區塊鏈技術在移動智能終端信息安全方面的應用

吳創南

摘要：現代經濟中，信用已經成為一種資本并作為生產要素參與社會資源的分配，因此信用信息的經濟價值很快被不法分子盯上，其最終的結果是個人信用信息的泄露導致的財產損失數額也越來越大。為應對信息泄露（以及隱私竊取）人們往往先求助法律，希望通過法律條文的約束減少信息泄露，但是這種方式存在很大的局限性，比如求證困難、經濟損失難以精確估量等。因此人們不得不求助于信息安全技術，最具代表陛的就是區塊鏈技術。區塊鏈技術由于具有安全性高、體系完善、共享性強（即自動對賬、自動結算和自動清算的功能），因而在移動智能終端信息安全方面的應用越來越廣泛和深入。本文主要立足于信息安全的角度，對于區塊鏈技術的概念和優勢進行介紹，結合現有移動智能終端信息安全方面的常見問題，提出一個基于區塊鏈技術的移動智能終端信息安全方面的通信方案，能夠切實保證用戶的通信安全和隱私數據的存儲安全。

關鍵詞：區塊鏈技術;移動智能終端;信息安全;通信方案

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）15-0071-02

隨著移動智能終端技術的發展，移動智能終端功能也越發強大和便利，比如百度云盤的使用將人們從外設存儲設備中解放出來，移動支付技術的普及使人們買東西不用再攜帶大量現金和銀行卡等。人們在享受移動智能終端帶來便利的同時，也無時無刻也在承擔著信息安全問題帶來的風險，比如信息泄露、銀行卡被盜刷、信息資源被盜用甚至被網絡詐騙誘導等，這些風險威脅著我們的個人信息、威脅著我們通過移動終端相互往來的朋友、威脅著門的財產、甚至威脅著社會。移動智能終端之所以存在這些風險，一方面是由于犯罪分子的信息技術增強，能夠破解移動智能終端的安全措施，另一方面在于傳統的移動智能終端間的通訊采用的是中心化模式，所有的信息都要經過服務器的處理、存儲以及轉發，因此一旦服務器被黑客攻破，那么就會造成數量龐大的信息泄露。因此有必要對傳統的移動智能終端的架構進行升級和改進，于是區塊鏈技術便營運而生了。

1移動智能終端信息安全的隱患和問題

移動智能終端的安全隱患和問題，以及目前手段解決這些問題的局限性，是對區塊鏈技術應用于移動智能終端信息安全領域的必然需求。

首先，密碼安全性差。傳統的移動智能終端安全驗證方法通過密碼（有的利用手機驗證碼）的方式，而常用密碼（比如123456或者身份證后六位）很容易被破解;另外，在手機和身份證件同時遺失的情況下，不法分子很容易通過短信驗證碼的方式竊取用戶信息，盜刷銀行卡;而且人們使用的移動智能終端在信息傳輸過程中也會包含他人的信息，因此容易造成他人的信息安全隱患。

其次，收發缺少審核。人們在享受移動智能終端收發文件的便捷的同時，很少關注所收發信息本身的安全性，而目前的移動智能終端系統也缺少對信息安全（尤其是木馬病毒）的審核機制，因此移動終端設備很容易被黑客入侵。就算有的移動智能終端裝有殺毒軟件（包括防火墻），但是目前的殺毒軟件對智能終端本身的運行速度影響偏大，導致設備運行速度減慢，所以很多人在運行終端程序的時候（尤其是安裝卸載應用程序時），不得已把殺毒軟件（包括防火墻）關閉。

再次，安全補丁滯后。目前的移動智能終端信息安全采用的是被動防御機制，也就是根據現有風險研發對策補丁，通常安全補丁比風險滯后1-3個月時間，這就造成了危害和防范措施之間的時間差，在這段時間差內，所有的移動終端所有的信息都處于風險敞口之下。

最后，信息追溯性差。目前的信息傳輸除包含信息內容本身以外，還包含收發信息者的信息（比如IP地址，設備信息，DNS等等），如果在信息傳輸過程中被人利用信息攔截裝置攔截復制，就很有可能造成風險，特別是無線路由被廣泛使用的今天，無線路由密碼很容易被破解。而網絡設備本身以及移動信息終端本身無法通過信息追溯發現這些問題，有的就算能夠追溯，但是違法者通過IP地址隨機分發軟件也能夠產生錯誤的追蹤IP信號，因此傳統的移動智能終端的信息追溯性較差。

2區塊鏈技術概述

2.1區塊鏈技術基本原理

區塊鏈源于比特幣，因此區塊鏈的產生過程就是比特幣的產生和發展過程。從2008年11月“比特幣”基本框架誕生到2009年1月比特幣區塊鏈的誕生，前后只經歷了短短三個月時間，發展非常迅速。從字面意思來說，區塊鏈（blockchmn）由數據棧（block）和數據鏈（chain）組成，因此它具備串聯傳輸和并聯傳輸兩種優點;而從本質上來說，區塊鏈是一個基于對等網絡的分布式數據庫系統，是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術的新型應用模式。信息生態不在由獨立的信息組成，而是由帶有時間戳的數據存儲單元先構成區塊，然后區塊按照時間順序鏈接成區塊鏈所組成。區塊除了信息本身和收發雙方的基本信息外，還含有信息校驗的哈希值（hash），正是由于哈希值的存在，保證了信息傳輸的安全和可追溯性，而區塊鏈本身的非中心化結構，保證了信息傳輸的效率。

