1、6G区块链技术场景和需求研究2022 年年 9 月月 版权声明版权声明 Copyright Notification 未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播 2022 IMT-2030（6G）推进组版权所有 1 目 录 图目录 3 表目录 4 第一章 引言.5 第二章 6G 发展趋势.6 2.1 6G 和 6G 安全愿景.6 2.2 6G 网络去中心化的发展趋势.7 2.3 区块链技术的发展现状.8 第三章 区块链在 6G 中的应用场景.9 3.1 存证审计.9 3.1.1 多方共建共享.9 3.1.2 空口 KPI 存证审计.11 3.2 动态切片管理.13 3.2.1 切片管理研究

2、现状.13 3.2.2 基于区块链的动态切片管理的研究与需求.13 3.2.3 基于区块链的动态切片管理应用场景.13 3.3 动态频谱管理.15 3.3.1 动态频谱管理研究现状.15 3.3.2 基于区块链的动态频谱管理的研究与需求.16 3.3.3 基于区块链的动态频谱管理应用场景.17 3.4 泛在接入管理.19 3.4.1 泛在接入管理研究现状.19 3.4.2 基于区块链的泛在接入管理的研究与需求.19 3.4.3 基于区块链的泛在接入管理应用场景.20 3.5 身份/资产管理.21 3.5.1 基于区块链的身份/资产管理研究现状.21 3.5.2 基于区块链的身份管理应用场景.2

3、2 3.5.3 基于区块链的数据资产管理.23 3.6 分布式安全协作.23 3.6.1 基于区块链的通信感知一体化.23 3.6.2 基于区块链的车联网.25 3.7 区块链在协同边缘计算中的应用.26 3.7.1 协同边缘计算研究现状.26 3.7.2 基于区块链的协同边缘计算的研究与需求.27 3.7.3 基于区块链的协同边缘计算应用场景.27 第四章 6G 区块链技术需求与挑战.29 4.1 高通量区块链.29 4.1.1 6G 对高通量区块链的需求.29 4.1.2 6G 对高通量区块链的技术挑战.29 4.2 多链互通.30 2 4.2.1 6G 对多链互通的需求.30 4.2.2

4、 6G 对多链互通的技术挑战.32 4.3 存储扩展.33 4.3.1 6G 对区块链存储的需求.33 4.3.2 6G 对区块链存储的技术挑战.33 4.4 上链可信锚点.35 第五章 展望.37 参考文献.38 贡献单位.39 附录：缩略词表.40 3 图目录 图 3-1 基于区块链的跨运营商虚拟网络切片.14 图 3-2 频谱区块链场景.17 图 3-3 基于区块链的泛在接入管理.20 图 3-4 基于区块链的协同边缘计算.28 图 4-1 区块链互通示意图.31 图 4-2 上链可信锚点赋能 6G 网络连接和应用.36 图 4-3 上链可信锚点在终端数据采集中的应用.36 4 表目录

5、表 5-1 主要贡献单位.39 5 第一章 引言 移动通信网络从 2G 发展到今天的 5G，在国民生活、科技进步和国家发展中都发挥了重要的作用。未来 6G 时代，移动通信网络将更进一步地服务于社会数字化的生活和生产。同时，区块链、人工智能、量子技术等新兴技术的发展，也将进一步影响和助力 6G 通信网的发展。本报告围绕了 6G 的发展趋势，探讨了区块链技术在 6G 中的重要作用，从区块链在 6G 中的应用场景和 6G 对区块链的技术需求两个方向，提出 7 个 6G区块链的应用，以及 4 个 6G 对区块链的需求。本报告旨在触发 6G 区块链的前沿探索和思考，与学术界和产业界共同探讨6G 与区块链

6、相结合的技术研究领域。6 第二章 6G发展趋势 2.1 6G 和 6G 安全愿景 作为下一代移动通信技术，6G 将在 5G 基础上进一步推动社会的数字化发展，促进人类社会进入万物智联的全新时代。6G 将与先进计算、大数据、人工智能、区块链等信息技术交叉融合，实现通信与感知、计算、控制的深度耦合；充分利用低中高全频谱资源，实现空天地一体化的全球无缝覆盖；构建万物智联的新型网络，在大幅提升网络能力的基础上，同时具备智慧内生、多维感知、数字孪生、安全内生等新功能，实现物理世界人与人、人与物、物与物的高效智能互联，打造泛在精细、实时可信、有机整合的数字世界，实时精确地反映和预测物理世界的真实状态，助力

7、人类走进人机物智慧互联、虚拟与现实深度融合的全新时代，最终实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景。未来的 6G 网络架构将更趋于分布式，网络服务能力贴近用户端，改变单纯中心式的安全架构；感知通信、全息感知等全新的业务体验，以用户为中心提供独具特色的服务，要求提供多模、跨域的安全可信体系；新型传输技术和计算技术的发展，将牵引通信密码应用技术、智能韧性防御体系，以及安全管理架构向具有自主防御能力的内生安全架构演进。具体而言，安全呈现内生化趋势，具备以下特征：1)网络内生安全：6G 安全需具备内生一体化的融合构造，在提供高可靠的通信能力、高可用的服务能力的同时，还应能提供高可信的安全能力，使得安全能力

8、与网络固有的通信能力相结合，新型的使能技术也将成为6G 网络安全的技术驱动力。2)多种信任模式并存：信息通信技术与数据技术、工业操作技术融合，边缘化和设施的虚拟化将导致 6G 网络安全边界更加模糊，传统的安全信任模型已经不能满足 6G 安全的需求，需要支持中心化的、第三方背书的以及去中心化的多种信任模式共存。3)可扩展、健壮的安全架构：6G 网络支持卫星网络、行业网络、体域网等异构网络和海量终端，需要提供可扩展的安全架构，按需支持安全能力的纵向和横向扩展，保证安全架构的健壮性和灵活性；4)智能协同的安全体系：6G 网络需要具备安全风险智能化分析、安全能力的智能化调度，实现安全防护能力的协同，共

9、同应对复杂攻击。7 2.2 6G 网络去中心化的发展趋势 6G 网络中的各功能角色在多种组网形态和应用场景下，通过资源共享、协同运作，共同为用户提供无处不在的连接和服务。6G 网络具有跨网络、跨行业，以及生态各方深度参与的特点，而非局限于单个运营商内部的去中心化，6G 网络需要具备一个可以支持多方互信的机制和平台。在网络层面上，6G 将呈现异构融合、灵活扩展的特性：1)异构融合的全连接网络：6G 网络期望将连接和智能扩展到任意事物和任意地方，实现面向全场景的泛在网络。多网络融合、异构网络融合是实现上述目标的重要途径，如空天地一体化融合网络。空天地一体融合网络将实现融合接入、协同组网、协调用频、

10、一体化传输等多项关键服务，而异构网络间信任的传递、多种接入方式的动态管理、资源共享的公开透明，都将成为网络安全性、可靠性的关键需求。2)灵活扩展的分布式架构：未来流量将呈现分布式、就近服务的特征，网络也将以分布式、自治化的机制来实现灵活、普适的组网，因而安全需要借鉴去中心化的管理控制理念，追求灵活的身份认证和可靠的数据保护机制，同时提升安全架构的可扩展性和灵活性。业务运营层面上，6G 将具有多方运营、业务跨域共同提供的特点：1)多方运营协作治理体系：6G 网络使得数字世界与物理世界深度融合，社会管理、经济生产、日常生活将愈发依赖可靠的网络运行，大量涉及社会管理、经济运行的重要数据和个人隐私信息

11、通过网络传输存储。大规模的数据在多网络多实体间流转需要一个安全、可靠、可信的治理体系，能够提供去中心化机制、信息溯源、不可篡改、隐私保护等保障。2)多方资源共享：频谱资源、算力资源将在 6G 时代成为可由多方进行动态、按需共享的网络资源，以实现资源共享、价值转移和变现。在多方资源共享过程中，需要一个去中心化、公开透明、不可篡改的运行机制，能够凝聚多方共识，处理资源竞争问题，使得整个过程公开透明、真实可信。8 2.3 区块链技术的发展现状 区块链技术是近十几年来快速发展的去中心化技术。区块链来源于比特币，其本质上是一个去中心化的账本或数据库。区块链中的每个区块包含了过去一段时间内网络中一定数量的

12、交易，外界信息可以通过交易写进区块，各个区块之间通过哈希算法链接形成区块链。区块链的实现基于密码学、分布式存储、共识算法和 P2P 网络等技术，各种技术的巧妙结合使得区块链具有去中心化、公开透明、可追溯和不可篡改等特点。随着区块链的发展，区块链的技术演变分为三个阶段。区块链 1.0 时代指以比特币为代表的虚拟货币的时代，主要的目的是实现去中心化的交易支付。区块链 2.0 指智能合约与虚拟货币结合的时代，实现了各种商业和非商业场景的复杂逻辑。区块链 3.0 指区块链在金融行业之外的各行业的应用场景和跨区块链的链间交互场景，能够满足更加复杂的商业逻辑。区块链在演变的过程中也形成了三种类型，分别是公

