杨 乐 李 萌 叶欣宇 孙恩昌 张延华

(*北京工业大学信息学部 北京 100124) (**先进信息网络北京实验室 北京 100124)

0 引 言

当前，工业互联网的快速发展吸引了工业界和学术界的广泛关注[1]。工业互联网技术的应用可实现机器与机器[2]、人与机器的高效便捷的交互。多种类型的工业互联网设备，又名机器类型通信设备(machine-type communication devices, MTCDs)，被广泛应用于多种工业领域中，包括环境监测、制造业、视频监控以及智能网络等。预计到2021年，将有近250亿数量的工业互联网设备接入网络，用于收集和传输工业数据[3]。

在工业场景下[4]，工业数据的安全性和可靠性至关重要。然而，由于MTCD分布极其广泛以及交互数据种类多样，数据的隐私性和安全性往往难以保证。另一方面，工业互联网中能量资源和计算资源短缺明显，因大多数MTCD在脱离人工控制状态下进行工作，且为了延长设备工作寿命，此类设备仅装配有限的电池供给和轻量的计算资源。因此，一些复杂繁重的计算任务难以在这些设备内独立完成。

针对存在于工业互联网系统中的数据安全性问题，新兴的区块链技术被广泛应用于工业领域[5]。区块链最早是一种服务于比特币的底层技术，用于记录存储比特币的各类交易。相比于传统的由第三方控制的中心化账本，区块链实质上是一种拥有点对点网络结构的分布式账本，可有效保障数据的安全性和可靠性。然而，无论是以比特币、以太坊为首的公链结构，还是应用拜占庭容错共识机制的私链结构，都需要大量的计算资源用于挖矿和共识。……