分布式分类帐技术在再生电池价值评估中的应用

中国联通和万向集团生产由GSMA支持 关于中国联通 关于GSMA 中国联合网络通信集团有限公司,Ltd.（“中国联通”）是唯一在纽约，香港和上海证券交易所上市的中国电信运营商。连续十年入选《财富》500强，2018年排名第273位。中国联通拥有覆盖整个中国并连接世界的现代化通信网络。它一直在积极推进基于宽带的固定和移动网络的发展，并为广大用户提供全面，高质量的信息和通信服务。中国联通于2019年4月23日正式发布了5G的品牌标识——‘5G’，聚焦于‘走向未来’的主题。 GSMA代表了全球移动运营商的利益，将750多家运营商与更广泛的移动生态系统中的近400家公司联合在一起，包括手机和设备制造商，软件公司，设备提供商和互联网公司，以及邻近行业的组织。GSMA还每年在巴塞罗那、洛杉矶和上海举办业界领先的MWC活动，以及Mobile360系列区域会议。 有关更多信息，请访问GSMA公司网站www.gsma.com。在Twitter上关注GSMA：@GSMA。 有关更多信息，请访问中国联通官方网站http://www.chinaunicom.cn。 关于万向集团 万向集团由鲁冠球于1969年创立。最初只是一个小型的农机修理厂，经过50年的发展，现在是一个收入超过1000亿，利润超过100亿的国际多元化集团。万向集团是行业内的龙头企业之一，其主要业务是汽车零部件制造和销售。1999年，万向集团开始。 涉足清洁能源产业，包括电池、电动汽车、天然气发电、风力发电等产业并取得巨大成功。 Introduction GSMA物联网计划由运营商指导小组授权，目的是使物联网在整个生态系统中更加成功。GSMA物联网计划今年（2019-2020年）的任务之一是确定总体上结合区块链或分布式账本技术（DLT）的好处和机会。在本文档中，物联网（IoT）采用了分布式分类帐技术的名称，通过启动相关的工业区块链概念验证（PoC）来评估这些技术及其优势。在GSMA物联网计划下，中国联通网络技术研究所（CUNTRI）与万向研究所（WXRI），万向区块链和GSMA共同发起了PoC，以评估DLT在物联网场景中的应用。PoC的具体应用场景为DLT应用于新能源电池价值评估。 区块链和分布式分类帐技术被广泛认为是一种重要的新平台能力，可以彻底改变关键流程，特别是在不同组织的利益相关者参与或感兴趣的情况下。分布式账本还通过为存储的数据提供不变性来为这些过程增加置信度,以及通过结合强加密技术和确定跨多个节点复制或分布的账本的一致性的强方法来增加关于数据真实性的置信度。中国联通、万向研究院和万向区块链都有与中国工业企业合作的雄心，帮助这些企业部署区块链/分布式账本解决方案。 本文档描述了在多个组织中建立区块链/分布式账本网络的过程。它可以作为那些想要建立区块链部署的企业的参考，也展示了中国联通和她的合作伙伴可以为交付多组织区块链/分布式账本网络添加的经验。 本次PoC配置了7个节点，万向研究院设置了4个节点（包括1个创世节点），万向区块链设置了1个节点，CUNTRI设置了2个节点。 区块链技术由万向区块链提供。应用场景和业务需求由万向研究院提供。整体技术方案由万向研究院和中国联通网络技术研究院共同确定。联通网络技术研究所对PoC系统的性能进行了评估。GSMA提供必要的DLT技术建议和POC项目管理。 1.PoC的主要发现 1.1DLT具备业务运营的基本条件 在PoC中，创建分布式账本节点的过程很简单，包括三个步骤： 1.生成证书；2.创建节点;3.在运行新创建的节点时，将节点添加到DLT（分布式账本技术）节点列表中。整个操作仅需大约一个小时。 这个PoC使用的DLT平台需要一个小时的部署时间,具备了业务运营的基本条件,为了具备运营商层面的业务能力,还需要考虑防火墙设置、平台打补丁、监控、节点网络管理等,这些都是这次PoC没有涉及的。 