13、有链、私有链和联盟链。其中，公有链是完全去中心化的区块链，对所有人开放，比特币和以太坊是公有链的代表性开源项目。私有链是只对单独的个人或实体开放的区块链，仅在私有组织比如公司内部使用。联盟链是由若干个机构共同参与管理的区块链，每个机构都运行着一个或多个节点，不同的机构共同记录交易数据，超级账本是联盟链的代表项目。在不同的应用场景可依据其对区块链有不同的准入机制、共识协议、开放程度的需求，选择不同类型的区块链。区块链经过十几年的发展已经日渐成熟，6G 的多方运营、安全内生等需求也需要探索去中心化技术的支撑，因此，本文重点研究如何将区块链引入 6G 的诸多场景，以及如何演进区块链使其满足 6G 的

14、性能、安全等需求。本文第二章，将从区块链在 6G 中的应用场景的维度进行探索。第三章，将从区块链适配 6G需求的角度探讨对区块链技术挑战和需求。第四章将对区块链未来的发展方向进行总结与展望。9 第三章 区块链在6G中的应用场景 区块链技术为 6G 的安全可信增强、多方信任模型、运营管理都提供了新的思路和更多的可能性，依赖于技术特性，区块链可以作为统一的可信平台实现历史事件的追溯和自动化的网络管理，如日志的审计、自动化的结算、安全的接入和验证等等。本章针对区块链技术和 6G 通信网结合的交叉融合领域，探讨分析了 6G 中区块链在存证审计、动态资源（切片/频谱）管理、泛在接入管理、身份和资产管理、

15、分布式安全协作、边缘计算等场景的应用前景。3.1 存证审计 3.1.1 多方共建共享 在未来 6G 时代，为了在全球范围内提供真正的泛在无线通信服务，6G 的全覆盖将利用卫星通信、无人机通信、陆地通信和海洋通信来构建空天地海一体化网络，实现全球互联互通。在空天地海一体化网络中，各种异构组网技术在覆盖率、吞吐量、可靠性等方面都有各自的优缺点。通过有效的共建共享方式进行组网，不同的网络资源提供商可以相互合作、优劣互补，以高效和低成本的方式支持无缝服务访问并提供增强服务。共建共享的组网方式会引入来自更多参与方的网络基础设施，特别是各种移动边缘设备和基站的共建部署，例如：更多 2B 行业用户能够独立灵

16、活地部署各种即插即用式基站设备，频谱资源也能更灵活公平地被交易流通而被更高效地使用。电信网络共建共享的参与方主要可分为三大类：传统电信运营商，垂直行业运营方和普通企业家庭用户。过去，网络的共建共享主要发生在若干传统电信运营商之间，它们形成特定的电信联盟伙伴，既可在同一地理区域内共享网络资源，也可跨不同地理区域共享，即漫游服务。未来 6G 时代，随着网络潜在的新体系架构逐渐向“分布式自治”，“边缘扁平化”，“网元节点二义性”等技术特征方向发展，上述“垂直行业运营方”和“普通企业家庭用户”两者的电信地位和责任会被逐渐地提升，有望在相对更公平开放的环境下，一起参与到网络的共建共享和其“规建维优营”不

17、同环节之中。在网络共建共享的场景中，每个参与方既是网络资源服务的贡献者，也同时是消费者。如何准确、高效、实时、可信地结算它们的“资源服务贡献量和消费10 量”是保障“6G 共生网络”稳定运营和价值交易流通的关键。每一方为网络所带来的“资源服务贡献量和消费量”相关的数据信息必须得到安全可信的上链保护和存证。网络共建共享相关数据信息可以包含以下内容：1)参与方和用户状态，即：每个参与方和用户的真实背景状态和网络行为操作等。参与方和用户的合法合规身份行为状态，必须得到区块链系统充分的监管、认证、验证和存证。相反，参与方和用户的不合法、不合规状态和操作行为，也必须得到系统记录溯源和惩戒。6G 网络将面

18、对更多类型和个数的参与方和用户，首先需做到主体对象的认证可信。2)系统设备状态，即：每个参与方提供的 6G 网络和终端设备类型、数量、能力、资源和服务等方面。从贡献者角度看，某方提供付出的每一份都应能获得一定的价值回报；而从消费者角度看，某方消费使用的每一份都应能对应于一定的计费结算。各个 6G 网络资源提供商之间的网络/基站通过区块链互联，并在不同的网络之间部署用于网络共享和费用结算的智能合约，合约上链以示公平透明，每个共享网络上的智能合约代码根据预设条件自动执行，内容不可篡改。其中，智能合约的内容可根据用户设备所检测到的信号质量、或者网络侧根据当前的网络负载情况，确定共享机制、结算计费等。

19、3)网络共建共享下的运维事务，即：网络承建方和租用方之间也存在如设备运行参数、各方资源占用情况、网络运行 KPI、用户投诉等。上述参数在网络运行中，有可能存在互信危机，通过共建区块链运维事务处理平台、区块链参数共享平台等，将关键参数、运维信息等上链存储供事后追溯或者审计，避免产生争端。4)“规建维优营”不同环节中的关键数据信息，即：每个参与方在“网络规划”、“部署建设”、“网络维护”、“性能优化”、“营销拓展”等方面提供的资金、资源、劳动付出等。从贡献者角度看，某方提供的每一份付出都应能获得一定的价值回报。6G 时代也需做到“规建维优营”环节所涉及的所有关键数据安全可信。5)运行日志和操作日志

20、，即：网管的进程运行情况，操作员的登录、登出、操作命令等人为使用情况。如果因为网管的误操作导致系统故障，操作维护人员因为害怕追责而删除了当时与自己相关的操作日志，从而抹去自己的“罪行”，使得追查变得困难。可以采用设备运行日志/操作日志11 上链存储的方式，操作日志上链后具备高度可靠、无法篡改、强安全、时序不可逆等特点，经过上链操作后无法进行修改，真正达到绝对意义上可追溯。6)运营商之间的流转数据，即：运营商各自积累的大量用户数据。由于数据泄露的担心，此部分数据是从来未进行共享的，逐渐形成了数据孤岛。而基于区块链技术，数据三权得以清晰，将促进运营商之间的数据共享和业务协同。区块链依靠智能合约，把

21、这些约定及权责关系通过程序的方式建立一个自动化的处理机制，建立职责清晰，可控、可信、可追溯的电信数据整合交换机制。以智能合约代替手动保密协议，在数据不离开原有平台的情况下，对外提供结果的数据服务，保障数据权属，解决数据交换过程中最核心的信任问题。7)漫游结算相关数据，即：漫游协议文件和话单。在漫游运营商之间达成共识并将协议文件上链，支持在线部署；由漫游地运营商将原始话单上传至云数据库，话单哈希至区块链；由归属地运营商、漫游地运营商、中转商、用户等参与方对话单进行共识验证，并将验证结果记录在区块链中；编写对账智能合约，可实现定时计算归属地运营商、漫游地运营商、中转商的用户账单；归属地运营商、漫游

22、地运营商、第三方运营商、中转商、用户可根据在线核对后的账单进行自动化结算。区块链由于其分布式记账的本质，不可篡改的特性对于 6G 网络资源共建共享的各运营商更加公平对称，且区块链上层智能合约具有使能智能结算、价值转移、资源共享的天然优势，因此区块链很适合与空天地海一体网络的共享与结算相结合，从而使得网络电信基础设施资源和运营共享、价值转移流通过程更加公开透明和真实可信。在上述数据信息得到安全可信的上链保护前提下，每个参与方才能够建立起更充分的互信机制和合作机制。各方自由地从链上“更放心可信地”提取需要的数据信息，网络运营才能更加地高效顺畅和避免供需冲突矛盾，6G 网络价值才能得到更大的发挥和兑

23、现，才能吸引和激励更多的参与方和玩家一起加入到“6G 共生增长式的电信新业态”。3.1.2 空口 KPI 存证审计 对于某个电信运营商而言，网络中各项电信业务和网络状态的实际 KPI 指标数据是备受关注的，它们是实现网络运营监管和促进网络闭环优化的关键数据，是通信网络运行维护的重要支撑系统之一，一般由运营商维护管理。在网络监测、故障诊断、质量管理等方面具有重要的意义，为网络服务保障提供了支撑。在过12 去，网络的各种实际运营产生的 KPI 指标数据信息主要是基站本地采集和收集，通过私有接口直接上报给本地的子网管和数据库系统，再分级汇总统计上报给更高级别的网管和数据中心。在上述上报的过程中，这些

24、 KPI 指标数据信息很容易被恶意篡改和伪造，甚至丢失，造成高层监管方或第三方用户无法获得真实可信的数据，从而大大影响运营管理效率、合作效率和内部公平性等方面。通过电信网络和区块链的深度融合，可将这些 KPI 指标数据信息“第一时间”尽快上链形成安全可信的保护，使得高层监管方更容易获得真实可信的数据，实现 KPI 数据的可查可追溯，及时定位诊断“规建维优营”系列问题。上述“KPI 指标数据信息”至少包含了以下具体内容：基站粒度性能方面，例如：gNB 基站和 NR 小区的数量和状态、基站断站率、gNB 基站 CPU 平均负荷等;小区粒度性能方面，例如：NR 小区上下行数据传输无线资源利用率、小区

