理,利用人工智能、區塊鏈等技術,滿足用戶定制化、細顆粒度的個性化網絡服務,進一步保障用戶隱私安全。21 3.5 身份/資產管理 3.5.1 基于區塊鏈的身份/資產管理研究現狀(1)身份管理身份管理 近年來,圍繞分布式數字身份,多個標準組織、開源社區、分布式數字身份聯盟、區塊鏈應用企業在標準和協議制定、項目開發、推廣應用等方面已開展了諸多實踐,如標準和協議方面,W3C 推動的分布式標識符(DID)和可驗證憑證、規范;OASIS 制定分布式密鑰管理 DKMS 規范;去中
50、心化身份基金會(DIF)推動中的 DIDComm 協議等;項目應用方面比較知名的有 Microsoft DID、Sovrin、uPort、Evernym、Civic、ShoCard 等。國內飛天誠信等單位成立了 DID 聯盟并發布了DIDA 白皮書。當前,業界基于區塊鏈的數字身份實現方式主要有:1)直接以區塊鏈節點標識身份,以區塊鏈地址對應的公私鑰作為身份驗證的依據。2)將身份及公鑰狀態上鏈,用區塊鏈存儲已經發放和激活的證書或 hash 值,通過在本地基于區塊鏈拷貝進行簽名認證來提升網絡訪問性能。3)中間標識上鏈,將身份標識或轉換后的標識上鏈,認證仍在中心化服務器完成,支持不同認證方式、不同場
51、景的交叉認證。4)基于區塊鏈的 PKI 體系,將傳統集中式的證書發放改變為自動化、分布式實現,由設備自行簽發證書、由授權節點驗證和寫入證書。在證書使用時,傳統 PKI 技術中,認證發起方需要向集中式 CA 查詢;基于區塊鏈的 PKI 系統中,認證方可以向多個節點的任何一個查詢。(2)資產管理資產管理 隨著大數據的廣泛普及和應用,網絡上數據資源的價值逐漸被接受和認可,對數據傳輸和共享的要求也越來越高。數據流通和共享,有助于最大限度地發揮數據資源的潛在價值,促進行業模式創新和行業轉型升級。電信大數據具有真實、完整、標準、高質量、應用廣泛的特點,因此對數據流通和共享的要求更加緊迫和強烈。但電信數據流
52、通和共享仍處于起步階段,多行業、多數據所有者、多數據應用方之間的數據流通渠道尚未形成。電信大數據在社會管理和經濟發展中沒有充分發揮作用,導致大量數據價值的流失。22 目前,電信數據的整體交易環境不規范、不完整,交易過程中的數據權限確定、數據定價等核心問題尚未完全解決。隨著中華人民共和國網絡安全法的正式實施,非法數據販運正式被定為犯罪,這對數據安全和隱私保護的要求越來越突出。但是,由于整個數據流通體系的各個環節缺乏統一的共識,許多問題缺乏準確的定義,電信企業為了規避風險,在數據共享和交易中往往采取非常謹慎的策略?,F有的數據流通模式主要是“集中式”,如政府機構參與的數據集中共享,或聚合數據提供者和
53、數據需求者的數據交易中介,或以數據生產或數據服務企業為主,具有業務功能的數據交易平臺。3.5.2 基于區塊鏈的身份管理應用場景 傳統的移動通信以人與人通信為主,網絡由運營商統一運營管理,因此采用集中式的身份管理。5G 開啟了萬物互聯時代,為滿足行業客戶內部用戶管理的需要,擴展了對二次認證的支持。6G 將全面覆蓋個人、家庭、行業、社會生產生活的各個方面,實現萬物智聯,網絡將發展出面向個體的體域網、面向行業網絡、面向廣域覆蓋的衛星通信網絡等多種異構形態,支持海量異構終端接入,業務向垂直行業深入滲透、促進跨行業聯合運作。異構網絡的互聯、垂直行業的專業性和復雜性、海量終端連接,使得中心化管理架構難以滿
54、足垂直行業等參與各方自主掌控網絡資產、跨行業協作的需求。將區塊鏈與身份認證結合,可實現身份自主管控、不可篡改、有限匿名等,解決 6G 多方信任管理、跨域信任傳遞、海量用戶管理等難題。區塊鏈在身份管理的應用場景及其解決問題主要包括:(1)跨域互聯多方信任)跨域互聯多方信任 6G 網絡將連接多種異構網絡,如以用戶為中心的網絡、企業自主控制網絡、行業互聯網絡、衛星通信網絡等,不像傳統網絡單一運營管理主體,6G 異構網絡可存在多個管理實體,各實體分別掌控所管轄范圍設備、系統、終端等資產以及用戶身份,存在多個信任域,并需要實現域間協作??缬蚧ヂ搱鼍?,既需要管理網絡設備、支撐系統等跨域互聯資源的身份,也需
