数字孪生背景下的区块链：一项综合性调查

《ACM Computing Surveys》：Blockchain in the Digital Twin Context: A Comprehensive Survey

数字孪生（DT）与区块链（BC）融合技术通过高精度建模和实时优化，有效解决跨平台互操作、延迟、安全及多模态建模难题。研究分析BC-DT架构的拓扑设计、功能模块及工业级应用，探讨其在物联网、车联网、AI、5G等产业4.0技术的集成应用，并总结技术挑战与未来方向。

　　

摘要

数字孪生（DT）技术通过高保真建模和多维仿真，将物联网（IoT）、通信网络和传感器系统整合在一起，实现了物理对象的动态映射和实时优化。然而，DT的发展仍面临诸多挑战，包括跨平台互操作性的限制、实时场景中的过高延迟、分布式部署中的安全漏洞，以及准确建模多模态系统的复杂性。区块链（BC）提升了DT在各种应用中的安全性和功能范围。本调查首先介绍了BC和DT的核心原理，然后探讨了它们整合的合理性和优势。从数据中心的角度出发，我们研究了基于区块链的数字孪生（BCDT）如何增强数据存储、安全交换、隐私保护和系统互操作性。进一步探讨了BCDT系统的架构，涵盖了网络拓扑、功能模块、平台设计以及代表性原型，为实际应用提供了见解。此外，我们还研究了BCDT如何支持关键工业4.0技术的融合，包括物联网、车辆网络、无人机系统、人工智能、联邦学习、5G移动网络和软件定义网络。文中重点介绍了基于工业级质量的BCDT的应用，为后续研究奠定了坚实的基础。最后，分析了BCDT面临的挑战，并对BCDT领域的进一步研究提出了一些积极的建议。