25、可用率、空口上下行业务流量等;切片粒度性能方面，例如：切片组上下行 PRB占用数、切片组上下行专用资源 PRB 可用数、切片组 RRC 连接平均用户数等;用户粒度性能方面，例如：用户上下行平均吞吐率、上下行单用户平均秩 RANK、MU-MIMO 单用户平均秩 RANK 等;平台硬件开销方面，例如：BBU 能耗、RRU/AAU 能耗、RRU/AAU 实际平均发射功率等。网络 KPI 指标常规参数有几百个，由于高层监管方或第三方用户并不是对所有的 KPI 数据都感兴趣，运营商通常采取分级评估体系。最高第一级 KPI 参数通常从用户感知角度出发，以呈现网络整体状况，用于高层的宏观把控；第二级 KPI

26、 参数从网络性能角度出发，以呈现网络关键性能质量，主要用于省市运维对标；第三级 KPI 参数是对网络各个具体性能的评估，主要用于网络各种问题定位。高层监管方或第三方用户可按需，拣选出所需层级的 KPI 数据，进行对应的上链操作，从而减少对区块链系统资源的占用。基于区块链的 6G 网络空口 KPI 数据存证审计方案解决了电子数据“易变性、易改无痕性”等固有缺陷，让空口 KPI 数据具备高度可靠、无法篡改、强安全、时序不可逆等特点，经过上链存证后的空口 KPI 数据真实可信，真正达到绝对意义上可追溯、可审计。同时，空口数据具有频率高、数据量大的特点，因此，针对空口数据的上报，需要结合区块链自身的设

27、计改进，如频率高的特点，采用区块链记录数据的哈希值，进行链下数据的校验，从而降低数据对于链上空间的需求；对于数据量大的特点，可采用吞吐量高的共识机制去保障高速的要求，目前高性能的区块链可以实现万级每秒的交易量，也可以满足空口数据的性能需求。13 3.2 动态切片管理 3.2.1 切片管理研究现状 网络切片是一种分配网络资源的机制。NGMN 联盟对网络切片的定义是可以被切片所有者独立控制和管理的端到端独立的虚拟网络。每个虚拟网络基于不同的标准，例如延迟、带宽、安全等级等来进行划分，从而动态灵活地满足不同应用场景的需求。目前，SDN 和 NFV 技术能够为网络切片的实现提供所需的工具用来虚拟化物理

28、资源，对端到端服务进行建模形成网络切片，以满足客户的需求。更进一步，垂直行业用户通过网络开放功能提供的能力，基于微服务技术模块化地构建网络切片。但是切片管理仍然面对着管理运维难度大、配置参数选择困难、需要跨多个运营商组成的平台等问题。3.2.2 基于区块链的动态切片管理的研究与需求 在动态切片管理场景中，目前分为两类需求：1)跨运营商的网络切片管理。运营商网络部署区域有侧重、频谱频段有差别等多重因素。可以设定运营商间部署区块链，基于共识机制将必要的数据存储在链上，在运营商之间透明可见，构建多运营商间的信任，保障数据的可信与安全性。2)单一运营商或虚拟运营商的网络切片管理。可以采用区块链技术优化

29、现有技术中多个互信环节，有效降低协商成本。同时，分布式存储也有利于降低单点攻击造成的风险。3.2.3 基于区块链的动态切片管理应用场景 网络切片采用网络功能虚拟化技术在物理网络上构建多个虚拟网络。借助网络切片，可以根据客户需要定制跨运营商/运营商内部的虚拟网络，从而降低物理网络投资成本。创建切片需要在运营商网络之间/运营商网络内部建立信任关系，区块链可为跨运营商/运营商内部的网络切片管理提供维护信任的技术手段。把网络切片14 代理的功能部署在分布式的区块链节点上，如图 1 所示，可以实现安全、快速且经济高效的租赁交易。图图 三三-1 基于区块链的跨运营商虚拟网络切片基于区块链的跨运营商虚拟网络

30、切片 切片代理具有 3 个主要功能：动态分配资源，如带宽、速度；监控网络流量；根据 RAN 调度配置，为用户设备分配资源。参与端到端切片的运营商均可为切片管理业务部署自己的区块链节点。将网络切片代理所需的资源分配、网络状态、RAN 资源配置等参数广播至区块链节点，使得所有运营商节点所获得的网络切片管理数据都是一致的，可防止切片数据伪造。同时，切片代理能够作为中介将多个租户，如虚拟运营商、过顶内容服务商和垂直行业的不同的 SLA 需求映射到网络资源上。通过使用来自不同资源提供商的资源创建端到端的网络切片，当一个切片代理收到创建切片的消息时，在区块链中发布请求，请求组成端到端切片的每个子切片。在区

31、块链账本中，子切片可以是同一类型的资源。通过某些算法例如深度学习等在满足 SLA 的条件下优化网络资源配置，然后运用智能合约部署小切片。一旦有关子切片部署的策略经过区块链各个节点的协商和确定，即可部署端到端切片。基于区块链的网络切片代理能够节省协调和交易成本，加快切片协商的过程，降低切片协商的成本。同时系统的安全性也得到了提高，比如分布式的控制功能降低了单点故障的风险，避免了 DDoS 攻击的发生。15 综上所述，网络切片的管理一方面涉及切片的构建，更新，删除，切片生命周期的管理等操作，另一方面需要构建不同运营商之间的信任，确保不同参与者的利益分配。基于区块链能够构建多方互信的平台，进行切片构

32、建、删除等生命周期管理操作，同时记录网络切片资源来源并监控网络切片动态，确保各方利益分配，对出现的安全威胁进行溯源。3.3 动态频谱管理 3.3.1 动态频谱管理研究现状 当前频谱管理主要以静态分配为主，由管理机构进行频谱划分后分配给授权用户，发放频率使用牌照，并将相应的频率使用信息录入频谱管理数据库，以保障用户使用的频率不会相互冲突。但随着无线通信技术的发展以及 6G 应用，大规模复杂的用频设备对有限频率的共享和动态调配需求变得尤为迫切，需要更加灵活的动态频谱精细化管理机制。频谱共享可以解决传统独占授权频谱造成的频谱闲置、利用不充分问题，实现技术主要分为频谱池技术等共享数据库类技术和认知无线

33、电技术等感知类技术。认知无线电的关键技术动态频谱分配，可以大幅提高对频谱资源的利用效率。目前基于非智能技术的动态频谱分配算法的研究根据理论基础可以分为基于图论、博弈论和交易理论三个方向。基于非智能技术的动态频谱分配虽然可以解决频谱利用等问题，但是存在灵活性差，收敛速度慢和无法满足分布式条件下需求的问题。当前，基于机器学习算法的智能动态频谱分配方法获得较多关注和研究。电气和电子工程师协会（IEEE）在 2017 年 3 月的动态频谱接入网络组会议上首次讨论了区块链技术，会议的基本观点是：动态分布式频谱管理需要动态分布式数据库进行支撑是基本要求。同时，IEEE 频谱接入组的专家已经在研究频谱管理中

34、应用区块链技术，以解决动态频谱管理中的问题，降低监管机构和用户成本，提高管理效率。美国联邦通信委员会（FCC）专员在 2018 年 9 月美国世界移动通信大会（MWCA2018）上提出利用区块链进行动态频谱分配的构想，并认为区块链是下一代移动通信（6G）的潜在关键技术。为了合理配置频谱资源，使其得到高效充分的利用，FCC 自 2012 年至今持续推动频谱动态共享工作，并于 2015 年在3.5GHz 频段上推出了 CBRS（公众无线宽带服务），通过集中的频谱访问数据库系统来动态管理不同类型的无线流量，以提高频谱使用效率。16 法国国家频谱管理机构（ANFR）于 2018 年开始试验使用区块链技

35、术进行频谱管理，并认为通过应用区块链可减少政府机构的管理成本，提高频谱管理效率。一是将区块链用于管理节目制作和特殊设备，但是大型活动的无线话筒和无线摄像机等主要使用GHz 以下频段，具有带宽窄、干扰保护要求高等特点，且存在于广播电视系统同频公用的情况。二是应用在 2.4GHz、5GHz 等 Wifi 频段，由于面许可频段上设备众多，设备间干扰频繁导致频谱可用性下降。3.3.2 基于区块链的动态频谱管理的研究与需求 抛开现有频谱使用观念的框架限定，对区块链用于频谱共享能够达到的某种阶段性的目标状态进行构想。在该构想下，频谱资源仍然是归国家所有，并且仅在一个特定地区考虑区块链如何实现频谱的灵活配置

36、。首先针对频谱不再单一授权给任一特定用户的情况，在特定地区内，频谱通过联盟链的方式授权联盟许可用户使用，或通过公有链的方式实现公众使用。这里的用户，可能是一种通信系统，如公众移动通信、雷达等，也可能是一台个人终端。用户节点之间在用户权限、使用模式、计费等方面形成共识，写入计算机程序。当一个用户申请使用频谱时，其将用频特征，如带宽、功率、时间周期等以广播形式告知各网络节点，并按照节点间共识机制开始使用。当优先级更高的用户要求使用时，其将用频特征全网广播，以便于其他节点基于共识的条件下退出占用。所有用户的频率使用数据均保存在数据区块中，可追溯。同时，网络中还有环境监测节点，对其周围的电波环境进行监