55、要管理使用跨域業務的用戶/終端身份。身份管理的主要難題在于信任憑證的跨域傳遞、多方信任憑證管理,傳統方案基于對稱密鑰的憑證難以解決憑證分發的安全性問題、中心化管理體系則存在性能瓶頸。區塊鏈去中心化信任、對等網絡等特征,既為信任憑據跨域傳遞提供了安全支撐,也為海量節點的互聯提升了性能和可靠性。23 (2)用戶身份可控匿名)用戶身份可控匿名 6G 對垂直行業的深入滲透,以及區塊鏈跨域信任機制,為用戶單一身份使用多個業務提供了便利,但區塊鏈可追溯特性,可能加深用戶對隱私泄露的擔憂,催生了用戶對可控匿名身份管理的需求,即在符合監管要求的情況下,對身份采取分級管理,用戶基于已驗證的身份憑證自主產生二級身
56、份,分別發布到區塊鏈上,并自主掌控身份在不同信任域或業務的使用范圍,從而達到自主可控、防追蹤的效果。3.5.3 基于區塊鏈的數據資產管理 基于區塊鏈的數據資產管理,可以為網絡各參與方構建一個分布式的數據共享協作生態系統。電信數據在數據類型、格式和內容具有一定的相似性,因此,在不同場景間合理合法地復用或分享數據,有利于數據的流通和利用。數據的持有者、運營者、使用者可以根據實際需求自愿組成聯盟鏈,使得輸入的數據交易和數據所有權信息的轉移記錄上鏈,支持查鏈操作,構建基于區塊鏈技術的新型去中心化數據流系統。數據持有者可以通過區塊鏈分享元數據和示例數據,數據使用者可以根據自己的需求提出數據獲取需求?;?/p>
57、區塊鏈提供的分布式賬本結構,數據交易記錄可以變得開放、透明、不可篡改、可追溯,客觀反映流中每個環節的狀態,建立流中每個環節之間的信任關系?;诠沧R機制,在數據資源生成或流通之前,將權限確認信息與數據資源綁定、注冊和存儲,以便全網節點驗證權限確認信息的有效性,確定數據資產的權利所有者。通過數據確權,構建全新可靠的大數據確權體系,為數據交易、公共數據開放、個人數據保護提供技術支持,為數據主權提供有力保障?;谥悄芎霞s,對分布式數據進行統一分類管理,實現統一定價,解決價格不一致、任意定價等問題。在數據安全保護方面,基于智能合約的沙箱環境獨立運行,除數據被授權方外,任何角色都不能訪問相關數據,通過智能
58、合約執行數據訪問權限的自動獲取、數據交易的按規則自動執行,保證數據隱私,實現交易自動化。3.6 分布式安全協作 3.6.1 基于區塊鏈的通信感知一體化 通信感知一體化技術是 6G 時代的一個重要研究方向。蜂窩網絡最初是為了無線通信而設計的,隨著人們對基于位置應用的需求迅速增長,蜂窩網絡定位的24 研究日益成為熱點。未來無線系統會向著更高頻率演進,如毫米波、太赫茲,相比現有的移動通信系統,6G 的無線電波對物理世界的分辨,有兩個數量級以上的提升。6G 的空口設計,將同時支持無線通信信號和無線感知信號,從而使 6G網絡既有通信功能,又有感知功能,在同一網絡、同一終端、同一頻譜,甚至同一次無線電發射
59、中完成集成的通感一體化服務,感知和通信將成為兩個互惠互利的功能,從而避免重復投資,降低成本。通感一體化的應用可包括多種場景,如對于目標進行定位和跟蹤,厘米級定位高速行駛的車;增強人類的感知,例如醫療健康掃描,在黑暗中感知物體;進行光譜分析,監測工件裂縫、空氣質量等等。然而,感知數據來源于雷達、消費類設備、個人設備不同設備采集數據;這些設備生成不同類型的數據,可能屬于多個組織并由多個組織擁有;包含多種數據類型、依賴于多個組織的聯合數據收集和安全協議需要安全的信任基礎。目前,將感知技術和區塊鏈技術相結合的領域還是一個全新的課題,但是,利用區塊鏈具有天然的可追溯防篡改功能,實現數據的安全管理,可作為
60、是通感一體化安全的一個候選技術路徑,具體可包括:1)基于區塊鏈的信任建立。參與通信感知的多方或多個組織需要建立一定程度的信任,以可信的方式共同收集數據。在感知系統中,多個感知節點可以相互連接,實現更高效和智能的感知,節點之間的協作需要建立安全可信的基礎,通過區塊鏈的技術構建節點的身份、認證、協作平臺,對協作節點的設備認證和信任進行分布式的記錄和追溯,是通信感知一體化網絡的安全信任平臺。2)基于區塊鏈的數據安全性和完整性保障。在感知系統中,各個節點互相分享觀測結果并試圖就周圍環境達成共識,從而提高定位效果,包括協作節點通過分布式傳輸和處理形成動態參考網絡,通過數據融合減少測量的不確定性、擴大覆蓋
61、范圍、提升感知精度和分辨率等。因此,數據的真實性和完整性對感知的安全性至關重要,利用區塊鏈技術解決感知數據的安全性和完整性保護。通過將感知數據的哈希值或指紋上鏈,確保感知數據的可校驗性和可追溯性,最終確保通感系統中數據收集與協作的可信度、問責制和透明度,進而提高整個系統的安全和可靠性。綜上,通過引入區塊鏈技術,可建立一個形成統一的分布式信任平臺,使各種終端設備、感知設備能夠實現更可信的關系,最終確保中感知的可信度、問責制和透明度;基于區塊鏈的感知數據存證審計,通過定期保存數據快照、關鍵信25 息等方式,形成可追溯追責的數據存證管理方式,進而提高通信感知一體化的安全。3.6.2 基于區塊鏈的車聯
