基于區塊鏈技術的數據安全防護研究

王琪強

【摘? 要】 區塊鏈技術是一種創建分布式數據庫的全新技術手段，具有去核心化的特點。目前，基于區塊鏈技術的個人安全保護問題開始受到社會各界的廣泛關注。由于經濟現代化的迅速發展以及科學技術的日益完善，個人數據安全問題愈演愈烈，為了提高個人數據安全，區塊鏈技術應運而生。該技術可以有效克服因數據化技術發展而帶來的安全隱患，給個人用戶安全帶來更加有力的保護。文章以區塊鏈數據安全防護作為切入點，簡要敘述區塊鏈技術概念、常見數據安全風險類型、區塊鏈數據防護原理，加深用戶對區塊鏈技術和數據安全防護問題的了解程度；立足區塊鏈技術特征，提出多項數據安全防護措施，旨在推動現有數據安全防護體系的創新，優化網絡環境，從根源上消除數據安全威脅。

【關鍵詞】 區塊鏈技術；數據安全；防護措施

近年來，區塊鏈技術在計算機領域得到廣泛應用。在大數據時代，人們獲取信息的途徑不斷增多，全球數據信息的存儲量激增，但在獲取信息的過程中極易遭受各種侵害，致使信息遭到泄漏。面臨巨大的數字信息量，原有的集中保存手段會導致信息流失、個人信息和隱私泄露、網站被盜用等情況，更有甚者還會導致企業運營的關停現象，再加上由于集中式數據庫結構所占用的網絡帶寬都比較大，帶寬資源大量的擴容導致企業投資量增大，在集中式存儲結構下，數據的保存難題一直很難進行理想化破解。而尋找一種快捷、安全、穩妥的倉儲方式仍是當前數據倉儲工作的重點任務，因此，區塊鏈技術的出現也為解決數據倉儲安全問題提供了一定的思路。由于區塊鏈技術數據不易篡改、去中心化的優點，也深受廣大消費者青睞，當前已在銀行、司法、保險、政府、物流等眾多部門中落地使用，獲得非常可觀的應用效果。在這一背景下，如何借助區塊鏈技術來建立一個完整的數據保護系統，是現階段工作重點。

一、區塊鏈數據安全防護概述

（一）區塊鏈技術的概念

區塊鏈技術是一種能夠避免篡改的共享分布式網絡結構賬本，它支持交換數據以及在公共或私有的網絡上對等用戶之間的各種信息或數據。網絡上的各種企業成員節點通過共享分配的賬本完成用戶之間的數據共享、恢復和一致。該分配型網絡結構賬本，將所記錄資料的內容永久存儲于連續的加密或散列區塊鏈上。可在沒有中間組織或可信第三方機構加入的前提下，在同一個區塊鏈體系中通過相互對等共享的網絡結構賬本中共同記憶和修改信息，以便達成一致共識。通常情形下，區塊鏈技術的總體結構應該包括數據層、合約層、網絡層、共識層、激勵層、應用層。

（二）區塊鏈技術下的數據安全風險類型

在應用區塊鏈技術的背景下，主要面臨數據篡改、數據泄密、數據破壞這3類安全風險。第一，數據篡改風險。由于各項信息的錄入時間、IP地址存在差異，在數據傳輸期間容易遭受不法分子攻擊，嚴重時會造成信息刪檔、攔截和篡改數據文件內容的后果。第二，數據泄密風險。不法分子向密鑰持有者發送電子郵件，如果用戶訪問郵件中的虛假鏈接，則會提示用戶輸入敏感信息，包括密碼、私鑰等，最終盜取用戶資產。同時，區塊鏈運行期間需要實時傳輸大量數據，如果不法分子利用賬號匿名屬性來攔截傳輸數據、發起路由攻擊，也會造成關鍵數據泄密的后果。第三，數據破壞風險。在區塊鏈運行期間，面臨容量不足問題，隨著運行時間的延長，持續產生海量信息，且下個區塊信息量明顯高于上個區塊信息量，如果寫入信息無限增加，最終會超出區塊鏈極限承受能力，造成數據丟失、數據文件損毀的后果。