37、测，掌握本地频谱使用情况，并根据共识全网广播。一方面，用户节点需要这些信息。如果有的用户节点由于占用频谱的突发性较强，或暂时不具备广播能力，因而无法在网络中提前通知协商，其可依赖环境监测节点主动发现其占用频谱的情况，并将消息告知网络。其他用户可以通过智能合约的方式订阅环境监测节点的广播信息，并支付一定的费用。另一方面，这些信息对监管机构也有重要意义。在用户主动广播频谱使用的基础上，这些环境监测信息同样保存在数据区块中可追溯，能够补全频谱的实际使用情况，帮助监管机构极度透明地评估频谱的真实使用情况。监管机构最终通过数据区块记录的频谱使用情况，按照共识规则实施频谱税收，以替代现有的频占费管理方式。

38、各节点可不定期协商共识规则，促进频谱配置方式更加完善。通过上述构想不难看出，引入区块链的频谱共享，通过网络连接了多种无线电业务，使得业务间的信息交互成为可能。而运行在网络中的共识规则，就是整个网络的“频谱大脑”，完成效用设计及资源调度。17 3.3.3 基于区块链的动态频谱管理应用场景 基于区块链的动态频谱管理主要有以下四类应用场景，如图 2 所示：（1）频谱可信分布式账本）频谱可信分布式账本 频谱区块链作为记录频谱信息的分布式账本，区块中包含频谱拍卖、频谱交易、频谱接入、频谱占用、空闲频谱等信息。频谱区块链账本中记录的频谱信息能够为节点接入频谱、节点交易频谱等提供准确的依据。从时间粒度上频谱

39、信息可以分为三大类，一类是静态频谱信息，主要包括频谱管理部门划分的授权频谱、主用户/次用户凭证和身份信息等，这类信息通常在区块链上不会发生变化；第二类是半静态频谱信息，包括频谱拍卖/交易信息等，这类信息发生变化时间较长，一旦频谱拍卖生效后长时间有效；第三类是动态频谱信息，主要包括频谱占用状态、频谱接入状态信息等，这类信息根据主次用户的频谱占用情况实时变化。动态频谱信息通常数据量较大，区块体可以采用 Merkle 树的方式对频谱信息数据进行轻量化存储，原始频谱数据可以存储在边缘存储服务器。图图 三三-2 频谱区块链场景频谱区块链场景（2）分布式节点频谱协作感知）分布式节点频谱协作感知 频谱感知节

40、点可以参与频谱区块链的记账过程，6G 异构网络中各类网络的分布式节点可以通过频谱感知的技术，获得无线环境中的频谱占用使用情况。分布式频谱感知节点需要在频谱区块链中获得凭证，频谱检测任务可以由频谱区块链发布，也可以是长期的频谱检测过程。分布式部署的感知节点根据自身的行动计划、电池电量和地理位置决定是否响应频谱数据采集任务，区块链需要部署智18 能合约，根据不同节点的位置、价格和信誉等完成对频谱检测节点的检测结果的确认，并记录上链。根据节点检测结果情况，通过合约发放奖励。区块链发布的频谱检测任务需要通过合理的共识模型来确认分布式节点的检测结果。一种简单的频谱检测投票机制是区块链在链上发布两个地址

41、A 和 B，分别表征某段频谱当前是否被占用，并在区块链上发布投票机制。感知节点根据自己的感知结果，在两个地址上进行投票，智能合约根据两个地址的投票结果情况，如果某个地址的投票率大于一定门限值，则确认当前地址表达的检测结果，并对投票给该地址的节点进行奖励。（3）基于共识的动态频谱接入）基于共识的动态频谱接入 当频谱区块链用于管理频谱接入时，需要协调来自次用户的频谱接入请求以避免冲突。使用区块链分布式分类账技术，可以将频谱的占用情况进行可靠的记录，防止少量恶意感知用户尝试通过修改频谱检测结果影响次级用户的频谱结果。采用共识算法既可以提高传统接入协议的性能，也可以提出新的接入方式。传统动态频谱接入主

42、要依赖于次级用户本身对频谱占用情况的检测，在频谱区块链场景下，次级用户接入频谱之前，一方面可以查询频谱区块链上最近记录的频谱检测结果作为依据，判断是否接入频段；另一方面次级用户可以发起频谱检测任务，通过 6G 网络中分布式部署的频谱感知节点执行分布式检测任务，将分布式节点共识结果作为是否接入频谱的依据。在这种情况下，次级用户需要为频谱感知节点支付一定的奖励。（4）节点频谱感知）节点频谱感知/交易激励交易激励 为了激励频谱感知节点参与到区块链频谱资源的深度共享中，需要对频谱资源的感知者、所有者与需求者进行双向激励。传统频谱拍卖模型中，监管者在中间充当了第三方频谱拍卖和交易见证的身份。在区块链频谱

43、共享场景下，缺少了第三方中心节点的管理，频谱需求者、感知者、所有者共同参与到区块链频谱共识和共享的环节中，如何激励各用户之间的有效频谱共享和实现交易双方的共赢是急需解决的关键问题。因此，需要研究频谱交易激励策略和多用户协作的频谱共享激励模型，并设计合理的代价函数，从而保证频谱资源所有者和需求者自身利益最大化，促进频谱资源的高效交易。在协作感知的场景下，节点激励模型更加重要。当感知节点收集到其他感知节点的报告后，通过局部感知判断规则得到最终结果，感知结果被安全地记录在区块链中。为了实现此功能，一个次级用户需要同时充当传感节点和挖掘节点。然而，传感和挖掘所消耗的能量可能会阻碍次级用户的合作。一种有

44、效的激励机19 制可以保证各节点为协同感知和共识付出的努力与其访问一个协同感知空闲频段的机会成正比。具体来说，参与合作感知并赢得共识的节点将获得奖励，反过来节点可以使用他们赚到的奖励竞标访问机会。这种激励模式下，节点能够在不断的频谱感知和频谱竞争接入中高效运行，实现频谱区块链的生态。3.4 泛在接入管理 3.4.1 泛在接入管理研究现状 泛在网络涉及到多种网络接入技术，不同类型的网络接入技术也为接入管理带来了一定的困难。随着智能设备接入数量的增加，当前网络中物联网规模逐渐扩大，结构逐渐复杂，不被认证的接入将为物联网带来安全威胁，因此如何管理种类多样设备的接入是泛在接入网络面对的安全问题。访问控

45、制是确保设备安全接入的重要手段，传统的访问控制技术（比如，基于身份的访问控制，基于属性的访问控制，基于能力的访问控制）是现阶段主流的访问控制模型，并已经取得了广泛应用，然而，这些访问控制模型在实际运行过程中都是基于中心化的架构，从而也形成了单点信任问题。3.4.2 基于区块链的泛在接入管理的研究与需求 泛在网络这一概念早在 2009 年被 ITU-T 在 ITU-T Y.2002 定义为能够提供无论何时、何地、何种服务、何种方式的多种类别的应用或服务的网络服务和通信的能力。泛在网络是电信网、互联网、物联网等的综合，运用互联网、物联网和大数据等技术，泛在网络除了将人与人连接在一起外，还将人与物、

46、物与物连接在一起。泛在网络涉及到人与人、人与物、物与物的多种连接和信息，所以如何合理、高效的管理网络中大量的接入设备、分配资源成为了一个挑战。如今，面对新网络时代的到来，现阶段访问控制技术需要在未来的 6G 网络场景下，设计一套能够避免单点信任问题，且能够考虑各种细粒度条件的动态访问控制机制。泛在网络的发展伴随着各种网络技术的发展，多种复杂的网络制式需要融合在同一张网络中，对于运营商而言，如何在异网终端用户以及异网运营商的情况下为终端合理分配网络资源，是 6G 网络需要面临的问题。区块链技术因为其具有分布式存储架构和不可篡改性的特征，被视作是可以解决上述问题的方案之一。20 3.4.3 基于区

47、块链的泛在接入管理应用场景 基于区块链的泛在接入管理应用场景如图 3 所示。当用户终端进入接入网络管理范围时，接入网络将获取到的用户终端数据发给区块链智能合约。区块链智能合约依据预置的合作规则和协议触发相应的终端接入控制策略。该终端接入控制策略依靠智能合约在各接入网络之间达成共识。终端接入控制策略被下发给接入网的终端接入管理，由终端接入管理完成用户终端的接入。接入网A其他接入网智能合约智能合约智能合约智能合约用户终端接入网B接入网C合作规则和协议终端接入管理终端接入管理终端接入管理终端接入管理终端监测终端监测终端监测终端监测合作规则和协议合作规则和协议合作规则和协议 图图 三三-3 基于区块链

48、的泛在接入管理基于区块链的泛在接入管理 在这个场景中，区块链智能合约中包含了不同网络运营商接入网之间合作的规则和协议。一旦运营商之间的合作规则发生变化，智能合约可同步更新。基于区块链，多个接入网的用户终端接入管理可进行分布式协作，并可依据获得的控制策略对用户终端接入请求进行处理。在这个用例中，区块链的分布式账本以及智能合约都得到了很好应用。与此同时，区块链还可以及时根据接入网络为用户终端提供接入服务的情况，进行实时计费。这将大大有利于 6G 接入网络的共建共享，推动 6G 接入网低成本的协作运营。6G 网络演进方向或是实现跨域信息互通，将 6G 网络、卫星通信网络及深海远洋网络的有效集成,实现