62、網 車聯網的應用將產生了大量信息,包括控制信息、數據以及車本身的信息。這些信息表現為數據。車聯網在這些信息作為數據寫入區塊鏈,區塊鏈信息本身和信息流傳行為的不可篡改,是數據真實性和對數據使用行為進行溯源的前提,交換的信息包括實體內在屬性和實體動態交互數據。實體內在屬性包括車輛內在信息,如車型、發動機參數、油耗、車輛狀況等;用戶隱私信息,如身份證信息、電話號碼、駕照信息、和銀行賬戶;路邊設施的固有信息,如傳感器類型和位置;和云服務器信息,如服務類型。車聯網溯源系統是一個控制系統,可以對車聯網中的數據進行正向、反向或無方向跟蹤?;趨^塊鏈的車聯網溯源系統可以將車聯網數據永久存儲在區塊鏈中。區塊鏈中
63、的每一條實體行為數據記錄都與車聯網實體信息綁定,車聯網實體信息完整記錄和跟蹤,不可銷毀或篡改。此外,傳統的集中式溯源系統可能會被外部黑客入侵,溯源系統內部的惡意實體可以以低成本被篡改。然而,基于區塊鏈的溯源系統并沒有單一的中心,而是以分布式的方式將數據存儲在鏈上。每個節點都可以查看鏈上的數據,降低了黑客入侵和篡改數據的風險,增加了內部惡意實體篡改數據的成本。因此,保證了溯源系統功能的安全實現。在數據監控方面,車聯網系統中的車輛、人、路邊傳感器、邊緣計算節點和云服務器之間交換了大量數據。一些關鍵數據直接影響車聯網系統的安全性和穩定性。為了保障交通參與者的交通安全,提高交通系統的服務水平和運行效率
64、,車聯網中的重要數據信息,如交通事故前后的車輛行駛數據,車輛和車內人員的合法身份信息需要相關部門監督。從安全監管的角度來看,車聯網產業鏈跨越汽車、電子、通信、交通、車輛管理等多個行業和領域,涉及關鍵零部件和設備的準入、車輛上路前的質量安全審查和認證。管理道路和交通安全,識別安全事故責任,管理車輛上路后通信和應用服務的安全。車聯網需要監控的數據分為以下三類:交通數據,即每個車聯網實體中與車輛行駛相關的重要交通數據,包括車輛行駛數據、駕駛員身份信息、路邊單元傳感器收集的信息、云服務器和路邊 MEC 發送的控制信息等;交易數據,即車聯網實體之間的交易數據,包括車聯網服務提供商與車輛之間的交易數據、車
65、聯網服務提供商與路邊基礎設施之間的交易數據、共享車輛租賃的交易數據等;網絡數據,即車聯網中的網絡流量信息,包括網絡質量、連接成功率、數據重傳率,26 以及各實體記錄的上網日志等網絡交互信息。實際的網絡狀態數據為設置流量管理策略提供了依據,網絡日志為識別問題提供了依據。動態交互數據包括實時流量信息、流控管理信息、應急信息和第三方內容服務信息,上述數據可以根據實際應用需求選擇進行鏈式,降低鏈上數據冗余,提高了安全性,提高了數據查詢效率,方便了數據檢查,減少了通信開銷。區塊鏈作為一個具有分布式特征的共享數據庫,結合了分布式架構、加密、共識機制和智能合約技術。與傳統的集中式模式相比,區塊鏈的去中心化提
66、高了可靠性和安全性,有效降低成本。車聯網中存儲在區塊鏈中的數據具有以下特點:可用性,用戶可以及時可靠地訪問數據;完整性,防止信息被未經授權的操作篡改;不變性,塊通過哈希指針相互連接,防止惡意干擾、修改或刪除塊數據內容。綜上,車聯網服務通過引入區塊鏈技術,可以將監管者作為節點添加到鏈中,并通過同步協議導出所有數據。數據可全程追溯,用于審計分析,達到“穿透式監督”的效果。監管機構可以穿透車聯網業務流程和所有角色,全面監控車聯網業務中的所有數據和行為,進而提高了車聯網的安全性。3.7 區塊鏈在協同邊緣計算中的應用 3.7.1 協同邊緣計算研究現狀 邊緣計算是一個在靠近數據源或終端設備處為數據提供計算
67、、存儲、智能處理等能力的高度虛擬化平臺。邊緣計算處理對象面向的是云端的下行數據和終端設備的上行數據。早在 2013 年,移動邊緣計算(MEC)概念衍生于 IBM 與 Nokia Siemens 網絡共同推出的一款計算平臺,該平臺可在無線基站內部運行應用程序,向移動用戶提供業務。2014 年,歐洲電信標準協會(ETSI)成立移動邊緣計算規范工作組,正式宣布推動移動邊緣計算標準化。ETSI 旨在將把云計算平臺從移動核心網絡內部遷移到移動接入網邊緣,實現計算及存儲資源的彈性利用。這一概念將傳統電信蜂窩網絡與互聯網業務進行了深度融合,降低移動業務交付的端到端時延,發掘無線網絡的內在能力,從而提升用戶體