需要说明的是,实现上述三个步骤的前提是提前准备好DLT节点的部署环境,本文第五章给出了本PoC中节点的实际部署环境的示例。 1.2网络性能对节点共识效率起着重要作用 在PoC中，观察到一些节点被认为是正常创建块，但很少参与共识。为了方便表达，我们将很少参与共识的节点称为“钝节点”，将参与共识概率高的节点称为“敏捷节点 通过对部署环境参数的比较,发现在节点在计算能力和存储容量上具有绝对优势的情况下,仅仅因为网络速度的差异,节点就有可能成为“钝节点”。因为在达成共识之前，节点之间需要进行大量的数据交互，包括交易信息、区块同步、共识信息等。网络速度慢意味着节点在块同步、共识和获取新交易信息的过程中花费更多的时间。耗时的结果是节点处理速度较慢，几乎没有机会参与共识，从而成为“钝节点”。 在每个共识中，“敏捷节点”之间达成共识的速度比“敏捷节点”和“慢节点”之间达成共识的速度更快。如果分布式计费系统中超过三分之二的节点是“敏捷节点”，那么“敏捷节点”将比“慢节点”更早达成共识。在此PoC中，CUNTRI节点的网络速度远低于WXRI节点，因此它很少参与共识而成为“钝节点”（只有当一个或某个“敏捷节点”下降时，CUNTRI节点才有机会参与共识）。 通过对部署环境参数的分析,发现在节点在计算能力和存储能力上具有绝对优势的情况下,仅仅由于网络速度的差异,节点就有可能成为“钝节点”。因为在达成共识之前,节点之间需要进行大量的数据交互,包括交易信息、区块同步、共识信息等等。网络速度慢意味着节点在块同步、共识和获取新交易信息的过程中花费更多的时间。耗时的结果是节点处理速度较慢，几乎没有机会参与共识，从而成为“钝节点”。 在每个共识中，“敏捷节点”之间达成共识的速度比“敏捷节点”和“慢节点”之间达成共识的速度更快。如果分布式计费系统中超过三分之二的节点是“敏捷节点”，那么“敏捷节点”将比“慢节点”更早达成共识。在此PoC中，CUNTRI节点的网络速度远低于WXRI节点，因此它很少参与共识而成为“钝节点”（只有当一个或某个“敏捷节点”下降时，CUNTRI节点才有机会参与共识）。 1.3.超越网络连接对运营商的潜在服务机会 发现节点在运行过程中会产生大量的日志文件，会导致磁盘存储满，如果本地磁盘不够大和/或事务数较多，会导致本地磁盘溢出。 在PoC中，节点采用MPT（MerklePariciaTrie）数据结构，并通过LevelDB本地存储数据。LevelDB存储引擎受到本地磁盘大小的限制。当业务量增加时，数据膨胀，区块链的不变性加剧了。尽管使用分布式数据库/分片可以提供帮助，但业内大多数区块链平台都面临类似的问题。MPT实现了轻量级客户端和数据可追溯性，在性能方面，MPT状态不变性有一个天然的缺点，流程保证了极端的可证明性和可追溯性，但在性能和可扩展性上有一定的妥协，所以如果采用MPT，建议定期清理磁盘空间，及时删除过期日志。 为了解决磁盘溢出，后来PoC使用了AMDB（AdvancedMassDatabase，高级海量数据库），数据读写请求不经过MPT，而是直接访问存储，也可以分布在多个MySQL数据库实例上，结合缓存机制，存储性能相比基于MPT的存储有很大提升。 基于这种观察，对于运营商来说，与区块链平台提供商合作，为客户提供服务，包括但不限于区块链平台日志文件大小监控、日志文件迁移以及存储和网络资源支持，可能会有很大的市场机会。 2.应用场景介绍 “可再生”(也称为“绿色”或电动)能源车辆是近年来的重要趋势。可再生能源汽车的发展越来越受到人们的关注。随着政府和个人对环境保护的重视，环境保护是一个日益受到关注的话题。在国家政策的鼓励下，中国的可再生能源汽车市场蓬勃发展。新能源汽车的主要零部件和动力电池需求量很大（动力电池包括电池、模块、包装等。).同时，电池生产对原材料的供应和需求也意味着相关废料的使用越来越多，这意味着电池回收和再利用是议程上的重要议题。