49、空天海地一体化的全球连接。不仅是网络接入制式差异化，还存在网络管理差异化，即面对运营商网络、垂直行业专网、个域网络等多种网络融合管理，利用人工智能、区块链等技术，满足用户定制化、细颗粒度的个性化网络服务，进一步保障用户隐私安全。21 3.5 身份/资产管理 3.5.1 基于区块链的身份/资产管理研究现状（1）身份管理身份管理 近年来，围绕分布式数字身份，多个标准组织、开源社区、分布式数字身份联盟、区块链应用企业在标准和协议制定、项目开发、推广应用等方面已开展了诸多实践，如标准和协议方面，W3C 推动的分布式标识符（DID）和可验证凭证、规范；OASIS 制定分布式密钥管理 DKMS 规范；去中

50、心化身份基金会（DIF）推动中的 DIDComm 协议等；项目应用方面比较知名的有 Microsoft DID、Sovrin、uPort、Evernym、Civic、ShoCard 等。国内飞天诚信等单位成立了 DID 联盟并发布了DIDA 白皮书。当前，业界基于区块链的数字身份实现方式主要有：1)直接以区块链节点标识身份，以区块链地址对应的公私钥作为身份验证的依据。2)将身份及公钥状态上链，用区块链存储已经发放和激活的证书或 hash 值，通过在本地基于区块链拷贝进行签名认证来提升网络访问性能。3)中间标识上链，将身份标识或转换后的标识上链，认证仍在中心化服务器完成，支持不同认证方式、不同场

51、景的交叉认证。4)基于区块链的 PKI 体系，将传统集中式的证书发放改变为自动化、分布式实现，由设备自行签发证书、由授权节点验证和写入证书。在证书使用时，传统 PKI 技术中，认证发起方需要向集中式 CA 查询；基于区块链的 PKI 系统中，认证方可以向多个节点的任何一个查询。（2）资产管理资产管理 随着大数据的广泛普及和应用，网络上数据资源的价值逐渐被接受和认可，对数据传输和共享的要求也越来越高。数据流通和共享，有助于最大限度地发挥数据资源的潜在价值，促进行业模式创新和行业转型升级。电信大数据具有真实、完整、标准、高质量、应用广泛的特点，因此对数据流通和共享的要求更加紧迫和强烈。但电信数据流

52、通和共享仍处于起步阶段，多行业、多数据所有者、多数据应用方之间的数据流通渠道尚未形成。电信大数据在社会管理和经济发展中没有充分发挥作用，导致大量数据价值的流失。22 目前，电信数据的整体交易环境不规范、不完整，交易过程中的数据权限确定、数据定价等核心问题尚未完全解决。随着中华人民共和国网络安全法的正式实施，非法数据贩运正式被定为犯罪，这对数据安全和隐私保护的要求越来越突出。但是，由于整个数据流通体系的各个环节缺乏统一的共识，许多问题缺乏准确的定义，电信企业为了规避风险，在数据共享和交易中往往采取非常谨慎的策略。现有的数据流通模式主要是“集中式”，如政府机构参与的数据集中共享，或聚合数据提供者和

53、数据需求者的数据交易中介，或以数据生产或数据服务企业为主，具有业务功能的数据交易平台。3.5.2 基于区块链的身份管理应用场景 传统的移动通信以人与人通信为主，网络由运营商统一运营管理，因此采用集中式的身份管理。5G 开启了万物互联时代，为满足行业客户内部用户管理的需要，扩展了对二次认证的支持。6G 将全面覆盖个人、家庭、行业、社会生产生活的各个方面，实现万物智联，网络将发展出面向个体的体域网、面向行业网络、面向广域覆盖的卫星通信网络等多种异构形态，支持海量异构终端接入，业务向垂直行业深入渗透、促进跨行业联合运作。异构网络的互联、垂直行业的专业性和复杂性、海量终端连接，使得中心化管理架构难以满

54、足垂直行业等参与各方自主掌控网络资产、跨行业协作的需求。将区块链与身份认证结合，可实现身份自主管控、不可篡改、有限匿名等，解决 6G 多方信任管理、跨域信任传递、海量用户管理等难题。区块链在身份管理的应用场景及其解决问题主要包括：（1）跨域互联多方信任）跨域互联多方信任 6G 网络将连接多种异构网络，如以用户为中心的网络、企业自主控制网络、行业互联网络、卫星通信网络等，不像传统网络单一运营管理主体，6G 异构网络可存在多个管理实体，各实体分别掌控所管辖范围设备、系统、终端等资产以及用户身份，存在多个信任域，并需要实现域间协作。跨域互联场景，既需要管理网络设备、支撑系统等跨域互联资源的身份，也需

55、要管理使用跨域业务的用户/终端身份。身份管理的主要难题在于信任凭证的跨域传递、多方信任凭证管理，传统方案基于对称密钥的凭证难以解决凭证分发的安全性问题、中心化管理体系则存在性能瓶颈。区块链去中心化信任、对等网络等特征，既为信任凭据跨域传递提供了安全支撑，也为海量节点的互联提升了性能和可靠性。23 （2）用户身份可控匿名）用户身份可控匿名 6G 对垂直行业的深入渗透，以及区块链跨域信任机制，为用户单一身份使用多个业务提供了便利，但区块链可追溯特性，可能加深用户对隐私泄露的担忧，催生了用户对可控匿名身份管理的需求，即在符合监管要求的情况下，对身份采取分级管理，用户基于已验证的身份凭证自主产生二级身

56、份，分别发布到区块链上，并自主掌控身份在不同信任域或业务的使用范围，从而达到自主可控、防追踪的效果。3.5.3 基于区块链的数据资产管理 基于区块链的数据资产管理，可以为网络各参与方构建一个分布式的数据共享协作生态系统。电信数据在数据类型、格式和内容具有一定的相似性，因此，在不同场景间合理合法地复用或分享数据，有利于数据的流通和利用。数据的持有者、运营者、使用者可以根据实际需求自愿组成联盟链，使得输入的数据交易和数据所有权信息的转移记录上链，支持查链操作，构建基于区块链技术的新型去中心化数据流系统。数据持有者可以通过区块链分享元数据和示例数据，数据使用者可以根据自己的需求提出数据获取需求。基于

57、区块链提供的分布式账本结构，数据交易记录可以变得开放、透明、不可篡改、可追溯，客观反映流中每个环节的状态，建立流中每个环节之间的信任关系。基于共识机制，在数据资源生成或流通之前，将权限确认信息与数据资源绑定、注册和存储，以便全网节点验证权限确认信息的有效性，确定数据资产的权利所有者。通过数据确权，构建全新可靠的大数据确权体系，为数据交易、公共数据开放、个人数据保护提供技术支持，为数据主权提供有力保障。基于智能合约，对分布式数据进行统一分类管理，实现统一定价，解决价格不一致、任意定价等问题。在数据安全保护方面，基于智能合约的沙箱环境独立运行，除数据被授权方外，任何角色都不能访问相关数据，通过智能

58、合约执行数据访问权限的自动获取、数据交易的按规则自动执行，保证数据隐私，实现交易自动化。3.6 分布式安全协作 3.6.1 基于区块链的通信感知一体化 通信感知一体化技术是 6G 时代的一个重要研究方向。蜂窝网络最初是为了无线通信而设计的，随着人们对基于位置应用的需求迅速增长，蜂窝网络定位的24 研究日益成为热点。未来无线系统会向着更高频率演进，如毫米波、太赫兹，相比现有的移动通信系统，6G 的无线电波对物理世界的分辨，有两个数量级以上的提升。6G 的空口设计，将同时支持无线通信信号和无线感知信号，从而使 6G网络既有通信功能，又有感知功能，在同一网络、同一终端、同一频谱，甚至同一次无线电发射

59、中完成集成的通感一体化服务，感知和通信将成为两个互惠互利的功能，从而避免重复投资，降低成本。通感一体化的应用可包括多种场景，如对于目标进行定位和跟踪，厘米级定位高速行驶的车；增强人类的感知，例如医疗健康扫描，在黑暗中感知物体；进行光谱分析，监测工件裂缝、空气质量等等。然而，感知数据来源于雷达、消费类设备、个人设备不同设备采集数据；这些设备生成不同类型的数据，可能属于多个组织并由多个组织拥有；包含多种数据类型、依赖于多个组织的联合数据收集和安全协议需要安全的信任基础。目前，将感知技术和区块链技术相结合的领域还是一个全新的课题，但是，利用区块链具有天然的可追溯防篡改功能，实现数据的安全管理，可作为

60、是通感一体化安全的一个候选技术路径，具体可包括：1)基于区块链的信任建立。参与通信感知的多方或多个组织需要建立一定程度的信任，以可信的方式共同收集数据。在感知系统中，多个感知节点可以相互连接，实现更高效和智能的感知，节点之间的协作需要建立安全可信的基础，通过区块链的技术构建节点的身份、认证、协作平台，对协作节点的设备认证和信任进行分布式的记录和追溯，是通信感知一体化网络的安全信任平台。2)基于区块链的数据安全性和完整性保障。在感知系统中，各个节点互相分享观测结果并试图就周围环境达成共识，从而提高定位效果，包括协作节点通过分布式传输和处理形成动态参考网络，通过数据融合减少测量的不确定性、扩大覆盖

