NIST：区块链为智能制造提供了安全性和可追溯性

美国国家标准与技术研究所(NIST)的工程师们需要一种使用数字线来保护智能制造系统的方法，因此他们转向了行业的新生事物——区块链。

根据一份新的NIST报告，以支持比特币和其他数字货币而闻名的安全系统不仅提供了制造数据的防篡改传输功能，而且对其用户也产生了同样有价值的东西，向生产过程中的所有参与者跟踪这些数据。该报告的作者之一、NIST机械工程师Thomas Hedberg说：“因为区块链给了我们两种能力，我们可以在数字制造网络中建立可信度。”

区块链在十年前首次用于比特币，它是一个可扩展的记录列表，每个记录或块都包含代表网络成员个人事务的数据。每个块由数据集、时间戳、密码散列(充当“网络安全指纹”的算法)和前一个块的散列组成，从数学上将两者连接在一起。因此，链中的每个块都连接到后面的块和前面的块，并一直回到原来的事务(称为成因块)。这意味着，任何块中包含的信息都不能被更改，除非更改所有后续的块，并通知网络中的记录员已经发生了恶意操作。

数字主线是用来取代二维设计和制造信息，即我们知道的蓝图，传统上指导一个产品的生产生命周期。然而，它要求人类在每一步中解释、翻译、重新输入和传输数据。使用数字主线方法的进程依赖于一组三维的、数字化的指令，这些指令可以从头到尾进行电子交换和处理，从而节省了时间、金钱和人为错误的风险。因为这个过程中的步骤是按时间顺序排列的，就像金融交易一样，区块链非常适合于为数字主线网络提供与加密货币相同的保护。

NIST的副研究员和计算机科学家Sylvere Krima，也是报告的主要作者，说:“换句话说，如果我是一家为某一产品制造零件的制造商，而我从流程上游的设计师那里收到了该部分的规格，区块链确保我能够信任来自该产品的数据，这正是他或她发送的信息，并且在传输过程中没有受到干扰，由于该链具有抗篡改能力，并且块具有时间戳，因此区块链是在产品生命周期内任何时刻验证数据的可靠解决方案。”

Hedberg、Krima和合著者Allison Barnard Feeney在他们的报告中描述了智能制造面临的潜在数字威胁，如产品数据被盗、篡改和腐败。然后，他们展示了区块链是如何帮助揭示并阻止这些威胁的，而这些威胁在制造过程中每一个都会产生灾难。

Hedberg说：“例如，我们给出了一个例子，一个设计师将产品数据发送给一个制造商，后者必须将更新后的数据传输给另一个制造商，以便进行进一步的产品处理。如果一个数据盗贼，一个我们称为‘坏演员’的人，从制造商1抓取文件，并试图把伪造的数据文件发送给制造商2以掩盖他的罪行，那么制造商2就会知道出了什么问题，因为真正的文件的区块链指纹不会在那里。”

NIST报告还详细介绍了统一建模语言(UML)中的代码和语句，这是计算机建模的标准化系统，成功地将区块链应用于智能制造网络是必要的。Krima说：“按照我们的参考信息模型，用户将能够对其块内的所有内容进行身份验证：数据从哪里来到哪里去，谁在执行数据交换，什么时候进行交换，交换什么，以及交换是如何进行的。”

“这个参考模型的目标是确保智能制造的数字主线安全，同时加强生产伙伴之间的协作和建立信任，”Hedberg说。

为了进一步说明区块链对智能制造的价值，第二份NIST报告介绍了三个不同工业部门的案例研究，即添加剂制造、自动车辆和制药三个部门，展示了网络安全和可追踪系统将如何为每个部门工作。