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在移动时代，各类智能终端在分布式网络中相遇将产生更具想象力的场景。但是当下云 中心平台控制下的终端无疑带来很多应用的挑战——包括互操作性、共识、隐私和监管 等多方面。海量终端的智能如何克服这些困难，激活智能之翼？本报告从以太坊 2.0 信 标链+分片的构架思路中提炼一些启示，打开分布式智能网络的想象空间。

1.1 海量终端拥有智能吗：云中心平台的遥控下的局限与尴尬

未来，海量终端，怎么才算拥有智能？

想象一下，在智能时代，多台无人驾驶汽车、无人机、机器人或者其他终端之间在某场 景下相遇，彼此之间存在信息数据、价值交换甚至是彼此协作的可能。我们可以相信移 动时代多台设备在任何地方相遇都不会离线，但却无法奢求无可预知的情况下智能终端 之间能够发生什么故事——他们之间可能属于不同的账户体系、彼此根本不知道会遇到 谁，这是一个完全开放的网络。

但智能时代，终端的智能是重要性不断提升（尤其是边缘计算和分布式 AI 的助推下）， 不能总完全依赖云中心提供“思考与决策”；AIoT 的发展势必助推网络越来越分散，终 端拥有更高的隐私要求和智能算法，开放的场景下，智能终端之间可能随时在物理空间 或网络上相遇，产生交换。未来的网络是分布式开放化的，所以我们无法接受一台阿里 巴巴的无人驾驶汽车行驶到一个售货机面前因为无法使用

5G 推动物联网终端的普及，市场最关心的是智能应用，海量的数据、成规模网络节点、 AI 算法的演进、边缘计算和云计算的发力、为适应新场景而产生新的硬件体系…这一切都为智能应用提供了技术基础。然而事实是，互联网几乎改造了所用的社会领域和场景， 但是我们依旧没有看到太多的智能场景落地。工厂里机器臂的自动化生产、机场酒店的 智能机器人、无人驾驶/无人零售、家庭智能语音系统等等应用层出不穷，但仔细考察， 我们会发现这些还算不上真正的智能，严格来说，这只能算是遥控——用户终端基于云 平台的遥控。终端产生海量数据、AI 算法提供智能模型，但最后的控制和决策都在中心 云平台进行（当然，部分场景可以通过边缘云平台提供服务），进一步来说，分属不同核 心厂商体系的用户（终端）之间几乎很难存在数据交互、产生互动的场景。

1.2 分布式网络信息和价值传递逻辑亟需建立

实际上，在互联网发展的今天，用户终端存在三层边界：物理边界、协议边界和网络边 界。由于 5G 和云计算的普及，物理边界很大程度上不成为问题——智能终端无论身处 何地，只要能够联网，都可能通过云平台正常提供服务。

数据通信协议的不同可能会带来协议层面的交换障碍；而网络边界对互联网发展的闲置 则日益突出——所谓网络边界指的是不同网络协议或者更广义的不同网络账户体系之间 的边界，例如，同一台手机里安装了各种应用 App，但不同互联网应用之间如

在一个拥有成规模用户的核心网络系统，当然存在云中心+终端模式的智能应用场景， 但随着终端数据的隐私要求越来越高，网络边界的限制将越来越成为智能时代的障碍。 在隐私需求和智能算法的发展下，终端必然朝着拥有更多自主性的方向去发展，网络由 此变得分散化、开放化。终端之间的分布式组网会越来越降低对云中心的依赖，而进行 点对点的通信与协作，毕竟 AIoT 赋予了终端智能，产生于终端的数据价值有待进一步 挖掘。在隐私需求和智能算法的发展下，终端必然朝着拥有更多自主性的方向去发展， 网络由此变得分散化、开放化。终端之间的分布式组网会越来越降低对云中心的依赖，而进行点对点的通信与协作，毕竟 AIoT 赋予了终端智能，产生于终端的数据价值有待 进一步挖掘。

分布式网络面临更复杂而有趣的共识、隐私和监管模式。毫无疑问，智能时代的移动终 端，使得网络节点的工作逻辑和管理越来越趋向于分布式、开放化。分布式网络与当下 的云中心网络模式都面临三个重要的问题：共识、隐私和监管。我们在科创未来一（《区 块链、AI 和 5G 融合将带来什么？》）、三（《可信计算引爆数据市场，推动 AI 与区块链 发展》）系列报告中对数据隐私问题做了深入的研究与探讨，区块链、可信计算可以作为 解决隐私问题的技术手段，这里不再赘述。监管方面，云中心网络模式下，监管往往依 赖与云中心平台厂商（即互联网公司或数据托管商）之间的互动机制，监管更多是针对 平台的，这一切都是建立在云中心平台的巨大权限基础上——事实上用户的数据对平台 是完全透明的，用户终端的权限也受平台的完全控制。共识方面，终端的工作指令流程 和逻辑完全都是在云平台控制下，这也就带来了不同平台之间用户交互的障碍——例如， 你无法用抢来的