61、范围、提升感知精度和分辨率等。因此，数据的真实性和完整性对感知的安全性至关重要，利用区块链技术解决感知数据的安全性和完整性保护。通过将感知数据的哈希值或指纹上链，确保感知数据的可校验性和可追溯性，最终确保通感系统中数据收集与协作的可信度、问责制和透明度，进而提高整个系统的安全和可靠性。综上，通过引入区块链技术，可建立一个形成统一的分布式信任平台，使各种终端设备、感知设备能够实现更可信的关系，最终确保中感知的可信度、问责制和透明度；基于区块链的感知数据存证审计，通过定期保存数据快照、关键信25 息等方式，形成可追溯追责的数据存证管理方式，进而提高通信感知一体化的安全。3.6.2 基于区块链的车联

62、网 车联网的应用将产生了大量信息，包括控制信息、数据以及车本身的信息。这些信息表现为数据。车联网在这些信息作为数据写入区块链，区块链信息本身和信息流传行为的不可篡改，是数据真实性和对数据使用行为进行溯源的前提，交换的信息包括实体内在属性和实体动态交互数据。实体内在属性包括车辆内在信息，如车型、发动机参数、油耗、车辆状况等；用户隐私信息，如身份证信息、电话号码、驾照信息、和银行账户；路边设施的固有信息，如传感器类型和位置；和云服务器信息，如服务类型。车联网溯源系统是一个控制系统，可以对车联网中的数据进行正向、反向或无方向跟踪。基于区块链的车联网溯源系统可以将车联网数据永久存储在区块链中。区块链中

63、的每一条实体行为数据记录都与车联网实体信息绑定，车联网实体信息完整记录和跟踪，不可销毁或篡改。此外，传统的集中式溯源系统可能会被外部黑客入侵，溯源系统内部的恶意实体可以以低成本被篡改。然而，基于区块链的溯源系统并没有单一的中心，而是以分布式的方式将数据存储在链上。每个节点都可以查看链上的数据，降低了黑客入侵和篡改数据的风险，增加了内部恶意实体篡改数据的成本。因此，保证了溯源系统功能的安全实现。在数据监控方面，车联网系统中的车辆、人、路边传感器、边缘计算节点和云服务器之间交换了大量数据。一些关键数据直接影响车联网系统的安全性和稳定性。为了保障交通参与者的交通安全，提高交通系统的服务水平和运行效率

64、，车联网中的重要数据信息，如交通事故前后的车辆行驶数据，车辆和车内人员的合法身份信息需要相关部门监督。从安全监管的角度来看，车联网产业链跨越汽车、电子、通信、交通、车辆管理等多个行业和领域，涉及关键零部件和设备的准入、车辆上路前的质量安全审查和认证。管理道路和交通安全，识别安全事故责任，管理车辆上路后通信和应用服务的安全。车联网需要监控的数据分为以下三类：交通数据，即每个车联网实体中与车辆行驶相关的重要交通数据，包括车辆行驶数据、驾驶员身份信息、路边单元传感器收集的信息、云服务器和路边 MEC 发送的控制信息等；交易数据，即车联网实体之间的交易数据，包括车联网服务提供商与车辆之间的交易数据、车

65、联网服务提供商与路边基础设施之间的交易数据、共享车辆租赁的交易数据等；网络数据，即车联网中的网络流量信息，包括网络质量、连接成功率、数据重传率，26 以及各实体记录的上网日志等网络交互信息。实际的网络状态数据为设置流量管理策略提供了依据，网络日志为识别问题提供了依据。动态交互数据包括实时流量信息、流控管理信息、应急信息和第三方内容服务信息，上述数据可以根据实际应用需求选择进行链式，降低链上数据冗余，提高了安全性，提高了数据查询效率，方便了数据检查，减少了通信开销。区块链作为一个具有分布式特征的共享数据库，结合了分布式架构、加密、共识机制和智能合约技术。与传统的集中式模式相比，区块链的去中心化提

66、高了可靠性和安全性，有效降低成本。车联网中存储在区块链中的数据具有以下特点：可用性，用户可以及时可靠地访问数据；完整性，防止信息被未经授权的操作篡改；不变性，块通过哈希指针相互连接，防止恶意干扰、修改或删除块数据内容。综上，车联网服务通过引入区块链技术，可以将监管者作为节点添加到链中，并通过同步协议导出所有数据。数据可全程追溯，用于审计分析，达到“穿透式监督”的效果。监管机构可以穿透车联网业务流程和所有角色，全面监控车联网业务中的所有数据和行为，进而提高了车联网的安全性。3.7 区块链在协同边缘计算中的应用 3.7.1 协同边缘计算研究现状 边缘计算是一个在靠近数据源或终端设备处为数据提供计算

67、、存储、智能处理等能力的高度虚拟化平台。边缘计算处理对象面向的是云端的下行数据和终端设备的上行数据。早在 2013 年，移动边缘计算（MEC）概念衍生于 IBM 与 Nokia Siemens 网络共同推出的一款计算平台，该平台可在无线基站内部运行应用程序，向移动用户提供业务。2014 年，欧洲电信标准协会(ETSI)成立移动边缘计算规范工作组，正式宣布推动移动边缘计算标准化。ETSI 旨在将把云计算平台从移动核心网络内部迁移到移动接入网边缘，实现计算及存储资源的弹性利用。这一概念将传统电信蜂窝网络与互联网业务进行了深度融合，降低移动业务交付的端到端时延，发掘无线网络的内在能力，从而提升用户体

68、验，给电信运营商的运作模式带来全新变革，并建立新型的产业链及网络生态圈。2016 年，ETSI 把 MEC 的概念扩展为多接入边缘计算，将边缘计算从电信蜂窝网络进一步延伸至其他无线接入网络。MEC 可以看作是一个运行在移动网络边缘的、运行特定任务的云服务器。27 将应用服务器部署于无线网络边缘，可在无线接入网络与现有应用服务器之间的回程线路上节省高达 35%的带宽使用。到 2018 年，来自游戏、视频和基于数据流的网页内容将占据84%的IP流量，这要求移动网络提供更好的体验质量。利用边缘云架构，可使用户体验到的网络延迟降低 50%。据 Gartner 报告，全球联网的物联网设备至 2020 年

69、将高达 208 亿台。在图像识别方面，服务器的处理时间增加 50100ms，能提高 10%-20%的识别准确率，这意味着在不对现有识别算法做改进的情况下，通过引入移动边缘计算技术，就可通过降低服务器同移动终端之间的传输时延改善识别效果。3.7.2 基于区块链的协同边缘计算的研究与需求 协同边缘计算是指侧重强调边缘计算节点间协同工作，既能充分满足大计算资源需求，也能满足时延敏感处理需求。边缘计算节点的协同工作可以借助区块链技术，有效建立节点间信任，采用可信数据共享至各个协同节点，通过节点间达成共识方式调度相关信道、带宽等资源，以更加公开透明的方式分配处理各节点的闲置待利用资源，解决跨多主体信任问

70、题与协商并调度资源问题。基于区块链技术的协同边缘计算有效降低节点间沟通与信任成本，或将成为边缘计算未来演进趋势。3.7.3 基于区块链的协同边缘计算应用场景 协同边缘计算的部署形式包括单一主体部署和多主体协同部署。单一主体部署下，边缘计算节点都由一个主体负责，是单一可信系统，其资源编排和调动服从集中管理。多主体协同部署下，边缘计算节点可由多个主体协作部署，是竞合关系系统，其资源编排和调动请求来自多方、需要以一种公平的方式进行分布式处理。多主体协同部署是协同边缘计算的重要形式。可信协作是边缘计算多主体协作的重要基础之一。区块链的分布式账本、智能合约与边缘计算结合可赋能多主体协同部署，解决多主体协

71、同的可信问题和处理效率问题，其系统逻辑架构图如图 4 所示。主要步骤包括：1)边缘节点将自身的可用资源，如网络带宽、计算资源、存储资源等发布到区块链中。2)区块链智能合约可在区块链上获得各边缘节点的可用资源信息，包括网络带宽、计算资源、存储资源等。28 3)边缘节点可作为资源请求方向区块链发布资源需求；该资源需求可被智能合约获取。4)智能合约根据各边缘节点的可用资源信息以及预置策略选择边缘节点作为资源提供方，并对资源提供方的资源进行编排和调度。5)资源提供方完成任务后向智能合约返回任务执行完成消息。6)根据任务执行结果，智能合约可从资源需求方获得激励回报，同时可对资源提供方进行激励。Serve

72、rs边缘节点Servers边缘节点Servers边缘节点Server边缘节点Server边缘节点智能合约智能合约智能合约智能合约区块链节点区块链节点区块链节点区块链节点 图图 三三-4 基于区块链的协同边缘计算基于区块链的协同边缘计算 29 第四章 6G区块链技术需求与挑战 区块链技术并非为 6G 而生，因此，在适配 6G 的场景和需求的同时，6G 也为区块链自身技术的发展和演进也提出了新的挑战，如区块链的公开透明特性带来的隐私问题，如何维护公开透明特性和隐私保护需求之间的平衡，以及未来海量数据场景对区块链的吞吐量、安全性和鲁棒性的诉求。本章围绕6G对区块链的需求展开讨论，分析了高通量与高并发