2.2區塊鏈技術的特征和優勢

區塊鏈的特征包括：（1）開放，共識，任何人都可以參與到區塊鏈網絡，每一臺設備都能作為一個節點，每個節點都允許獲得一份完整的數據庫拷貝。節點間基于一套共識機制，通過競爭計算共同維護整個區塊鏈。任一節點失效，其余節點仍能正常工作;（2）去中心，去信任，區塊鏈由眾多節點共同組成一個端到端的網絡，不存在中心化的設備和管理機構。節點之間數據交換通過數字簽名技術進行驗證，無須互相信任，只要按照系統既定的規則進行，節點之間不能也無法欺騙其他節點;（3）交易透明，區塊鏈的運行規則是公開透明的，所有的數據信息也是公開的，因此每一筆交易都對所有節點可見。由于節點與節點之間是去信任的，因此節點之間無須公開身份，每個參與的節點都是匿名的;（4）不可篡改，可追溯，單個甚至多個節點對數據庫的修改無法影響其他節點的數據庫，除非能控制整個網絡中超過51%的節點同時修改，這幾乎不可能發生。區塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學方法與相鄰兩個區塊串聯，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生。

2.3區塊鏈的工作流程

（1）新交易的用戶隨機生成私鑰，私鑰經過加密算法生成公鑰。私鑰用戶自己保留。（2）公鑰通過P2P網絡傳播分發到區塊鏈中。（3）相鄰節點可以通過校驗公鑰（哈希值）進而對信息的完整性、安全性以及不可篡改性進行確認。（4）若相鄰接節點驗證有效，則繼續通過P2P網絡傳播向下一節點轉發，直至交易完成，然后將交易信息進行全網廣播。與此同時區塊鏈系統將一定時間段內的交易信息連接成一個區塊。

3基于區塊鏈技術的移動智能終端安全通信方案

3.1基于區塊鏈的安全通信方案的制定

方案架構主要分為四層，下面分別說明：

（1）應用層。應用層主要由數據發布、權限管理、數據共享等功能模塊組成，主要負責應用程序界面上的操作，是用戶直接面對的層級;

（2）激勵層。激勵層由發行機制和分配機制組成，主要負責數據的分發和網絡資源的分配，是信息傳輸到區塊鏈前的準備層;

（3）共識層。共識層也叫競爭層，即節點間基于一套共識機制，通過競爭計算共同維護整個區塊鏈。共識層的核心是DPOS（Ddegmedpr00fof～ake），即委托權益證明機制，本質上是一種共識算法，主要用于選拔優秀的節點處理任務，這種動態選擇機制，優勝劣汰，有助于共同維護網絡的安全、健康和發展;

（4）網絡層I。網絡層I由驗證機制、傳播機制，P2P網絡組成，主要負責傳播機制的選擇和信息的初步驗證，該層是信息傳輸的基礎層級;

（5）網絡層II。網絡層II是區塊鏈的本體，由數據區塊、時間戳、鏈式結構、非對稱加密、哈希函數以及merkle樹組成，主要負責區塊鏈的生成、維護、信息安全和追溯，該層是信息傳輸的高等層級。

3.2對區塊鏈的移動智能安全通信方案的評價

（1）優勢。首先，提高了信息安全性，區塊鏈本身的加密技術的加持，使得信息傳輸更加安全;其次，增加了可追溯性，由于時間戳和鏈式可追溯結構的存在，使得信息追溯成為可能，并且由于從事信息攔截的犯罪人員無法進入于可追溯結構內，因此信息追溯間接增強了系統的安全性;再次，提高了系統的效率，這主要是由于共識層的存在，信息傳輸處理任務不再是隨機分發或者指定，而是引入競爭機制選擇最有效率的、最安全的節點進行信息傳輸和處理;最后，提升了系統防御的及時性，由于區塊鏈的非中心化結構，導致系統中的某個節點出現風險，都能夠馬上自行關閉，而不會影響到其他節點乃至整個網絡的安全。

（2）局限性。首先，生成區塊的時間過長，目前大約需要10分鐘時間，在一定程度上影響了信息傳輸的效率;其次，區塊鏈內的數據量會急劇增大，系統的負載過大，這主要是由于系統中設備數量和交易信息增多后，區塊鏈中保存的數據量也相應增加從而對設備的存儲容量提出了很高要求。

4結語

在區塊鏈技術發展的當下和移動智能終端安全性受到極大重視的情況下，本文利用區塊鏈技術，對移動智能終端的通信內容加密、驗證和分布式存儲，實現了基于區塊鏈的移動智能終端安全通信。