68、驗,給電信運營商的運作模式帶來全新變革,并建立新型的產業鏈及網絡生態圈。2016 年,ETSI 把 MEC 的概念擴展為多接入邊緣計算,將邊緣計算從電信蜂窩網絡進一步延伸至其他無線接入網絡。MEC 可以看作是一個運行在移動網絡邊緣的、運行特定任務的云服務器。27 將應用服務器部署于無線網絡邊緣,可在無線接入網絡與現有應用服務器之間的回程線路上節省高達 35%的帶寬使用。到 2018 年,來自游戲、視頻和基于數據流的網頁內容將占據84%的IP流量,這要求移動網絡提供更好的體驗質量。利用邊緣云架構,可使用戶體驗到的網絡延遲降低 50%。據 Gartner 報告,全球聯網的物聯網設備至 2020 年
69、將高達 208 億臺。在圖像識別方面,服務器的處理時間增加 50100ms,能提高 10%-20%的識別準確率,這意味著在不對現有識別算法做改進的情況下,通過引入移動邊緣計算技術,就可通過降低服務器同移動終端之間的傳輸時延改善識別效果。3.7.2 基于區塊鏈的協同邊緣計算的研究與需求 協同邊緣計算是指側重強調邊緣計算節點間協同工作,既能充分滿足大計算資源需求,也能滿足時延敏感處理需求。邊緣計算節點的協同工作可以借助區塊鏈技術,有效建立節點間信任,采用可信數據共享至各個協同節點,通過節點間達成共識方式調度相關信道、帶寬等資源,以更加公開透明的方式分配處理各節點的閑置待利用資源,解決跨多主體信任問
70、題與協商并調度資源問題?;趨^塊鏈技術的協同邊緣計算有效降低節點間溝通與信任成本,或將成為邊緣計算未來演進趨勢。3.7.3 基于區塊鏈的協同邊緣計算應用場景 協同邊緣計算的部署形式包括單一主體部署和多主體協同部署。單一主體部署下,邊緣計算節點都由一個主體負責,是單一可信系統,其資源編排和調動服從集中管理。多主體協同部署下,邊緣計算節點可由多個主體協作部署,是競合關系系統,其資源編排和調動請求來自多方、需要以一種公平的方式進行分布式處理。多主體協同部署是協同邊緣計算的重要形式??尚艆f作是邊緣計算多主體協作的重要基礎之一。區塊鏈的分布式賬本、智能合約與邊緣計算結合可賦能多主體協同部署,解決多主體協
71、同的可信問題和處理效率問題,其系統邏輯架構圖如圖 4 所示。主要步驟包括:1)邊緣節點將自身的可用資源,如網絡帶寬、計算資源、存儲資源等發布到區塊鏈中。2)區塊鏈智能合約可在區塊鏈上獲得各邊緣節點的可用資源信息,包括網絡帶寬、計算資源、存儲資源等。28 3)邊緣節點可作為資源請求方向區塊鏈發布資源需求;該資源需求可被智能合約獲取。4)智能合約根據各邊緣節點的可用資源信息以及預置策略選擇邊緣節點作為資源提供方,并對資源提供方的資源進行編排和調度。5)資源提供方完成任務后向智能合約返回任務執行完成消息。6)根據任務執行結果,智能合約可從資源需求方獲得激勵回報,同時可對資源提供方進行激勵。Serve
72、rs邊緣節點Servers邊緣節點Servers邊緣節點Server邊緣節點Server邊緣節點智能合約智能合約智能合約智能合約區塊鏈節點區塊鏈節點區塊鏈節點區塊鏈節點 圖圖 三三-4 基于區塊鏈的協同邊緣計算基于區塊鏈的協同邊緣計算 29 第四章 6G區塊鏈技術需求與挑戰 區塊鏈技術并非為 6G 而生,因此,在適配 6G 的場景和需求的同時,6G 也為區塊鏈自身技術的發展和演進也提出了新的挑戰,如區塊鏈的公開透明特性帶來的隱私問題,如何維護公開透明特性和隱私保護需求之間的平衡,以及未來海量數據場景對區塊鏈的吞吐量、安全性和魯棒性的訴求。本章圍繞6G對區塊鏈的需求展開討論,分析了高通量與高并發
73、、多鏈互通、存儲擴展、上鏈錨點可信等關鍵技術。4.1 高通量區塊鏈 4.1.1 6G 對高通量區塊鏈的需求 6G 時代將實現萬物的全場景連接,并將連接和智能擴展到一切事物和一切地方,實現面向全場景的泛在網絡。將區塊鏈引入 6G 網絡,首先受到挑戰的就是區塊鏈的性能。6G 網絡應具備比之前更快的數據傳輸速率、更低的延遲、更可靠的通信。6G 網絡的峰值速率將在 100Gbps 到 1Tbps 之間,定位精度將達到室內 10cm 級別,室外 1m 級別,通信延遲將達到 0.1ms,設備電池使用壽命達到20 年,設備密度大約為每立方米 100 個,設備的停機率在百萬分之一級別,通信信道的流量將是如今網