价值交换也是分布式开放网络面临的新挑战。价值交换可能比数据信息交换更复杂，因 为价值交换需要一套严格一致性的账本，也就是区块链账本共识机制，确保交易结果的 最终性和原子性等特点。对于较为复杂的分布式网络场景，分布式账本无疑是一个可靠 的解决方案。比特币和区块链的诞生的目标之一就是处理分布式开放的节点网络之间的 价值转移问题，开放的网络要依赖于一套共识机制。所以我们认为，分布式网络智能需 要一套更开放的共识机制。例如，智能终端之间的协同工作、资源调用和消耗对应的价 值产出该怎么完成支付？尤其是终端属于不同的厂商的时候，支付结算是必须考虑的问 题。

因此，在一套开放的共识机制下，分布式网络下的终端的智能算力、数据和价值才能够 有效进行交换、协同工作。

2.1 以太坊信标链、分片的思路

区块链提升性能的本质在于共识算法改进以及链内链外多种辅助手段，在不可能三角中 寻求平衡。区块链与现存的互联网资源（计算、存储和网络）相关技术最核心的不同便 是引入了去中心化的分布式网络，简单来说，现在的互联网基本上都是以中央服务器（中 心云）为中心进行互联网资源的调度和管理，用户通过一个本地的客户端来发送和接受 指令和数据，这些指令都是通过中心平台来进行管理和转发。比如聊天信息，用户直接 发送消息聊天，消息是从发送用户到中心平台再转发到接受用户，这类中心化的运作模 式与交通运输和物流快递网络是一样的——总的来说，大部分互联网应用都不是点对点 用户对用户直接进行数据信息的流转沟通。目前公链所面临的最大的一个问题就是性能 （扩容）的问题，相对于中心化的网络系统，去中心化的区块链处理速度过慢。例如 2018 年淘宝在双十一当天的 24 小时内产生了 2000 亿个订单，如果按照以太坊当前每秒 3~4 笔的处理速度，需要运行 1600 年才能处理完，缓慢的处理速度，将导致未完成交易阻 塞整个网络。因此区块链想要商业化应用，就必须要最大限度地去提升性能。

以太坊 2.0 将由 PoW 转向 PoS，利用分片和信标链解决性能和扩展性瓶颈。以太坊引 入智能合约，将互联网带入区块链时代。正是智能合约的资产发行功能直接创造了 2016-2018 年的币市大牛市。DApp 数量因此得到迅猛发展，而用户活跃度和用户体验 则依旧处于较为初级阶段，这跟以太坊以及其他区块链公链基础性能密切相关。按照其 创始团队的规划，以太坊的发展路线分为四个阶段，即：Frontier（前沿）、Homestead （家园）、Metropolis（大都会） 和 Serenity（宁静）。每个阶段都会通过硬分叉的方式 来进行升级过渡，而每个阶段的升级都是为了引入更多的特性和修复问题。以太坊 2.0 将有 PoW 共识机制转向 PoS 共识机制，核心的逻辑是在不可能三角中寻求新的平衡。

分片链是以太坊 2.0 网络未来可扩容性的核心特征，信标链是系统的中枢。在以太坊 2.0 规划中，信标链（Beacon Chain）是整个系统的中枢部分，通过权益证明 Casper 协议 （Casper 是整套系统的共识层，负责管理验证者，施行奖励和惩罚）并协调所有独立并 行的分片链（（Shard Chains）），通过交联（Crosslink）作为各分片的锚定点以实现跨分 片通信，并为分片提供最终确定性保证。根据以太坊 2.0 规范，信标链将支持 64 个分 片链，每条分片链上将有 128 个节点进行验证工作。分片是指：将某数据库（去中心 化数据库或其他类型数据库）中许多节点的数据处理职责分割开，允许同时进行交易、 存储和信息处理。分片理念与目前的以太坊主链模式完全不同，后者则需要每个全节点 对每一笔交易进行处理和验证。可以简单这样理解，目前的比特币或者以太坊都是基于 全网共识——对每一笔交易都进行全网见证，而为了提高性能，把整个网络分成一片片 区域，每个片内部进行独立处理有限的数据业务，而分片之间的沟通协调则通过信标链 来完成，从而带来性能的提升。这类似于将庞大的账本数据分散给多个服务器进行独立 处理以提升速度，然后通过类似中心流量系统（即信标链）将服务器之间进行互联沟通， 确保全网共识一致，账本能够有统一确定的结果。

