紫金山实验室：区块链赋能6G移动通信白皮书（2021）（44页）.pdf

1、 区块链赋能 6G 移动通信白皮书 体系架构与技术原理 第五届未来网络发展大会组委会 2021 年 6 月 目录 - I - 摘要 当前，5G 网络已开始商业化部署，6G 移动通信研究全面启动，6G 无线网络将容纳海量异构设备和基础设施，全面提升频谱、计算、存储等各类资源的利用效率和安全性。然而，移动通信系统的持续演进面临一系列信任危机与挑战，诸多信任相关问题在当前无线网络设计中被忽视。 区块链作为近十年来兴起的一项创新技术， 为解决此类问题提供了极具前景的思路与方案。 区块链具有分布式、透明性、匿名性、不可篡改性、可追溯性、可扩展性等特点，能够在不同网络实体间建立协作信任， 促进无线网络高效

2、资源共享、 可信数据交互、 安全接入控制、隐私保护、数据追踪、身份认证和信息监管，为 6G 移动通信提供了全新演进方向。本文主要研究区块链赋能 6G 移动通信技术，首先简要介绍了区块链基本原理，并全面调研了目前区块链在无线通信领域应用情况。本文提出了面向 6G 可信移动通信新型网络体系架构区块链无线接入网（B-RAN） ，旨在实现区块链与无线通信深度融合，打破“人-机-物-网”之间的信任壁垒，提升无线网络效率与安全性。本文阐述了 B-RAN 框架的关键要素，如共识机制、智能合约、可信接入、数学模型、跨网络协作及共享、数据追踪及审查、人工智能等，并展示了 B-RAN 原型设计与初步实验结果。 区

3、块链赋能 6G 移动通信：体系架构与技术原理 - II - 目录 摘要 . I 目录 . II 一、简介. 1 二、区块链原理 . 5 2.1 基本概念 . 5 2.2 共识机制 . 6 2.2.1 基于证明的共识机制 . 6 2.2.2 基于投票的共识机制 . 7 2.3 智能合约 . 8 2.4 潜在风险 . 8 2.4.1 替代历史攻击 . 8 2.4.2 自私出块攻击 . 9 2.4.3 密码分析攻击 . 9 2.4.4 无利害攻击 . 9 2.4.5 传统网络攻击 . 10 三、区块链赋能移动通信 . 11 3.1 资源共享 . 11 3.1.1 频谱共享 . 11 3.1.2 计算

4、与存储 . 12 3.1.3 基础设施和设备 . 12 3.1.4 网络切片 . 12 3.2 可信数据交互 . 13 3.2.1 身份可信度 . 13 3.2.2 数据真实性 . 13 3.3 安全接入控制 . 14 3.3.1 设备接入 . 14 3.3.2 系统接入 . 14 3.3.3 数据接入 . 14 3.4 隐私保护 . 15 3.4.1 身份隐私 . 15 3.4.2 数据隐私 . 15 3.5 溯源、认证与监管 . 15 目录 - III - 3.5.1 溯源 . 16 3.5.2 认证 . 16 3.5.3 监管 . 16 四、6G 区块链无线接入网（B-RAN） . 17

5、 4.1 B-RAN 简介 . 17 4.2 共识机制 . 19 4.3 智能合约 . 20 4.4 可信接入 . 21 4.5 数学模型与表征 . 22 4.6 跨网络协作及共享 . 23 4.7 数据追踪及审查 . 25 4.8 人工智能 . 26 4.9 原型设计 . 27 4.10 实验结果 . 28 五、结论. 30 致谢 . 31 参考文献. 32 一、简介 - 1 - 一、简介 过去数十年中， 随着无线设备数量迅速增加， 无线数据流量的指数级增长1，第四代（4G）移动通信系统容量逐渐趋于饱和，也加速了第五代（5G）移动通信网络的全球研发2。5G 采用了超密集网络（UDN）3, 4

6、、大规模多输入多输出（MIMO）5、 毫米波 （mmWave） 通信6, 7等多项关键技术以实现高达 20Gbps 的数据速率、百万设备每平方千米的连接密度和毫秒级的端到端时延。从 2020 年起， 5G 网络业已在全球范围内开始商业化部署以提供增强型移动宽带 （eMBB） 、大规模机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（uRLLC）服务，相关技术已经标准化通用化。 目前， 第六代 （6G） 无线通信的研究已正式启动， 旨在满足 2030年及未来的无线通信需求。有关 6G 愿景的初步研究已基本达成共识8-10，6G 将通过地面、 卫星、 海上和无人机 （UAV） 通信提供全球信号覆盖， 充分