74、絡的一萬倍左右。與 6G 高性能形成鮮明對比的是當前主流區塊鏈系統存在著交易吞吐量低下的瓶頸,在面對絕大部分業務場景(尤其是高頻交易的場景)都難以滿足 6G 應用需求。區塊鏈是分布式賬本的結構,數據需要經過多節點共識后方可上鏈,其吞吐量必然無法達到現有數據庫、通信并發量的保障。目前比特幣的吞吐量為7TPS,以太坊的交易吞吐量的 15-20TPS,hyperledger fabric 聯盟鏈的吞吐量可達到 103級別但與 6G 的速率依然無法匹配。4.1.2 6G 對高通量區塊鏈的技術挑戰 根據區塊鏈 6 層架構模型,目前主流的擴容技術路徑可以分為第 0 層擴容、第 1 層擴容鏈上擴容、第 2
75、層擴容鏈下擴容:1)第0層擴容是對互聯網的體系架構OSI模型的網絡層和傳輸層進行數據傳輸協議優化,不改變區塊鏈的上層架構,是一種保留原有鏈生態規則的性能提升方案。第 0 層擴容的主要思路包括中繼網絡和 OSI 模型優化兩類。30 2)第 1 層擴容是從區塊鏈數據層、網絡層、共識層和激勵層進行區塊鏈基本結構、模型、算法的優化和改進,即對區塊鏈自身體系結構進行優化完善,進而提升區塊鏈性能。鏈上擴容方案可以分為區塊數據相關、分片技術相關、共識協議相關和新型鏈式結構相關。3)第 2 層擴容對區塊鏈合約層和應用層進行調整,將合約與復雜計算放到鏈下,目的是為了減少鏈上負擔以提升區塊鏈系統性能。鏈下擴容不改
76、變區塊鏈基本協議。目前的鏈下擴容方案中,主要可以分為:支付通道,側鏈技術,鏈下計算和跨鏈技術。雖然現在業界存在多種區塊鏈的擴容方法,但是由于區塊鏈天然的三元悖論,即區塊鏈的可擴展性、去中心化和安全性三者不可同時滿足是的天然特性,在滿足擴容技術來提高 TPS 的同時,必然要對安全性和去中心化程度有所損失,因此,6G 高通量區塊鏈的研究并不僅僅是對 TPS 的簡單提升,而是要結合 6G 的具體業務場景,選擇合適的技術路徑,如何在去中心化程度、可擴展性、安全性、6G 場景等因素中進行平衡,是 6G 高通量區塊鏈的最大挑戰。4.2 多鏈互通 多鏈互通,即跨鏈,是指通過特定的連接方式,實現獨立運行的多個
77、區塊鏈之間的信息及價值流動、交換及同步的行為??珂湹哪康氖沁B接不同區塊鏈系統,建立區塊鏈之間信息傳輸的橋梁。以下就 6G 對多鏈互通的需求以及對多鏈互通的技術挑戰分別做簡要分析。4.2.1 6G 對多鏈互通的需求 區塊鏈在 6G 網絡中存在多種應用的可能性如第二章所描述。多個區塊鏈有可能同時運行在 6G 網絡中,主要原因如下:1)性能考慮:區塊鏈系統的吞吐量一般遠低于傳統的客戶端/服務器系統。如果把所有的區塊鏈應用都集中在一個區塊鏈上實現,此區塊鏈將成為性能瓶頸,從而對 6G 網絡服務和 6G 網絡管理造成影響。因此,有必要對每種功能或應用建立對應的區塊鏈。2)組織架構的考慮:每個運營商都有自
78、己的組織架構。按功能來劃分,有營銷、運維、管理等部門;按管理范圍來劃分,有集團公司、省公司、地市公司。與運營商的組織架構相匹配,需要多個區塊鏈運行在 6G 網絡中,以便區塊鏈的運行和管理。31 3)隱私的考慮:區塊鏈上的數據一般都有共享使用的范圍,對 6G 網絡中不同功能的數據使用不同的區塊鏈進行上鏈,能夠對數據隱私有一定的保護作用。運營商的區塊鏈互通存在三種情形:運營商與非運營商間區塊鏈互通,運營商之間區塊鏈互通,運營商內部區塊鏈互通,如圖 5 所示。圖圖 四四-1 區塊鏈互通示意圖區塊鏈互通示意圖 1)運營商與非運營商間區塊鏈互通:運營商的區塊鏈與非運營商的區塊鏈之間有互聯互通和價值流通的
79、要求。比如:運營商的積分與非運營商公司的積分互換需要區塊鏈的互通;在 6G 網絡中,由于計劃使用太赫茲頻段,基站的覆蓋范圍在 100 米之內,不可能由運營商來實現全覆蓋,需要一些非運營商(如家庭基站)提供 6G 接入能力。為了實現用戶 6G接入時在運營商和非運營商之間能平滑切換和資費管理,需要運營商的區塊鏈與非運營商的區塊鏈互聯互通。2)運營商之間區塊鏈互通:運營商之間在通信層面有互聯互通的要求。為此,運營商之間區塊鏈有跨鏈通信和價值流通的需求。運營商間的資費結算借助運營商之間區塊鏈互通相比現有的方法更準確更高效?;谶\營商之間區塊鏈互通,有可能更易實現可管可控的無線資源共享。3)運營商內部區