分片以异步并行的方式提升了网络的吞吐量和效率，非常适合开放的分布式网络。分片 是将公链网络中的所有节点划分为不同的分组，每一个分组叫做一个分片。原本公链中 所有节点所做的任务是完全相同的，现在将任务进行分组，分配给不同的分片，各个分 片处理不同的任务。原来公链网络的性能瓶颈取决于网络中节点的性能，进行分片后， 单个分片内的节点仅需承担全网的部分工作，各个分片并行工作，从而提升整个网络的 承载能力。假设分片数为 n，则每个节点需要承担的的工作量为全网工作量的 1/n。同理， 全网容量也将变为原来的 n 倍。分片是区块链扩容最佳方案，它能在没有提高节点硬件 要求且没降低去中心化程度的情况下，实现网络性能和容量的大幅提升。目前，运行以 太网网络的每个节点都必须处理通过网络传输的每一笔交易。这使区块链具有很高的安 全性，因为每个区块有多少验证，但同时这意味着整个区块链只与其单个节点一样快， 而不是其各个部分的总和。在这个系统中，某些节点只会处理某些分片的事务处理，从 而允许在所有分片中总共处理的事务的吞吐量比单个分片完成所有主分支现在所做的工 作要高得多。与目前的比特币和以太坊的区块任务串行的工作方式不同，这种处理方式 跟边缘计算或者物流仓储节点的工作模式很类似，通过化整为零、异步并行来提升全网 的吞吐量和效率，非常适合开放的分布式网络。

信标链的主要职能和作用是为其自身和所有分片链管理权益证明协议，是系统的中枢神经和信号灯塔。信标链是分片系统的的中枢，解决了分片网络的一致性和跨片通信，为 系统提供最终确定性。具体分片内部的分散终端之间需要一套共识机制，而信标链可以 理解为分片系统的共识机制——为分片系统提供跨片通信、协议、价值交换等层面的共 识机制。信标链承担的其中一个职能是让验证者可以参与质押系统、替代矿工的角色而 成为链的构建者，从而很好地管理和服务验证者。信标链另一个职能是存储分片状态的 索引——信标链并不需要存储分片的具体交易信息。当前的以太坊区块链上存储了全网 交易的数据信息，但是信标链不同于当前的以太坊主链，它存储的是一系列经过哈希映 射的字符串——哈希运算的结果是唯一、不可逆的，源数据一个字符的改变都会产生不 一样的哈希值，但无法通过哈希值反推源数据。

在信标链中，验证者验证并签名交易，比如一笔转账交易，然后经过哈希变成一段字符 串，将这个字符串存到信标链中，此时这个字符串就代表了一笔交易的数据，这样做的 好处就是，不用深入探究这笔交易到底在哪个分片中发生依旧可以确保交易有效。分片 中的状态一旦发生改变（比如某个账户余额发生了丁点改变），验证者都会把这个变化汇 报给信标链。因此，信标链实时跟踪者分片的变化，也建立起了个分片间的联系与通信。 因此，分片间可以通过信标链来跟踪彼此的变化、实现分片间异步（即非实时）通信。

总之，信标链的主要职能和作用是为其自身和所有分片链管理权益证明协议，类似系统 的中枢神经，支撑和联系着分片更好地工作，具体主要管理验证者和它们的权益等 5 个 方面。信标链就像信号灯一样，指挥着系统的各种行为，存储着大量的认证数据；但依 旧去中心化的，如参与其中的验证者的投票行为是由验证者本身自己所决定的，信标链 是不能左右的。

以太坊 2.0 中，分片是借鉴了异步并行通信的思路来提示吞吐量和效率，信标链则类似 中枢神经和信号灯塔，为分片提供跨片通信和全网共识；由于哈希运算的特点，信标链 既不会存储分片的交易数据，又能够监督分片数据、防篡改，提供互信。

