基于區(qū)塊鏈技術(shù)的MTC電子發(fā)票平臺(tái)安全性分析

一、引言

隨著移動(dòng)支付的迅猛發(fā)展，高速公路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。在MTC環(huán)境下開(kāi)具電子發(fā)票成為大勢(shì)所趨。由于電子發(fā)票涉及支付、開(kāi)票等環(huán)節(jié)，其安全性和真實(shí)性備受關(guān)注。傳統(tǒng)電子發(fā)票系統(tǒng)采用中心化架構(gòu)，存在數(shù)據(jù)篡改、信息泄露、單點(diǎn)故障等安全隱患。區(qū)塊鏈作為一種去中心化、防篡改、可追溯的分布式賬本技術(shù)，在構(gòu)建安全可信的電子發(fā)票體系中有著廣闊的應(yīng)用前景。

二、MTC電子發(fā)票平臺(tái)面臨的安全挑戰(zhàn)

MTC電子發(fā)票平臺(tái)作為一個(gè)新興的電子票據(jù)系統(tǒng)，在為用戶(hù)提供便利的同時(shí)也面臨著許多安全挑戰(zhàn)。由于電子發(fā)票是虛擬形式存在的，電子發(fā)票很容易被偽造或篡改，因此需要采取有效的技術(shù)手段來(lái)確保發(fā)票確實(shí)是由指定的合法機(jī)構(gòu)簽發(fā)，防止發(fā)生欺詐行為。常見(jiàn)的做法是使用數(shù)字簽名技術(shù)對(duì)發(fā)票進(jìn)行簽名認(rèn)證。發(fā)票數(shù)據(jù)的完整性不容忽視。發(fā)票上的金額、稅率等信息一旦被惡意篡改，將直接影響納稅計(jì)算，引發(fā)糾紛。在發(fā)票的傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中，必須保證數(shù)據(jù)的完整性，防止被非法修改或損壞，利用哈希值校驗(yàn)、數(shù)字簽名等密碼學(xué)技術(shù)。發(fā)票包含購(gòu)買(mǎi)方和銷(xiāo)售方的隱私信息，如何保護(hù)這些隱私信息的安全也是一大挑戰(zhàn)。通常的做法是對(duì)隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有經(jīng)過(guò)適當(dāng)授權(quán)才能訪問(wèn)，從而最大限度地避免隱私泄露。電子發(fā)票與紙質(zhì)發(fā)票相比，其查驗(yàn)過(guò)程更加依賴(lài)技術(shù)手段，需要為納稅人和稅務(wù)機(jī)關(guān)提供安全可靠的查驗(yàn)渠道，確保發(fā)票信息可追溯和查詢(xún)。同時(shí)，防范惡意查詢(xún)等行為。MTC電子發(fā)票平臺(tái)的建設(shè)需要綜合運(yùn)用多種密碼學(xué)技術(shù)和安全策略，全方位保障發(fā)票真實(shí)性、完整性、隱私性，并提供便利有效的查驗(yàn)機(jī)制，才能獲得用戶(hù)的信任，保證系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)概述

（一）區(qū)塊鏈的基本原理

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的分布式賬本技術(shù)，通過(guò)使用密碼學(xué)算法進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。它由一系列按照時(shí)間順序連接起來(lái)的區(qū)塊組成，每個(gè)區(qū)塊中都包含經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)共識(shí)驗(yàn)證過(guò)的有效數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，所有的數(shù)據(jù)都由網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)和存儲(chǔ)，形成了真正的分布式賬本。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧嗣艽a學(xué)算法，一旦數(shù)據(jù)被寫(xiě)入，就無(wú)法被任何單個(gè)節(jié)點(diǎn)或者中心機(jī)構(gòu)進(jìn)行篡改和偽造，從而保證了數(shù)據(jù)的不可更改性和不可偽造性。

（二）區(qū)塊鏈的主要特征

區(qū)塊鏈采用去中心化的設(shè)計(jì)，沒(méi)有任何中心節(jié)點(diǎn)掌控整個(gè)系統(tǒng)，所有節(jié)點(diǎn)均為平等關(guān)系，從根本上避免了中心化系統(tǒng)存在的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈通過(guò)密碼學(xué)機(jī)制如哈希算法、數(shù)字簽名等保證了鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性，任何對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)的修改都將被網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和拒絕，有效保證了數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。而且，區(qū)塊鏈上的所有數(shù)據(jù)都帶有精確的時(shí)間戳記錄，形成了一條不可被偽造的審計(jì)鏈，使得數(shù)據(jù)在未來(lái)的任意時(shí)間點(diǎn)都是可追溯和可查詢(xún)的，為相關(guān)審計(jì)工作提供了重要保障。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還具備智能合約編程的特性，通過(guò)在區(qū)塊鏈上部署自動(dòng)化執(zhí)行的程序代碼，嵌入規(guī)則約束，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈上數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的精細(xì)化控制，提高了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可編程性和自動(dòng)化程度。

（三）區(qū)塊鏈在電子發(fā)票中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

區(qū)塊鏈技術(shù)天生具備安全可信、分布式存儲(chǔ)、可追溯查詢(xún)等特性，非常適合應(yīng)用于電子發(fā)票領(lǐng)域。區(qū)塊鏈有效保證電子發(fā)票的真實(shí)性和防偽性；基于區(qū)塊鏈的分布式賬本可永久保存發(fā)票記錄，并隨時(shí)可供查詢(xún)；智能合約可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)票等，提高發(fā)票處理效率。