80、塊鏈互通:地市公司、省公司和集團公司都有各自的區塊鏈。每個層級公司內部的區塊鏈間需要互通共享消息,如用于多方計費的區塊鏈需要與認證的區塊鏈互通,以便實現計費的準確可靠。地市公32 司、省公司和集團公司的區塊鏈之間也需要互通,以便實現在通信層面的互聯互通和資費結算。4.2.2 6G 對多鏈互通的技術挑戰 在不考慮 6G 的情況下,跨鏈本身就面臨以下技術挑戰:1)安全問題:為了在多鏈無法共識的情況下保證資產的安全轉移,首先必須保證資產轉移不能被攻擊者獲取,即交易一旦開始,沒有第三方能阻止資產的轉移,換而言之,必須在一群不相關的平行鏈間實現交易的原子性。2)連接問題:由于不同的區塊鏈系統在設計時并未
81、考慮過其他鏈的存在,更不可能存在一套通用的協議來管理這些鏈系統。因此,連接方想實現對不同鏈的通用,或者被兩個不同系統信任,在兩個互相未知的系統之間進行安全貿易,是實現跨鏈很大的難點。3)信息同步問題:信息同步問題是指在連接后,雙方對信息的記錄保持一致,以避免雙方資產的憑空消失或生成,實現資產的實際轉移。每條鏈的實際資產是在變化的,所以必須保證信息的精確同步,兩條鏈的賬本完全一致,才可實現信息的同步。當多鏈互通應用于 6G 時,跨鏈除了面對以上挑戰外,還要面對跨鏈交易的性能問題,因為通信網的用戶數量巨大,在漫游認證、頻譜共享等場景下的多鏈互通,可能存在大量的跨鏈實時交易,對跨鏈交易的性能提出了很
82、大挑戰。為了應對以上挑戰,目前存在大量的跨鏈技術,主要有以下三類:(1)公證人機制)公證人機制 通過選舉一個或多個組織作為公證人,對鏈 A 的事件進行自動或請求式監聽,并在指定事件發生后,在鏈 B 執行相應動作,實現對事件的響應。公證人群體通過特定的共識算法,對事件是否發生達成共識。公證人機制又分為中心化公證人機制(centralized notary schemes)和多重簽名公證人機(multi-sig notary schemes),區別在于后者利用密碼學技術,在每次交易驗證時從公證人群體中隨機選出一部分公證人,共同完成簽名的簽發,從而降低對公證人可靠性的依賴程度。(2)側鏈中繼)側鏈中
83、繼 33 側鏈中繼以輕客戶端驗證技術為基礎,即:在鏈 B 上執行類似區塊鏈輕客戶端功能的智能合約,通過驗證鏈 A 的加密哈希樹(cryptographic hash tree)以及區塊來驗證鏈 A 的某項特定交易、事件或狀態信息是否發生。(3)哈希鎖定)哈希鎖定 通過在兩條鏈上運行特定的智能合約,實現跨鏈交易與信息交互。用戶 A 生成隨機數 s,并計算出該隨機數的哈希值 h=hash(s)發送給用戶 B;A 和 B 通過智能合約先后鎖定各自的資產;如果 B 在 x 時間內收到正確的 s,智能合約自動執行將 B 的資產將轉移給 A,否則退回給 B;如果 A 在 2X 時間內收到隨機數 s,A的資
84、產將自動轉移給 B,否則退回給 A。目前跨鏈技術本身尚未成熟,跨鏈技術應用于 6G 時還需要在跨鏈的安全、連接、信息同步及性能方面作出全面的分析和權衡。4.3 存儲擴展 4.3.1 6G 對區塊鏈存儲的需求 6G 網絡將從二維網絡擴展到三維,實現世界范圍內的空天地一體化覆蓋,設備密度大約為每立方米 100 個,終端設備數量與 5G 相比又提升了一個數量級。如前介紹學術界預測 6G 網絡的峰值速率將在 100Gbps 到 1Tbps 之間,是 5G 網絡的 100 倍。此外,為了實現網絡自身對真實世界的感知,構建數字孿生網絡,6G 網絡中能夠收集圖像和其他對真實世界感知信息的物聯網設備的數量將會
85、大大增加。激增的終端數量和數據流量也會帶來存儲數據量的增長,可以推測,6G網絡的數據存儲量將達到 5G 的 10 倍以上。區塊鏈上存儲的交易記錄透明、不可篡改,這是區塊鏈的特點和優勢,但區塊鏈的存儲擴展問題已成為制約這項技術應用落地的一大問題。隨著無線通信技術的發展以及 6G 的應用,各種設備將產生海量的數據,在將區塊鏈應用到真實商業環境中時,這些數據都由區塊鏈處理。在傳統的區塊鏈系統中,每個節點都必須處理并將完整的交易存儲到本地,這種高冗余存儲會增加節點的存儲壓力,在實際業務環境中,節點的存儲和計算資源都有限,很難將區塊鏈直接應用。4.3.2 6G 對區塊鏈存儲的技術挑戰 區塊鏈是分布式的存