73、、多链互通、存储扩展、上链锚点可信等关键技术。4.1 高通量区块链 4.1.1 6G 对高通量区块链的需求 6G 时代将实现万物的全场景连接，并将连接和智能扩展到一切事物和一切地方，实现面向全场景的泛在网络。将区块链引入 6G 网络，首先受到挑战的就是区块链的性能。6G 网络应具备比之前更快的数据传输速率、更低的延迟、更可靠的通信。6G 网络的峰值速率将在 100Gbps 到 1Tbps 之间，定位精度将达到室内 10cm 级别，室外 1m 级别，通信延迟将达到 0.1ms，设备电池使用寿命达到20 年，设备密度大约为每立方米 100 个，设备的停机率在百万分之一级别，通信信道的流量将是如今网

74、络的一万倍左右。与 6G 高性能形成鲜明对比的是当前主流区块链系统存在着交易吞吐量低下的瓶颈，在面对绝大部分业务场景（尤其是高频交易的场景）都难以满足 6G 应用需求。区块链是分布式账本的结构，数据需要经过多节点共识后方可上链，其吞吐量必然无法达到现有数据库、通信并发量的保障。目前比特币的吞吐量为7TPS，以太坊的交易吞吐量的 15-20TPS，hyperledger fabric 联盟链的吞吐量可达到 103级别但与 6G 的速率依然无法匹配。4.1.2 6G 对高通量区块链的技术挑战 根据区块链 6 层架构模型，目前主流的扩容技术路径可以分为第 0 层扩容、第 1 层扩容链上扩容、第 2

75、层扩容链下扩容：1)第0层扩容是对互联网的体系架构OSI模型的网络层和传输层进行数据传输协议优化，不改变区块链的上层架构，是一种保留原有链生态规则的性能提升方案。第 0 层扩容的主要思路包括中继网络和 OSI 模型优化两类。30 2)第 1 层扩容是从区块链数据层、网络层、共识层和激励层进行区块链基本结构、模型、算法的优化和改进，即对区块链自身体系结构进行优化完善，进而提升区块链性能。链上扩容方案可以分为区块数据相关、分片技术相关、共识协议相关和新型链式结构相关。3)第 2 层扩容对区块链合约层和应用层进行调整，将合约与复杂计算放到链下，目的是为了减少链上负担以提升区块链系统性能。链下扩容不改

76、变区块链基本协议。目前的链下扩容方案中，主要可以分为：支付通道，侧链技术，链下计算和跨链技术。虽然现在业界存在多种区块链的扩容方法，但是由于区块链天然的三元悖论，即区块链的可扩展性、去中心化和安全性三者不可同时满足是的天然特性，在满足扩容技术来提高 TPS 的同时，必然要对安全性和去中心化程度有所损失，因此，6G 高通量区块链的研究并不仅仅是对 TPS 的简单提升，而是要结合 6G 的具体业务场景，选择合适的技术路径，如何在去中心化程度、可扩展性、安全性、6G 场景等因素中进行平衡，是 6G 高通量区块链的最大挑战。4.2 多链互通 多链互通，即跨链，是指通过特定的连接方式，实现独立运行的多个

77、区块链之间的信息及价值流动、交换及同步的行为。跨链的目的是连接不同区块链系统，建立区块链之间信息传输的桥梁。以下就 6G 对多链互通的需求以及对多链互通的技术挑战分别做简要分析。4.2.1 6G 对多链互通的需求 区块链在 6G 网络中存在多种应用的可能性如第二章所描述。多个区块链有可能同时运行在 6G 网络中，主要原因如下：1)性能考虑：区块链系统的吞吐量一般远低于传统的客户端/服务器系统。如果把所有的区块链应用都集中在一个区块链上实现，此区块链将成为性能瓶颈，从而对 6G 网络服务和 6G 网络管理造成影响。因此，有必要对每种功能或应用建立对应的区块链。2)组织架构的考虑：每个运营商都有自

78、己的组织架构。按功能来划分，有营销、运维、管理等部门；按管理范围来划分，有集团公司、省公司、地市公司。与运营商的组织架构相匹配，需要多个区块链运行在 6G 网络中，以便区块链的运行和管理。31 3)隐私的考虑：区块链上的数据一般都有共享使用的范围，对 6G 网络中不同功能的数据使用不同的区块链进行上链，能够对数据隐私有一定的保护作用。运营商的区块链互通存在三种情形：运营商与非运营商间区块链互通，运营商之间区块链互通，运营商内部区块链互通，如图 5 所示。图图 四四-1 区块链互通示意图区块链互通示意图 1)运营商与非运营商间区块链互通：运营商的区块链与非运营商的区块链之间有互联互通和价值流通的

79、要求。比如：运营商的积分与非运营商公司的积分互换需要区块链的互通；在 6G 网络中，由于计划使用太赫兹频段，基站的覆盖范围在 100 米之内，不可能由运营商来实现全覆盖，需要一些非运营商（如家庭基站）提供 6G 接入能力。为了实现用户 6G接入时在运营商和非运营商之间能平滑切换和资费管理，需要运营商的区块链与非运营商的区块链互联互通。2)运营商之间区块链互通：运营商之间在通信层面有互联互通的要求。为此，运营商之间区块链有跨链通信和价值流通的需求。运营商间的资费结算借助运营商之间区块链互通相比现有的方法更准确更高效。基于运营商之间区块链互通，有可能更易实现可管可控的无线资源共享。3)运营商内部区

80、块链互通：地市公司、省公司和集团公司都有各自的区块链。每个层级公司内部的区块链间需要互通共享消息，如用于多方计费的区块链需要与认证的区块链互通，以便实现计费的准确可靠。地市公32 司、省公司和集团公司的区块链之间也需要互通，以便实现在通信层面的互联互通和资费结算。4.2.2 6G 对多链互通的技术挑战 在不考虑 6G 的情况下，跨链本身就面临以下技术挑战：1)安全问题：为了在多链无法共识的情况下保证资产的安全转移，首先必须保证资产转移不能被攻击者获取，即交易一旦开始，没有第三方能阻止资产的转移，换而言之，必须在一群不相关的平行链间实现交易的原子性。2)连接问题：由于不同的区块链系统在设计时并未

81、考虑过其他链的存在，更不可能存在一套通用的协议来管理这些链系统。因此，连接方想实现对不同链的通用，或者被两个不同系统信任，在两个互相未知的系统之间进行安全贸易，是实现跨链很大的难点。3)信息同步问题：信息同步问题是指在连接后，双方对信息的记录保持一致，以避免双方资产的凭空消失或生成，实现资产的实际转移。每条链的实际资产是在变化的，所以必须保证信息的精确同步，两条链的账本完全一致，才可实现信息的同步。当多链互通应用于 6G 时，跨链除了面对以上挑战外，还要面对跨链交易的性能问题，因为通信网的用户数量巨大，在漫游认证、频谱共享等场景下的多链互通，可能存在大量的跨链实时交易，对跨链交易的性能提出了很

82、大挑战。为了应对以上挑战，目前存在大量的跨链技术，主要有以下三类：（1）公证人机制）公证人机制 通过选举一个或多个组织作为公证人，对链 A 的事件进行自动或请求式监听，并在指定事件发生后，在链 B 执行相应动作，实现对事件的响应。公证人群体通过特定的共识算法，对事件是否发生达成共识。公证人机制又分为中心化公证人机制(centralized notary schemes)和多重签名公证人机(multi-sig notary schemes)，区别在于后者利用密码学技术，在每次交易验证时从公证人群体中随机选出一部分公证人，共同完成签名的签发，从而降低对公证人可靠性的依赖程度。（2）侧链中继）侧链中

83、继 33 侧链中继以轻客户端验证技术为基础，即：在链 B 上执行类似区块链轻客户端功能的智能合约，通过验证链 A 的加密哈希树(cryptographic hash tree)以及区块来验证链 A 的某项特定交易、事件或状态信息是否发生。（3）哈希锁定）哈希锁定 通过在两条链上运行特定的智能合约，实现跨链交易与信息交互。用户 A 生成随机数 s，并计算出该随机数的哈希值 h=hash(s)发送给用户 B；A 和 B 通过智能合约先后锁定各自的资产；如果 B 在 x 时间内收到正确的 s，智能合约自动执行将 B 的资产将转移给 A，否则退回给 B；如果 A 在 2X 时间内收到随机数 s,A的资

84、产将自动转移给 B,否则退回给 A。目前跨链技术本身尚未成熟，跨链技术应用于 6G 时还需要在跨链的安全、连接、信息同步及性能方面作出全面的分析和权衡。4.3 存储扩展 4.3.1 6G 对区块链存储的需求 6G 网络将从二维网络扩展到三维，实现世界范围内的空天地一体化覆盖，设备密度大约为每立方米 100 个，终端设备数量与 5G 相比又提升了一个数量级。如前介绍学术界预测 6G 网络的峰值速率将在 100Gbps 到 1Tbps 之间，是 5G 网络的 100 倍。此外，为了实现网络自身对真实世界的感知，构建数字孪生网络，6G 网络中能够收集图像和其他对真实世界感知信息的物联网设备的数量将会