（三）區塊鏈賦能數據防護的原理

區塊鏈體系以非對稱加密、共識機制、多點備份作為核心技術，各項技術都具備強大的數據防護能力，可以預防絕大多數數據安全事件出現。

（四）區塊鏈的核心技術

區塊鏈的核心技術安全散列算法也叫作安全性哈希算法，它可以合理的用于構建安全的樹形結構。樹形結構中的節點通常可以作為查詢的基礎數據資料，因為這樣可以更有效地增加統計數據信息的正確性和完備程度。

二、區款鏈技術的安全和隱私防護措施

（一）明確數據資源歸屬關系

相比傳統網絡，區塊鏈有著去中心化的特征，其不存在中心數據控制者，容易在數據歸屬方面產生爭議，并引發一系列數據安全問題出現。因此，在區塊鏈技術應用期間，當務之急需要明確梳理數據資源歸屬關系，從根源上解決數據交易問題、法律舉證問題和后續追責問題，并把數據資源與確權信息相互綁定。

（二）訪問控制

為實現區塊鏈系統的訪問控制功能，可以充分借鑒云計算平臺的“多云”架構形式，搭建“物聯網+邊緣計算”雙層訪問控制模型。此類模型主要由邊緣計算集群、數據消費者、數據擁有者三部分組成。為強化訪問控制能力，避免出現數據泄密等安全事件，還應在雙層訪問控制模型中搭配采取跨鏈簽名驗證、訪問控制合約兩項技術手段。

其一，跨鏈簽名驗證可以滿足數據信息在多條區塊鏈上的流通需求，提前使用哈希編碼來生成賬戶密鑰，在訪問區塊鏈時，輸入和賬戶密鑰對應的私鑰，并得到區塊鏈各節點一致認證后，即可通過訪問請求，開展數據查閱等操作。其二，訪問控制合約是由用戶提前注冊信息，提供信用抵押憑證，再向區塊鏈提交訪問申請，得到節點一致認可后引導用戶進行訪問。如果用戶在訪問期間使用不合法設備、偽造身份或是未遵循相關協議規則，則會扣除用戶提交的抵押物，以此來彌補因數據安全問題造成的損失。

（三）數據資源授權隱私

區塊鏈上所存儲部分信息的重要程度較高，具備敏感屬性，為加大對此類信息的保護力度，需要在區塊鏈系統中采取授權隱私防護措施，對用戶提交、系統產生的數據進行預處理，分類整理出敏感數據和常規數據。在區塊鏈運行期間，用戶可以在自身權限范圍內對具備歸屬關系的數據資產進行處置，開展數據查閱、編輯、備份、下載等操作活動。在獲取其他用戶上傳的隱私數據時，則必須獲得數據提供方的授權。在用戶訪問期間，系統對訪問過程進行記錄，后續提交給數據提供者和監管審計部門進行確認，如果訪問者存在違規操作行為，則對其進行追責，以此來提高數據資源授權操作可信任度。

（四）數據溯源分析

當區塊鏈系統運行期間出現數據信息被篡改、數據泄密等安全事件后，可以采取溯源分析手段，對數據信息的流轉過程進行回溯，以此確定安全問題類型、分析形成原因和找出系統安全漏洞。也可通過溯源結果來判斷數據流轉期間是否被篡改，及時恢復被篡改數據，避免產生實質性損失。正常情況下，把添加數字水印作為溯源分析手段，在數據上傳、發送期間，在公共信息分區塊上加載相應的數字水印，同時錄入標記信息、權屬信息和水印信息等，將數據區塊的信息流轉及使用過程記錄在案，以建立清晰、明確的信息流動路徑。

（五）數據資源監管審計

為預防智能合約安全事故與數據資產盜竊案件反復出現，有效修補區塊鏈系統存在的安全漏洞，在區塊鏈投運使用期間，需要嵌入智能合約審計工具，定期對運行情況進行審計檢查，從中找出智能合約代碼風險隱患。正常情況下，需要提前搭建漏洞規則庫，規則庫內收錄各類型安全漏洞的匹配規則、形成原因和標記威脅等級。隨后，在系統運行期間，如果出現異常狀況，或是黑客利用合約代碼漏洞發起攻擊時，則對運行數據進行分析處理，檢查數據是否符合規則庫內各類型安全漏洞的特征值，生成審計報告，維護人員按照審計結論對區塊鏈系統進行升級。