四、基于區(qū)塊鏈的MTC電子發(fā)票平臺(tái)設(shè)計(jì)

在發(fā)票開(kāi)具環(huán)節(jié)，利用區(qū)塊鏈的智能合約功能自動(dòng)化開(kāi)票流程（見(jiàn)圖1）。當(dāng)交易發(fā)生后，智能合約會(huì)自動(dòng)根據(jù)約定的規(guī)則生成電子發(fā)票，并將發(fā)票數(shù)據(jù)寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈賬本。使用區(qū)塊鏈上的共識(shí)算法，確保各節(jié)點(diǎn)對(duì)發(fā)票數(shù)據(jù)達(dá)成一致，保證了發(fā)票數(shù)據(jù)的真實(shí)性和不可篡改性。電子發(fā)票的存儲(chǔ)和查詢(xún)充分利用了區(qū)塊鏈分布式賬本的特點(diǎn)。所有已開(kāi)具的發(fā)票數(shù)據(jù)都會(huì)復(fù)制存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成分布式存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)的可靠性和容錯(cuò)性。納稅人在任意節(jié)點(diǎn)查詢(xún)發(fā)票記錄，由于區(qū)塊鏈的加密和時(shí)間戳特性，發(fā)票記錄都是可追溯和可審計(jì)的。

為保護(hù)發(fā)票隱私數(shù)據(jù)安全，在區(qū)塊鏈上建立基于密鑰的訪問(wèn)控制機(jī)制。對(duì)于發(fā)票中的隱私字段，使用加密算法進(jìn)行加密保護(hù)，只有擁有相應(yīng)私鑰的授權(quán)方才能解密獲取數(shù)據(jù)，有效防止隱私泄露。此外，針對(duì)跨機(jī)構(gòu)的復(fù)雜發(fā)票場(chǎng)景，區(qū)塊鏈技術(shù)也可以提供支持。不同機(jī)構(gòu)作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)共識(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)票信息的可信交互和共享，有助于打破數(shù)據(jù)孤島。

五、區(qū)塊鏈提升MTC電子發(fā)票平臺(tái)安全性分析

（一）提高發(fā)票數(shù)據(jù)真實(shí)性和防偽能力

在基于區(qū)塊鏈的電子發(fā)票平臺(tái)中，每一張發(fā)票數(shù)據(jù)都會(huì)通過(guò)復(fù)雜的加密算法打包進(jìn)區(qū)塊，再通過(guò)分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)的方式永久寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈賬本。由于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可篡改性，一旦寫(xiě)入就無(wú)法被任何人修改或偽造，從根本上保證了發(fā)票數(shù)據(jù)的真實(shí)可信。區(qū)塊鏈上的時(shí)間戳機(jī)制也為每張發(fā)票提供了可靠的時(shí)間證明。

（二）增強(qiáng)發(fā)票信息完整性保護(hù)

傳統(tǒng)的發(fā)票系統(tǒng)易受中間人攻擊、數(shù)據(jù)丟失等威脅，發(fā)票信息的完整性無(wú)法得到很好保障。而區(qū)塊鏈通過(guò)分布式賬本和加密技術(shù)，能夠確保發(fā)票數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中不被竊取或損壞。即使攻擊者試圖修改數(shù)據(jù)，由于區(qū)塊鏈的密碼學(xué)原理，其他節(jié)點(diǎn)也會(huì)立即檢測(cè)到異常，從而維護(hù)發(fā)票信息的完整性。

（三）實(shí)現(xiàn)發(fā)票隱私數(shù)據(jù)保護(hù)

發(fā)票中包含很多隱私信息，如果不加保護(hù)就直接寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈可通過(guò)多種加密方案對(duì)隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，如使用零知識(shí)證明技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匿名化處理，或采用可信硬件等方式實(shí)現(xiàn)隱私計(jì)算。只有獲得授權(quán)的參與方才能解密獲取相關(guān)信息。

（四）提供發(fā)票追溯查詢(xún)機(jī)制

基于區(qū)塊鏈，所有已開(kāi)具的發(fā)票都會(huì)被分布式存儲(chǔ)并形成一條完整的審計(jì)鏈條。通過(guò)這條鏈條，相關(guān)方可隨時(shí)查詢(xún)發(fā)票流轉(zhuǎn)全過(guò)程，核查其真實(shí)性。與此同時(shí)，區(qū)塊鏈上的時(shí)間戳和加密機(jī)制保證了查詢(xún)結(jié)果不可偽造，從而為稅務(wù)部門(mén)的發(fā)票審計(jì)提供了技術(shù)支持。

六、結(jié)語(yǔ)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建MTC電子發(fā)票平臺(tái)，通過(guò)發(fā)票上鏈、共識(shí)存證、隱私保護(hù)、可信驗(yàn)真等機(jī)制，能夠全面提升電子發(fā)票的安全性。區(qū)塊鏈有望破解傳統(tǒng)電子發(fā)票系統(tǒng)的諸多安全困境，為電子發(fā)票平臺(tái)安全保駕護(hù)航。未來(lái)，隨著區(qū)塊鏈與密碼學(xué)、人工智能等技術(shù)的融合創(chuàng)新，MTC電子發(fā)票平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)更高水平的安全、更廣泛的互信。這對(duì)于優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境、促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極意義。

作者單位：洪斌 浙江高速公路智能收費(fèi)運(yùn)營(yíng)服務(wù)有限公司；鄭清照 杭州今日頭條科技有限公司