85、大大增加。激增的终端数量和数据流量也会带来存储数据量的增长，可以推测，6G网络的数据存储量将达到 5G 的 10 倍以上。区块链上存储的交易记录透明、不可篡改，这是区块链的特点和优势，但区块链的存储扩展问题已成为制约这项技术应用落地的一大问题。随着无线通信技术的发展以及 6G 的应用，各种设备将产生海量的数据，在将区块链应用到真实商业环境中时，这些数据都由区块链处理。在传统的区块链系统中，每个节点都必须处理并将完整的交易存储到本地，这种高冗余存储会增加节点的存储压力，在实际业务环境中，节点的存储和计算资源都有限，很难将区块链直接应用。4.3.2 6G 对区块链存储的技术挑战 区块链是分布式的存

86、储结构，对于存储的数据需要进行多处备份，因此对整个系统的存储压力较大，面向 6G 中的海量数据，有必要研究如何在资源有限的34 区块链节点中有效地存储数据。目前，解决存储挑战的思路大致分为四种，与链下存储方式结合、链上数据删除、可编辑区块链和链上协作存储：（1）与链下存储方式结合）与链下存储方式结合 考虑到区块链节点存储能力有限，一种基本思路是将区块链与链下存储方式相结合，利用链外有存储能力的节点或系统，将大量的数据存储在链下系统，从而有效解决区块链的存储扩展问题。在链下存储方式中，区块链上只存储区块头或者重要数据，而区块体中的数据以及其他数据都存储在链下系统中,链上仅存储指向这些数据的“指针

87、”，通过这个“指针”可以在链下存储系统中寻找到原始数据并进行验证。目前，基于链下存储的存储扩展机制研究可以分为基于分布式哈希表的链下存储、基于星际文件系统的链下存储和基于云的链下存储。（2）链上数据删除技术）链上数据删除技术 链上数据删除技术的基本思想是通过删除旧交易或旧区块来减少所需存储空间，在不破坏区块链完整性和安全性的前提下，适当地删除非关键历史数据是提高区块链性能和可扩展性的重要手段。链上删除技术包括本地数据删除和全局数据删除两种类型。1)本地数据删除是指节点独立删除本地的交易或区块，但不影响其对删除的数据进行验证。如回收磁盘空间以降低区块链账本存储规模，其核心思想是当比特币的最近一笔

88、交易已经得到足够多的区块确认后，在其之前的历史交易就可以被删除以腾出磁盘空间，只需保存区块的哈希和Merkle 根哈希以验证区块和交易。2)全局数据删除是指节点通过共识算法共同删除部分链上数据。目前文献中鲜有相关研究，一种做法是使用环签名方案，当某个区块数据过期或失效时,经大多数节点同意并签名后,可对该区块进行有效删除,并保持区块链的总体结构不变。（3）可编辑区块链可编辑区块链 可编辑区块链的基本思想是通过重写区块内容，将任意数量的区块重写并压缩成较少的区块，从而达到数据压缩的效果。一种典型的方案是通过使用变色龙哈希函数来完成区块内容的重写。不同于传统的哈希函数，变色龙哈希函数是一种带陷门的单

89、向哈希函数，传统加密哈希函数很难找到哈希碰撞，而变色龙哈希函数可以人为设下一个私钥，掌握了它就能轻松找到碰撞，也就是说，掌握了陷门信息就可以轻易地计算任意输入数据的哈希碰撞，从而可以在不改变哈希函数35 输出的情况下，任意地改变哈希函数地输入。在公有区块链中，陷门密钥在多个验证者之间共享，由验证者之间的共识过程决定如何进行区块数据的修改和压缩。（4）链上协作存储）链上协作存储 链上协作存储机制的基本思路是通过减少节点数据存储的冗余度从而减少区块链节点的存储压力，不同节点分别存储一部分数据，通过协作机制可以恢复原始数据。对链上存储方式进行优化，使得数据仍然存储在区块链上，但每个节点无需存储完整账

90、本数据，而只是根据存储规则存储对应的部分数据，通过协作机制恢复原始数据，从而令这些节点具有“全节点”一样的存储功能。在面对区块链海量数据存储的问题，寻找合适的技术路径适用于 6G 网络数据特征，是将区块链技术与 6G 相结合的重要挑战。有效的数据存储的同时，满足各国数据隐私保护法案的要求，是 6G 区块链存储的一个核心思想。利用链上链下相结合的存储模式，和基于安全多方计算的变色龙哈希的可编辑区块链结构，是 6G 存储的一个可能的演进方向。4.4 上链可信锚点 作为一种分布式账本技术，区块链的显著特点是能够大大增加非法篡改链上数据的成本，使得链上数据的可信度增加。所谓的“可信”是指实际情况与之声

91、明的一致，如实际数据来源与之声明的数据来源一致。但是区块链本身无法解决或提升数据在上链之前的“可信度”。确保上链之前的数据可信，包括数据来源的真实性、合法性、数据传输的完整性等，是区块链账本数据具有“可信度”的重要保障。上链可信锚点靠近上链数据源头，承载上链数据源的身份信息、身份凭证（如私钥签名等）以及必要的安全能力等，并能将上链数据源的身份等信息上链存证，以提升上链数据来源的“可信度”。如图 6 所示，上链可信锚点可将数据源身份、身份签名等信息上传到区块链上。基于可信锚点提供的数据源身份、身份签名等信息，网络侧应用、6G 网络等可到区块链上去验证这些信息的真实性。如果验证结果为真，网络侧应用

92、可采信来自数据源的数据，并进行处理；6G 网络可依据数据源的身份进行提供相应优先级的网络服务。36 网络侧应用6G网络可信锚点区块链基于可信身份信息的网络连接服务基于可信身份信息的应用服务数据源（如终端、服务器等）图图 四四-2 上链可信锚点赋能上链可信锚点赋能6G网络连接和应用网络连接和应用 图 7 说明了上链可信锚点在终端数据采集中的应用。终端设备基于传感器等方法采集到数据信息后，将可信锚点中存储的终端身份、终端采集到的传感器数据等信息提供给网络侧应用。网络侧应用将可信锚点提供的身份等信息发给区块链进行验证。网络侧应用获得身份信息验证通过的结果后对终端上传的数据进行处理和操作。图图 四四-

93、3 上链可信锚点在终端数据采集中的应用上链可信锚点在终端数据采集中的应用 37 第五章 展望 区块链分布式、点对点的通信具有易连接、大协作的特点，具有强大的防篡改能力和恢复能力，赋予数字资产丰富的管理权限，这些技术优势在为其发展应用提供大量创新空间。因此，随着蜂窝通信技术的不断演进与互联网迅猛发展，面向万物智联的 6G 网络及其诸多新场景的研究，区块链技术和思想的引入可为6G 安全可提供更多的可能性，同时也面临着巨大的挑战。6G 技术有望借助区块链、人工智能、大数据等前沿技术适配复杂多变的应用场景与性能目标。基于场景的探讨和挑战的分析，如何将区块链的思想与 6G 的深度融合，依然有待进一步探索

94、。38 参考文献 1 IMT-2030(6G)推进组，6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书 2 IMT-2030(6G)推进组，6G 安全愿景研究报告 3 IMT-2030(6G)推进组,6G 网络架构愿景与关键技术展望 39 贡献单位 本报告得到 IMT-2030（6G）推进组各位领导、专家的大力支持和指导、IMT-2030（6G）网络组-安全子组各成员单位的大力支持以及多位学术界、产业界同仁的关心和支持。主要贡献单位如下表所示。表 5-1 主要贡献单位 序号序号 主要贡献单位主要贡献单位 1 华为技术有限公司 2 中国联通 3 中信科移动通信技术股份有限公司 4 中国移动 5 中国电信 6

95、中兴通讯股份有限公司 7 国家无线电监测中心 8 中国信息通信研究院 9 中科院信工所 10 紫光展锐 40 附录：缩略词表 英文缩写英文缩写 英文全称英文全称 中文解释中文解释 P2P Peer To Peer 点对点 QoS Quality of Service 服务质量 KPI Key Performance Indicator 关键性能指标 gNB Next Generation NodeB 5G 基站 NR New Radio 5G 新空口 PRB Physical Resource Block 物理层资源块 RRC Radio Resource Control 无线资源控制 MU-

96、MIMO Multi-User Multiple-Input Multiple-Output 多用户-多输入多输出 BBU Building Base band Unite 基带处理单元 AAU Active Antenna Unit 有源天线处理单元 RRU Remote Radio Unit 射频拉远单元 SDN Software Defined Network 软件定义网络 NFV Network Function Virtualization 网络功能虚拟化 SLA Service Level Agreement 服务等级协议 DDoS Distributed Denial of Se

97、rvice 分布式拒绝服务攻击 CBRS Citizen Broadband Radio Services 公众无线宽带服务 DID Decentralized IDentity 去中心化身份 MEC Mobile Edge Computing 移动边缘计算 AS Autonomous System 自治系统 BGP Border Gateway Protocol 边界网络协议 POW Prove Of Work 工作量证明 POS Prove Of Stake 股权证明 PBFT Practical Byzantine Fault Tolerance 实用拜占庭容错 DHT Distributed Hash Table 分布式哈希表 IPFS Inter Planet File System 星际文件系统 联系方式邮箱：COPYRIGHT2022 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.微信公众号