區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全與防御技術(shù)研究

從前，區(qū)塊鏈只是比特幣背后未知的底層技術(shù)。如今，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)誕生，成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

說到區(qū)塊鏈，總是繞不開它最關(guān)鍵的技術(shù)要素:P2P其中，網(wǎng)絡(luò)通信、信息加解密、共識(shí)機(jī)制和交易驗(yàn)證機(jī)制，P2P網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。本專題將重點(diǎn)分析P2P區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)面臨著安全風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全成為新的研究熱點(diǎn)

近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的視野，各行各業(yè)開始爭(zhēng)相開發(fā)基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)，以抓住機(jī)遇。不難預(yù)測(cè)，隨著各種應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)將在人們的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)中發(fā)揮越來越重要的作用，甚至對(duì)人們的生活習(xí)慣甚至思維模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

然而，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全已成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)自身發(fā)展和完善的新研究熱點(diǎn)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)面臨的一些主要安全威脅包括：知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛、路由攻擊、訪問攻擊、行為不一致攻擊、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)過載攻擊、防火墻和新網(wǎng)絡(luò)病毒的傳播。雖然研究人員提出了安全通信、信任管理等機(jī)制來防止上述攻擊，但由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)本身的特點(diǎn)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各種可能的攻擊和防御措施的充分研究尤為重要。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)概述

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)都是平等的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的責(zé)任和能力共同完成任務(wù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請(qǐng)求者，還可以響應(yīng)其他節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求。無需依賴集中式服務(wù)器，直接共享信息資源、處理器資源、存儲(chǔ)資源甚至高速緩存資源。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)一般具有以下特點(diǎn)：

1.非集中化:網(wǎng)絡(luò)中的資源和服務(wù)分散在所有節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)之間直接實(shí)現(xiàn)信息傳輸和服務(wù)。

2.可擴(kuò)展性：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶的加入，不僅服務(wù)需求增加，而且系統(tǒng)的整體資源和服務(wù)能力也在同步擴(kuò)展，理論上幾乎是無限的。

3.強(qiáng)度：由于服務(wù)分散在每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，一些節(jié)點(diǎn)對(duì)其他部分的影響很小。

4.隱私保護(hù)：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，由于信息傳輸分散在節(jié)點(diǎn)之間，不需要通過特定的中間環(huán)節(jié)，用戶隱私信息被竊聽和泄露的可能性大大降低。

5.負(fù)載平衡：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是服務(wù)器和客戶機(jī)，因此減少了傳統(tǒng)C/S對(duì)結(jié)構(gòu)服務(wù)器計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的要求，資源分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡。

與傳統(tǒng)C/S與模式相比，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)取消了服務(wù)器。所有節(jié)點(diǎn)在邏輯上都是平等的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅作為服務(wù)器為其他節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，還作為客戶享受其他節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)。節(jié)點(diǎn)越多，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的性能越好，穩(wěn)定性越高。圖1分別給出了區(qū)塊鏈系統(tǒng)和C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)攻擊研究

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)開放和無限的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的理解非常有限。每個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)只需要維護(hù)鄰居節(jié)點(diǎn)的信息并實(shí)時(shí)更新，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。正因?yàn)槿绱?，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全問題尤為突出：惡意節(jié)點(diǎn)可以通過偽裝自己自由加入或離開區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，并利用區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的局限性攻擊或破壞網(wǎng)絡(luò)的完整性。

目前，針對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)Sybil攻擊、Eclipse攻擊、DDoS（DistributedDenialofService，國(guó)際式拒絕服務(wù))攻擊等相關(guān)研究在國(guó)際和國(guó)內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。

Sybil攻擊通過將多個(gè)惡意結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)引入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)來控制整個(gè)層疊網(wǎng)絡(luò)，可用于監(jiān)控發(fā)布和搜索流量，隔離特定的共享內(nèi)容；

Eclipse攻擊的目的是將幾個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)隔離，劫持其通信信息，控制其網(wǎng)絡(luò)行為。

DDoS攻擊的目標(biāo)是占用甚至耗盡單個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的資源(如CPU、帶寬等。)，使其無法正常提供服務(wù)。(從計(jì)算機(jī)科學(xué)中整理出來，未完待續(xù))

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