86、儲結構,對于存儲的數據需要進行多處備份,因此對整個系統的存儲壓力較大,面向 6G 中的海量數據,有必要研究如何在資源有限的34 區塊鏈節點中有效地存儲數據。目前,解決存儲挑戰的思路大致分為四種,與鏈下存儲方式結合、鏈上數據刪除、可編輯區塊鏈和鏈上協作存儲:(1)與鏈下存儲方式結合)與鏈下存儲方式結合 考慮到區塊鏈節點存儲能力有限,一種基本思路是將區塊鏈與鏈下存儲方式相結合,利用鏈外有存儲能力的節點或系統,將大量的數據存儲在鏈下系統,從而有效解決區塊鏈的存儲擴展問題。在鏈下存儲方式中,區塊鏈上只存儲區塊頭或者重要數據,而區塊體中的數據以及其他數據都存儲在鏈下系統中,鏈上僅存儲指向這些數據的“指針
87、”,通過這個“指針”可以在鏈下存儲系統中尋找到原始數據并進行驗證。目前,基于鏈下存儲的存儲擴展機制研究可以分為基于分布式哈希表的鏈下存儲、基于星際文件系統的鏈下存儲和基于云的鏈下存儲。(2)鏈上數據刪除技術)鏈上數據刪除技術 鏈上數據刪除技術的基本思想是通過刪除舊交易或舊區塊來減少所需存儲空間,在不破壞區塊鏈完整性和安全性的前提下,適當地刪除非關鍵歷史數據是提高區塊鏈性能和可擴展性的重要手段。鏈上刪除技術包括本地數據刪除和全局數據刪除兩種類型。1)本地數據刪除是指節點獨立刪除本地的交易或區塊,但不影響其對刪除的數據進行驗證。如回收磁盤空間以降低區塊鏈賬本存儲規模,其核心思想是當比特幣的最近一筆
88、交易已經得到足夠多的區塊確認后,在其之前的歷史交易就可以被刪除以騰出磁盤空間,只需保存區塊的哈希和Merkle 根哈希以驗證區塊和交易。2)全局數據刪除是指節點通過共識算法共同刪除部分鏈上數據。目前文獻中鮮有相關研究,一種做法是使用環簽名方案,當某個區塊數據過期或失效時,經大多數節點同意并簽名后,可對該區塊進行有效刪除,并保持區塊鏈的總體結構不變。(3)可編輯區塊鏈可編輯區塊鏈 可編輯區塊鏈的基本思想是通過重寫區塊內容,將任意數量的區塊重寫并壓縮成較少的區塊,從而達到數據壓縮的效果。一種典型的方案是通過使用變色龍哈希函數來完成區塊內容的重寫。不同于傳統的哈希函數,變色龍哈希函數是一種帶陷門的單
89、向哈希函數,傳統加密哈希函數很難找到哈希碰撞,而變色龍哈希函數可以人為設下一個私鑰,掌握了它就能輕松找到碰撞,也就是說,掌握了陷門信息就可以輕易地計算任意輸入數據的哈希碰撞,從而可以在不改變哈希函數35 輸出的情況下,任意地改變哈希函數地輸入。在公有區塊鏈中,陷門密鑰在多個驗證者之間共享,由驗證者之間的共識過程決定如何進行區塊數據的修改和壓縮。(4)鏈上協作存儲)鏈上協作存儲 鏈上協作存儲機制的基本思路是通過減少節點數據存儲的冗余度從而減少區塊鏈節點的存儲壓力,不同節點分別存儲一部分數據,通過協作機制可以恢復原始數據。對鏈上存儲方式進行優化,使得數據仍然存儲在區塊鏈上,但每個節點無需存儲完整賬
90、本數據,而只是根據存儲規則存儲對應的部分數據,通過協作機制恢復原始數據,從而令這些節點具有“全節點”一樣的存儲功能。在面對區塊鏈海量數據存儲的問題,尋找合適的技術路徑適用于 6G 網絡數據特征,是將區塊鏈技術與 6G 相結合的重要挑戰。有效的數據存儲的同時,滿足各國數據隱私保護法案的要求,是 6G 區塊鏈存儲的一個核心思想。利用鏈上鏈下相結合的存儲模式,和基于安全多方計算的變色龍哈希的可編輯區塊鏈結構,是 6G 存儲的一個可能的演進方向。4.4 上鏈可信錨點 作為一種分布式賬本技術,區塊鏈的顯著特點是能夠大大增加非法篡改鏈上數據的成本,使得鏈上數據的可信度增加。所謂的“可信”是指實際情況與之聲
91、明的一致,如實際數據來源與之聲明的數據來源一致。但是區塊鏈本身無法解決或提升數據在上鏈之前的“可信度”。確保上鏈之前的數據可信,包括數據來源的真實性、合法性、數據傳輸的完整性等,是區塊鏈賬本數據具有“可信度”的重要保障。上鏈可信錨點靠近上鏈數據源頭,承載上鏈數據源的身份信息、身份憑證(如私鑰簽名等)以及必要的安全能力等,并能將上鏈數據源的身份等信息上鏈存證,以提升上鏈數據來源的“可信度”。如圖 6 所示,上鏈可信錨點可將數據源身份、身份簽名等信息上傳到區塊鏈上?;诳尚佩^點提供的數據源身份、身份簽名等信息,網絡側應用、6G 網絡等可到區塊鏈上去驗證這些信息的真實性。如果驗證結果為真,網絡側應用