据估计，仅在2025年，就有约1亿千瓦时的锂电池进入汽车市场，其中汽车平均配备20千瓦时的电池，根据目前中国电动汽车的发展速度，预计到2025年年产量将超过500万辆汽车。因此，企业应对电动汽车后市场，促进从电动汽车中取出的“退役”电池的合理回收和再利用非常重要。 目前，由于电池的未知状况，电池回收或再利用的主要成本是基于测试电池模块的性能。电池回收/再利用企业需要大量的人力、物力、测试设备和财力来评估电池模组的残值。已经了解到,评价电池的回收或再利用价值的主要参数是电池在出厂时已经经受的充放电次数以及电池在从出厂和进入的期间已经经受的充放电次数。回收/再利用设施。目前，任何与充电/放电循环相关的记录都由电池制造商和新能源公司/充电桩公司存储。因为没有权威和自动化的系统来记录电池充电/放电数据,所以缺乏对电池回收公司的任何记录的信任,因此处理“退役”电池的成本。 超过了应有的水平，导致效率和效率较低的再利用和回收市场。旨在通过该概念证明,可以证明可以维护可信赖的记录,以提供电池使用记录的真实性的独立证明,由DLT的不变性认可。使用这两个可信参数(i.Procedres.电池充/放电数据），在不通过复杂的电池模组性能测试的情况下，评估电池的回收或再利用价值，从而降低电池回收成本。 3.PoC中的节点部署 3.1.PoC的节点 在PoC中，由7个节点建立一个联盟区块链，如图1。每个节点可以基于联盟区块链技术参与数据共识，计费，数据验证（用于存储在DLT上的数据）和其他相关活动。WRI可以基于存储在DLT上的加密哈希数据来验证“链下”电池充电/状态信息的正确性。 3.2.节点部署流 概念验证项目使用DLT（分布式分类帐技术）使企业数据可追踪和“防篡改”。我们已经建立了一个基于开源框架的“区块链”来存储“检查”信息，这些信息可用于验证部署在电动汽车中的电池模块的外部存储信息。由于这个项目是为私人组织设计的，每个链上的节点通常都有一个与之相对应的实体组织，只有经过特定授权才能加入和退出网络，每个组织都可以与相关利益结盟，共同维护区块链的健康运行。因此，这次建立的区块链类型是一个财团区块链。区块链由三方运营，即万向研究院。5，中国联通网络技术研究所和万向区块链6. 开源框架支持Raft和PBFT（实用拜占庭容错7)consensusmechanisms,bothofwhichenableconsortiumblockchainsandPBFThasbeenusedinthiscasestudy.AsoutlinedabovePBFTrecommendedthatthetotalnumberofnodesn>=3f+1(where,frepresentsthenumberofpotentially'eval'8). 4.创建一个联盟区块链 4.1创建创世纪节点 部署联盟区块链的第一步是配置和运行“起源节点”。如上所述，起源节点维护有关组成联盟的其他节点的成员信息。如果有超过三分之二的节点表现诚实，网络可以容忍起源节点的中断。 本项目的起源节点由万向研究院部署，经各方协商同意。 4.2部署系统合同 体系契约是PoCDLT平台的重要特色。它是一组内置的智能合约。系统合同由所有成员达成共识，以控制链条的运行策略。使用隐式节点管理合同和机构证书合同来实现节点的添加或删除。节点管理合同和机构证书合同是支持联盟模型的两种系统合同。一旦部署和启用，通常，系统合同将不会更改。如果必须更改或更新系统合同，首先需要获得网络中所有节点的批准，然后更新配置文件中的systemproxyaddress字段，然后重新启动。 4.3创建其他节点 区块链的节点共享同一个Genesis区块文件(genesis.json)和根证书公钥文件(ca.crt)。部署额外节点的过程与部署原始Genesis节点的过程非常相似。主要区别在于，对于非Genesis节点，不需要创建/修改Genesis.json或Genesis节点生成的公钥certicate(ca.crt)。