3.1 解决分布式智能的核心问题的启示：共识、隐私和监管

分片的思路类似边缘计算+异步并行网络，为分布式网络提供共识、账本价值和隐私保 护。一方面，分片解决了分散节点的组网问题，移动时代的终端可以方便根据需求进行 终端组网，分片内部的共识规则为分片内节点的智能自组织提供了基础平台；分片之间 的异步并行机制为网络带来足够性能的分布式和扩展性。另一方面，信标链则为全网共 识、跨片通信提供中枢机制，还有一层更有意思的是，信标链为监管和分片业务分离提 供了基础——信标链完全可以给监管开放接口，而不会干扰分片内部业务的数据隐私问 题。除了信息沟通之外，系统可以利用区块链这样的分布式账本实现终端之间的价值转 移，这是为系统引入了金融属性。

信标链为整个网络分片提供了中枢神经功能，使得分散的网络具备完整统一的共识与业 务逻辑。具体来说，当一些移动终端（无人车、无人机、机器人终端等）根据需求进行 自组网（也就是分片），分片内的指令控制逻辑则成为核心问题（终端之间怎么沟通协调 达成决策呢），这等价于分布式网络的共识机制——分片内部的指令控制则通过分片的共 识机制来解决，以免群龙无首。在分片外部，跨片通信、系统所有分片的一致性共识（信 息、价值传递）、监管接口都可以部署在信标链上。如下图，分布式系统可以全网同步工 作，也就是任务串行，也可以异步并行，前者的典型就是各类公有区块链（单链），后者 则是信标链+分片的工作逻辑。单链的各参与节点之间的对等关系，那么监管职能作为 其中的节点之一，业务节点则对监管是透明的，这带来了数据隐私的问题——例如比特 币网络，所有节点皆是见证人，所有节点皆可作为矿工，完成一个去中心化的账本；这 种模式对于当下是云中心模式对监管的挑战更大。信标链+分片的工作模式则能够解决 这种障碍：分片内部以单链模式工作以确保参与节点的互信、对等、达成共识，分片之 间的统一协调则由信标链来完成，监管可以作为节点部署在信标链上，分片内部的业务 数据对监管来说并非透明，但依旧可以追溯，满足监管需求。

3.2 分布式智能网络应用前景广阔、供应金融版权等领域已有应用雏形

分片更适合分布式开放的智能网络，助力智能终端快速组网、达成共识，协同工作。移 动时代，分散的网络终端可以根据需要随时随地组合分片，片内实现物理通信并不难，但如何控制与管理分片内的协议层、应用层甚至是价值交换，使其在处理任务时按照规 则达成共识并受监管，这是非常重要的——因为在智能不断演进的今天，规避终端作恶 也越来越成为现实需要。分片内终端可以通过某种区块链共识机制完成内部的决策，而 跨片通信与分片监管则需要通过信标链完成。

信标链实现业务数据和监管分离的特性上，在供应链金融中有典型的应用需求。这种对 监管与业务数据分离的需求是非常普遍的，毕竟任何企业或个体都不愿意自己的隐私数 据完全透明地暴露给其他节点。这类痛点在供应链金融中尤其突出——企业的经营数据 保密性需求很强，金融机构又担心企业经营数据的真实性，行业提出了类似信标链的解 决思路。易见股份推出的可信数据池，类似信标链的思路：企业端采用自己控制下的可 信数据池（上链），这是为了企业对自己的隐私数据自主可控，企业外部设有审计链，审 计链和可信数据池之间有逻辑映射，为监管和银行提供接口，以证明企业业务数据真实 不篡改，同时确保了企业数据隐私。类似的案例还有北京完成的首个利用区块链存证的 判决。2019 年 4 月 9 日北京互联网法院首个采用“天平链”证据的判决出炉，此次案件 涉及版权侵权，区块链电子存证作为此次判决的关键证据。电子证据由于易变性、易改 无痕等特点，导致涉网案件存证难、取证难、认定难。因此，北京互联网法院于 2018 年 9 月 9 日就建设了首个由互联网法院主导建立、产业各方积极参与的电子证据开放生 态平台——天平链，以解决电子证据存证难、取证难、认定难的问题。而天平链并不直 接记录版权、证据信息本身，而是记录哈希值。当然，这些简单的场景中只需要哈希运 算就能够解决相当的问题。

开放的分布式智能网络未来应用前景十分广阔。可以想象如下场景：

1、某人乘坐无人车堵在路上，这时候恰巧 TA 很渴，于是用随身携带的终端（比如手机） 下单买了一瓶 TA 喜欢的饮料，无人机根据他的位置派送到车附近，这时候无人机需要 与车进行通信——而不能强求无人机与车恰巧是在同一个云平台厂商控制下，这时候分 布式智能网络就十分必要的，来解决无人机与车之间的通信与协调。尤其是在一些十分 紧急的情况下，例如，乘车人需要的是某类救急的药物。

