區(qū)塊鏈網(wǎng)絡安全與防御技術研究

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

說到區(qū)塊鏈，總是繞不開它最關鍵的技術要素:P2P其中，網(wǎng)絡通信、信息加解密、共識機制和交易驗證機制，P2P網(wǎng)絡通信技術是保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡穩(wěn)定高效運行的基礎。本專題將重點分析P2P區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的網(wǎng)絡通信技術面臨著安全風險和挑戰(zhàn)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡安全成為新的研究熱點

近年來，區(qū)塊鏈技術逐漸進入人們的視野，各行各業(yè)開始爭相開發(fā)基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的應用系統(tǒng)，以抓住機遇。不難預測，隨著各種應用系統(tǒng)的出現(xiàn)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡將在人們的網(wǎng)絡體驗中發(fā)揮越來越重要的作用，甚至對人們的生活習慣甚至思維模式產(chǎn)生深遠的影響。

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

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡面臨的一些主要安全威脅包括：知識產(chǎn)權糾紛、路由攻擊、訪問攻擊、行為不一致攻擊、目標節(jié)點過載攻擊、防火墻和新網(wǎng)絡病毒的傳播。雖然研究人員提出了安全通信、信任管理等機制來防止上述攻擊，但由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡本身的特點，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡安全仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領域，具有廣闊的應用前景。對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡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)絡概述

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡是一種分布式網(wǎng)絡。在這個網(wǎng)絡中，所有的節(jié)點都是平等的。每個節(jié)點都有相同的責任和能力共同完成任務。每個節(jié)點不僅可以作為網(wǎng)絡服務的請求者，還可以響應其他節(jié)點的請求。無需依賴集中式服務器，直接共享信息資源、處理器資源、存儲資源甚至高速緩存資源。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡一般具有以下特點：

1.非集中化:網(wǎng)絡中的資源和服務分散在所有節(jié)點上，節(jié)點之間直接實現(xiàn)信息傳輸和服務。

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

3.強度：由于服務分散在每個節(jié)點之間，一些節(jié)點對其他部分的影響很小。

4.隱私保護：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，由于信息傳輸分散在節(jié)點之間，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.負載平衡：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡環(huán)境中，由于每個節(jié)點都是服務器和客戶機，因此減少了傳統(tǒng)C/S對結構服務器計算能力和存儲能力的要求，資源分布在多個節(jié)點，更好地實現(xiàn)了整個網(wǎng)絡的負載平衡。

與傳統(tǒng)C/S與模式相比，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡取消了服務器。所有節(jié)點在邏輯上都是平等的。每個節(jié)點不僅作為服務器為其他節(jié)點提供服務，還作為客戶享受其他節(jié)點提供的服務。節(jié)點越多，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的性能越好，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)結構示意圖。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡攻擊研究

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡是一個開放和無限的網(wǎng)絡。每個區(qū)塊鏈節(jié)點對整個網(wǎng)絡的理解非常有限。每個區(qū)塊鏈節(jié)點只需要維護鄰居節(jié)點的信息并實時更新，以確保整個網(wǎng)絡的正常運行。正因為如此，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的安全問題尤為突出：惡意節(jié)點可以通過偽裝自己自由加入或離開區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，并利用區(qū)塊鏈節(jié)點的局限性攻擊或破壞網(wǎng)絡的完整性。

目前，針對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡Sybil攻擊、Eclipse攻擊、DDoS（DistributedDenialofService，國際式拒絕服務)攻擊等相關研究在國際和國內(nèi)引起了廣泛關注。

Sybil攻擊通過將多個惡意結構節(jié)點引入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡來控制整個層疊網(wǎng)絡，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目標節(jié)點與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡隔離，劫持其通信信息，控制其網(wǎng)絡行為。

DDoS攻擊的目標是占用甚至耗盡單個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡節(jié)點的資源(如CPU、帶寬等。)，使其無法正常提供服務。(從計算機科學中整理出來，未完待續(xù))

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