92、可采信來自數據源的數據,并進行處理;6G 網絡可依據數據源的身份進行提供相應優先級的網絡服務。36 網絡側應用6G網絡可信錨點區塊鏈基于可信身份信息的網絡連接服務基于可信身份信息的應用服務數據源(如終端、服務器等)圖圖 四四-2 上鏈可信錨點賦能上鏈可信錨點賦能6G網絡連接和應用網絡連接和應用 圖 7 說明了上鏈可信錨點在終端數據采集中的應用。終端設備基于傳感器等方法采集到數據信息后,將可信錨點中存儲的終端身份、終端采集到的傳感器數據等信息提供給網絡側應用。網絡側應用將可信錨點提供的身份等信息發給區塊鏈進行驗證。網絡側應用獲得身份信息驗證通過的結果后對終端上傳的數據進行處理和操作。圖圖 四四-
93、3 上鏈可信錨點在終端數據采集中的應用上鏈可信錨點在終端數據采集中的應用 37 第五章 展望 區塊鏈分布式、點對點的通信具有易連接、大協作的特點,具有強大的防篡改能力和恢復能力,賦予數字資產豐富的管理權限,這些技術優勢在為其發展應用提供大量創新空間。因此,隨著蜂窩通信技術的不斷演進與互聯網迅猛發展,面向萬物智聯的 6G 網絡及其諸多新場景的研究,區塊鏈技術和思想的引入可為6G 安全可提供更多的可能性,同時也面臨著巨大的挑戰。6G 技術有望借助區塊鏈、人工智能、大數據等前沿技術適配復雜多變的應用場景與性能目標?;趫鼍暗奶接懞吞魬鸬姆治?,如何將區塊鏈的思想與 6G 的深度融合,依然有待進一步探索
94、。38 參考文獻 1 IMT-2030(6G)推進組,6G 總體愿景與潛在關鍵技術白皮書 2 IMT-2030(6G)推進組,6G 安全愿景研究報告 3 IMT-2030(6G)推進組,6G 網絡架構愿景與關鍵技術展望 39 貢獻單位 本報告得到 IMT-2030(6G)推進組各位領導、專家的大力支持和指導、IMT-2030(6G)網絡組-安全子組各成員單位的大力支持以及多位學術界、產業界同仁的關心和支持。主要貢獻單位如下表所示。表 5-1 主要貢獻單位 序號序號 主要貢獻單位主要貢獻單位 1 華為技術有限公司 2 中國聯通 3 中信科移動通信技術股份有限公司 4 中國移動 5 中國電信 6
95、中興通訊股份有限公司 7 國家無線電監測中心 8 中國信息通信研究院 9 中科院信工所 10 紫光展銳 40 附錄:縮略詞表 英文縮寫英文縮寫 英文全稱英文全稱 中文解釋中文解釋 P2P Peer To Peer 點對點 QoS Quality of Service 服務質量 KPI Key Performance Indicator 關鍵性能指標 gNB Next Generation NodeB 5G 基站 NR New Radio 5G 新空口 PRB Physical Resource Block 物理層資源塊 RRC Radio Resource Control 無線資源控制 MU-
96、MIMO Multi-User Multiple-Input Multiple-Output 多用戶-多輸入多輸出 BBU Building Base band Unite 基帶處理單元 AAU Active Antenna Unit 有源天線處理單元 RRU Remote Radio Unit 射頻拉遠單元 SDN Software Defined Network 軟件定義網絡 NFV Network Function Virtualization 網絡功能虛擬化 SLA Service Level Agreement 服務等級協議 DDoS Distributed Denial of Se
97、rvice 分布式拒絕服務攻擊 CBRS Citizen Broadband Radio Services 公眾無線寬帶服務 DID Decentralized IDentity 去中心化身份 MEC Mobile Edge Computing 移動邊緣計算 AS Autonomous System 自治系統 BGP Border Gateway Protocol 邊界網絡協議 POW Prove Of Work 工作量證明 POS Prove Of Stake 股權證明 PBFT Practical Byzantine Fault Tolerance 實用拜占庭容錯 DHT Distributed Hash Table 分布式哈希表 IPFS Inter Planet File System 星際文件系統 聯系方式郵箱:COPYRIGHT2022 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.微信公眾號