2、停车场内部停车，无人车之间的通信协调是十分必要的，可以现场组合一个分布式分 片网络，以某种方式（比如随机）来分配停车位，避免车位冲突。

3、一些特殊病患在突发急性病时，穿戴设备需要迅速联系附近的无人车提供服务，送到 最近的医院抢救，不仅需要解决信息数据沟通层面的问题，还涉及账户支付的问题。

…

在大量的终端点对点通信过程中，我们还需要重视数据价值和 AI 算法的演进，终端产生 大量的数据以及终端所具有的的智能，使得终端之间的数据价值共享和 AI 算法协同演进 成为可能。

3.3 物联网和区块链服务网络迎来新机遇

考虑到分布式智能在物理组网方面的基础需求，将催生相关基础网络服务。市场一直期 待区块链的落地应用，而我们认为物联网与区块链有着天然的联系，未来“区块链+物 联网”将成为标配。2019 年 10 月 15 日，由国家信息中心牵头，中国银联与中国移动 等将共同发布区块链服务网络(BSN)。目的是要做成全行业一致认可、开放包容、业务 创新、技术先进、标准完善的国家级区块链服务基础设施。BSN 平台不聚焦业务本身， 它是聚焦在技术底层，为大家提供真正的基础设施；其组成比较简单，把中国移动全国 各地的云资源用区块链的方式串在一起，给想用区块链的服务方、应用方、开发方提供 低成本的基础设施服务。相应的开发者可以在网络上发布自己的应用，业务方有自己的 业务需求理论上也都可以使用这样的网络。12 月 1 日，首届区块链服务网络合作伙伴大 会暨区块链服务网络助力社会治理和城市大脑下城平台试点启动仪式在杭州下城区举行。 会上，区块链服务网络（BSN）助力社会治理和城市大脑下城平台试点正式启动，同时 宣布区块链服务网络（BSN）全球运维中心和合作伙伴大会永久会址落户杭州。

终端的智能化程度提升助推分布式智能演化，物联网终端模组迎来新的发展空间。正如 前文提到的，分布式智能的一个现实推动是终端的智能合程度不断提升，随着分布式 AI 的快速发展，终端的算力、硬件构架、智能化和独立性将发生明显的变化，这是将边缘 计算下沉到最远终端。因此，为适应新场景下的物联网智能终端模组将迎来新的发展空 间，物联网终端的将不再是简单的传感器和数据采集，而是越来越发挥其终端的算力、 算法优势，解决多场景下的应用需求。

企业共同发起区块链模组联盟，打造智链未来。去年 10 月 24 日，政治局会议定调将区 块链作为核心技术自主创新重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。12 月 25 日，由联通物联网和万向区块链联合主办的“物联网+区块链联合创新中心 2019 行 业生态沙龙”在南京举行。国内主流物联网接入通信产品和服务提供商也积极响应行业 需求，11 家国内企业共同发起了区块链模组联盟，将共同致力于端到端区块链技术的 自主研发，以及丰富行业场景的应用探索，在 5G 时代真正实现“智链未来，万物生长” 的愿景。这 11 家公司分别是广和通、移远通信、美格智能、有方科技、芯讯通、高新兴物联、移柯通信、利尔达、上海域格、矩阵元和摩联科技。除此之外，万向区块链、 联通物联网及国科诚泰还宣布共同打造智慧畜牧公共服务生态平台，新融农牧科技为首 批示范合作伙伴。

物联网智能终端数据上链为最迫切需求。此前不久，美格、移远等企业就已发布了全球 首批多款区块链模组。作为区块链和物联网融合创新的重要抓手，区块链模组将大大简 化行业客户基于物联网设备的“区块链+”应用试点，在原有物联网设备数据上云业务 的同时，快速改造实现物联网设备数据的上链业务。行业客户可以更多地聚焦在如何依 托区块链能力在行业场景上实现商业模式创新。作为最直接的数据产生源，物联网终端 数据上链是最为分布式智能的最基础要求，物联网与区块链、智能 AI 的对接成为硬件构 架的最基础变化，随着应用场景的不断丰富，物联网行业将迎来新的场景和需求。

综合以上分析，我们建议

物联网模组供应商：移远通信、广和通、美格智能、有方科技、高新兴、移柯通信 （839956.OC）、利尔达（832149.OC）等；

政务场景、智慧城市：易见股份、东港股份、安妮股份、远光软件、华宇软件、浙商银 行；

运营商：中国联通。

（报告来源：国盛证券）

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