（六）分布式存儲

為保證數據存儲安全，需要采取分布式存儲方式，把海量數據分散存儲到各個節點的數據塊內，優先選用網絡終端節點作為節點形式。如此，在區塊鏈系統運行期間，如果單個或少數節點遭受黑客攻擊時，可以有效控制數據泄密范圍，不會出現其他節點數據泄密的連鎖反應，也不會對其他節點的正常運行狀態造成明顯影響。同時，搭配采取異地容災備份措施，把區塊鏈內產生、存儲的重要數據進行備份，備份文件提交至所在地區容災中心進行存儲，并采取物理隔離手段，隔離容災中心數據庫和外部網絡。當區塊鏈系統遭受網絡攻擊、造成數據丟失損毀的實質性損失后，從容災中心內調取相應數據文件，存儲到區塊鏈節點數據塊內，避免數據資產永久性丟失。

三、區塊鏈技術的數據安全防護應用展望

（一）數據儲存和共享能力的提升

區塊鏈技術的運用可以提高信息傳輸以及共享的效率，并且能夠有效提高信息保護工作的安全級別，利用這項技術來進行不同層級數據的安全管理，審計以及監督部門需要引起足夠重視。對區塊鏈技術建立更加完善的防護系統和模塊，可以減少數據傳輸過程當中的節點漏洞，保證數據的快速傳輸以及傳輸過程當中的穩定性，減少對數據管理過程當中的影響。相關技術在落實的時候還需要進行安全方面的監督和管理，這樣才能夠及時應對技術運用過程當中的各種問題，從而使網絡安全管理效果達到設定的目標。

（二）強化網絡安全

隨著我國科學技術的高速發展，相關技術人員需要通過區塊鏈技術的應用來提高安全管理工作的效果。在進行網絡安全管理工作時，需要立足物聯網當前的實際情況以及行業發展的目標，充分發揮科學技術的應用價值，從而進一步保證網絡的高速運行。在這一過程中需要保證相關數據信息的保密性和完整性，并且區塊鏈技術的實際應用也需要結合具體的情況，以特定方式進行加密處理，這樣才能夠有效保證網絡數據整體的安全。

（三）在數據完整性管理中的應用

以往的安全管理技術使用過程中，主要是以邊界防護的模式來進行保護工作，需要對相關的數據內容進行加密處理，后續需要選擇相應的信任對象，以這種方式來滿足安全管理要求。但在計算機實際應用過程中仍然會存在一些漏洞，容易受到黑客攻擊或者是出現信息丟失的現象。為了進一步提高安全管理的效果，需要充分應用區塊鏈技術來加強相關數據的完整性保護，通過技術方面的改革和創新來提高系統安全系數。在實際工作中需要對區塊鏈技術進行充分的挖掘，及時辨別網絡運行過程中的異常情況和信息，對不同的數據類型，要進行全方位的監視，仔細判斷其中的虛假數據，這樣才能夠為相關管理人員提供更加充分的數據支持。

四、結語

綜上所述，面對愈發復雜的網絡安全環境，為有效預防、減少各類數據安全問題的出現，需要依托區塊鏈技術來改造現有的數據安全防護體系，綜合采取明確數據資源歸屬關系、訪問控制、數據資源授權隱私、數據溯源分析、數據資源監管審計、分布式存儲等安全措施。并以此提供安全、穩健的互聯網環境，使區塊鏈技術功能與效用得以充分發揮。新時代區塊鏈技術在網絡安全領域中的使用價值正愈來愈大，因此，相關技術人員要加大對區塊鏈技術的研究，以利用區塊鏈在網絡安全方面的功能，對互聯網信息系統的安全提供更有力的技術支持。而采用區塊鏈背景的網絡安全技術則可以更有效應對網絡攻擊，減少網絡安全的損失率，降低互聯網安全事件的發生率，從而創設良好的網絡環境，為數字經濟的高效發展注入源源不斷的動力。