曾幾何時，區(qū)塊鏈還只是比特幣背后一種默默無聞的底層技術(shù)。今時今日，這一技術(shù)已脫胎而出，成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點。

提起區(qū)塊鏈，總繞不開其最關(guān)鍵的幾大技術(shù)要素：P2P網(wǎng)絡(luò)通信、信息加解密、共識機(jī)制以及交易驗證機(jī)制，其中，P2P網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、高效運行的基礎(chǔ)。本專題將重點分析基于P2P網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)所面臨的安全風(fēng)險與挑戰(zhàn)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全成為新研究熱點

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)都開始爭相研發(fā)基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)，以期搶占先機(jī)。我們不難預(yù)料，隨著各類應(yīng)用系統(tǒng)的問世，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)將在人們的網(wǎng)絡(luò)體驗中扮演越來越重要的角色，甚至對人們的生活習(xí)慣乃至思維模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

然而，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)自身發(fā)展與完善的同時，還面臨著來自多個方面的安全威脅，因此，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全成為了一個新的研究熱點。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)面臨的一些主要安全威脅有：由信息共享導(dǎo)致的知識產(chǎn)權(quán)糾紛、路由攻擊、存取攻擊、行為不一致攻擊、目標(biāo)節(jié)點過載攻擊、穿越防火墻以及新型網(wǎng)絡(luò)病毒的傳播。雖然研究者已經(jīng)提出了安全通信、信任管理等機(jī)制來防御上述攻擊，但由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)自身特性所限，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全仍然是一個很有挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域，同時也具有非常廣泛的應(yīng)用前景。充分研究區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各種可能的攻擊和防御措施，對于實現(xiàn)有效的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管尤為重要。

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)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點都是對等的，各節(jié)點具有相同的責(zé)任與能力以協(xié)同完成任務(wù)，每一個節(jié)點既能充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請求者，又能對其他節(jié)點的請求做出響應(yīng)。對等節(jié)點之間通過直接互聯(lián)共享信息資源、處理器資源、存儲資源甚至高速緩存資源等，無須依賴集中式服務(wù)器。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)一般具有如下特點：

1. 非中心化：網(wǎng)絡(luò)中的資源和服務(wù)分散在所有節(jié)點上，信息的傳輸和服務(wù)的實現(xiàn)都直接在節(jié)點之間進(jìn)行。

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)的需求增加了，系統(tǒng)整體的資源和服務(wù)能力也在同步地擴(kuò)展，理論上其擴(kuò)展性幾乎是無限的。

3. 健壯性：由于服務(wù)是分散在各個節(jié)點之間進(jìn)行的，部分節(jié)點在遭到破壞時對其它部分的影響很小。

4. 隱私保護(hù)：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，由于信息的傳輸分散在各節(jié)點之間進(jìn)行，而無需經(jīng)過某個特定的中間環(huán)節(jié)，大大降低了用戶隱私信息被竊聽和泄漏的可能性。

5. 負(fù)載均衡：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由于每個節(jié)點既是服務(wù)器又是客戶機(jī)，減少了對傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)服務(wù)器計算能力、存儲能力的要求，資源分布在多個節(jié)點，更好地實現(xiàn)了整個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。

與傳統(tǒng)C/S模式相比，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)取消了服務(wù)器。所有節(jié)點在邏輯上是對等的，每個節(jié)點既充當(dāng)服務(wù)器為其他節(jié)點提供服務(wù)，也充當(dāng)客戶端享用其他節(jié)點提供的服務(wù)。節(jié)點越多，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的性能就越好，穩(wěn)定性就越高。圖1分別給出了區(qū)塊鏈系統(tǒng)與C/S系統(tǒng)的結(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)是一種開放的、不受限制的網(wǎng)絡(luò)，各區(qū)塊鏈節(jié)點對整個網(wǎng)絡(luò)的了解是十分有限的，每個區(qū)塊鏈節(jié)點只需維護(hù)鄰居節(jié)點的信息，并進(jìn)行實時更新，就可以保證整個網(wǎng)絡(luò)正常運行。也正因為如此，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全問題也特別突出：惡意節(jié)點通過偽裝自己，可自由加入或離開區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，并可利用區(qū)塊鏈節(jié)點的局限性來發(fā)動攻擊或破壞網(wǎng)絡(luò)的完整性。

目前，針對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的Sybil攻擊、Eclipse攻擊、DDoS(Distributed Denial of Service，分布式拒絕服務(wù))攻擊等的相關(guān)研究在國際國內(nèi)獲得了廣泛關(guān)注。

Sybil攻擊通過向區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中引入多個惡意構(gòu)造的節(jié)點來達(dá)到控制整個層疊網(wǎng)絡(luò)的目的，它可以被用于監(jiān)控發(fā)布和搜索流量、隔離特定共享內(nèi)容等;Eclipse攻擊的目的是將若干個目標(biāo)節(jié)點從區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中隔離出去，劫持其通信信息，控制其網(wǎng)絡(luò)行為。DDoS攻擊的目標(biāo)是單個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，占用甚至耗盡其資源(如CPU、帶寬等)，使其不能正常提供服務(wù)。(整理自《計算機(jī)科學(xué)》，未完待續(xù))