보안

텍스트

Jingdong Zhilian Cloud Pan Xizhi

지난 2개의 이슈에서는 블록체인 퍼블릭 체인 시스템의 "트릴레마"에서 "확장성"과 "탈중앙화"에 대해 이야기했습니다. 경우에 따라 이 기사 시리즈의 마지막 주제인 보안에 대해 이야기해 봅시다.

많은 사람들이 보기에 보안은 시스템에 있어서 필요조건이지 충분조건은 아니며, 심지어 "탈중앙화"와 "확장성"이 "패러독스"라기 보다는 "트리플 패러독스"가 더 정확하고, 바이너리만이 블록체인 퍼블릭 체인 시스템의 성능 상태를 설명할 수 있습니다. 그러나 이것이 정말 사실입니까?

먼저 BTC 시스템 백서의 보안 설명을 인용하여 블록체인 퍼블릭 체인 시스템의 보안을 범위: 암호화 및 작업 증명(POW)에 기반한 합의 메커니즘으로 정의하고 싶습니다. 전체 시스템에서 악성 노드의 총 컴퓨팅 성능이 50%를 초과하지 않는 한 시스템은 높은 확률의 보안을 보장할 수 있으며 치명적인 "이중 지출" 사기가 발생하지 않습니다.

이 텍스트에서 볼 수 있듯이 블록체인 퍼블릭 체인 시스템의 보안 범위에는 두 가지 측면이 있습니다. 하나는 시스템 자체의 보안(충돌 방지 메커니즘)이고 다른 하나는 시스템 참가자의 데이터 및 트랜잭션 보안(프라이버시 보호).

블록체인 퍼블릭 체인 시스템과 중앙 집중식 시스템의 차이점 중 매우 중요한 부분은 "보안"이 시스템의 성능 지표(암호화 및 합의 메커니즘과 같은 기술로 보장됨)라는 것입니다. 유연한 선택 및 시스템 반복 중에 교체가 가능합니다.

따라서 저자의 생각으로는 블록체인 시스템에 있어서 보안은 필요충분조건으로 대충 정의할 수도 없고, 탈중앙화, 확장성 등 시나리오의 요구사항과 별도로 평가할 수도 없고, 블록체인에서 가장 매력적인 곳이다. 보안 기술.

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BTC 시스템 전체 노드 분포 맵(데이터 출처: Jingdong Zhilian 클라우드 BDS 블록체인 데이터 서비스)

(1) 합의 메커니즘을 겨냥한 표적 공격: 합의 메커니즘은 블록체인 시스템의 질서 있는 운영을 유지하기 위한 기반이며, 서로 신뢰 관계를 형성하지 않은 블록체인 노드는 합의를 통해 새로운 블록에 기록된 데이터를 공동으로 검증한다. 메커니즘 정보의 정확성. PoW, PoS, BFT 등(이전 두 기사에서 언급)을 포함하여 블록체인에서 사용되는 많은 합의 메커니즘이 있습니다. 현재 PoW, PoS 및 DPoS(위임 지분 증명) 메커니즘은 대규모 및 장기 연습 테스트를 거쳤으며 개발이 비교적 성숙했습니다. 그러나 블록체인 합의 메커니즘의 장기적 발전과 적용에 있어 컴퓨팅 파워 공격, 포크 공격, 위치 공격 등 다수의 표적 공격 방식도 파생되어 블록체인 상의 기록이 변조되는 등의 결과를 낳았다. 아래 그림과 같이 체인;

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(2) 블록에 악성 코드를 내장하고 신속한 전파를 위해 분산 저장 메커니즘을 사용합니다. 블록체인은 오픈 소스 공유 프로토콜을 구축하여 모든 사용자 측에서 동시에 데이터를 기록하고 저장합니다. 하나 또는 여러 센터에 데이터를 저장하는 기존의 중앙 집중식 데이터베이스와 달리 블록체인 시스템에서는 모든 사용자 측이 데이터의 완전한 사본을 저장할 수 있으므로 단일 또는 여러 노드가 공격을 받지 않으며 전체 네트워크의 데이터는 파괴적인 영향을 미치며, 스토리지의 내결함성을 향상시킵니다. 그러나 이 분산 저장 메커니즘은 또한 보안 위협 표면을 어느 정도 확장합니다.가장 일반적인 것은 악성 노드가 새로운 블록에 바이러스 및 트로이 목마와 같은 악성 코드를 내장하고 분산 메커니즘을 사용하여 전체 네트워크로 자발적으로 확산될 수 있다는 것입니다. , 아래 그림과 같이 네트워크 공격을 시작할 기회를 기다립니다.

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블록체인 분산 저장 메커니즘을 이용한 악성코드 공격의 개략도

따라서 위변조 방지, 분산 저장, 사용자 익명성과 같은 블록체인의 기술적 이점이 개발 및 응용 분야에서 많은 혁신의 여지를 제공하지만, 현재 다양한 분야에서 블록체인 기술의 적용 모드는 여전히 광범위한 단계에 있습니다. 응용 프로그램은 여전히 ​​긴 통합 및 개발 프로세스가 필요하며 "ICT Institute 블록체인 보안 백서"에서 응용 프로그램의 블록체인 기술 보안 문제가 설명되어 있으며 요약은 다음과 같습니다.

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블록체인의 일반적인 애플리케이션 아키텍처에 해당하는 보안 위험

위의 그림에서 네 가지 수준의 보안 위험을 요약하면 다음과 같습니다.

스토리지 계층: 주요 위험은 인프라 보안 위험, 사이버 공격 위협, 데이터 손실 및 유출 등과 같은 환경 보안 위협에서 비롯되며 궁극적으로 블록체인 데이터 파일의 신뢰성과 무결성 및 저장된 데이터의 보안에 영향을 미칩니다. 다음 세 가지 사항: 인프라 보안 위험, 사이버 공격 위협, 데이터 손실 및 유출;

프로토콜 계층: 주요 위험은 핵심 메커니즘(합의 메커니즘, P2P 네트워크 메커니즘, 암호화 기술)의 설계 결함에서 발생합니다.우리는 처음 두 장에서 이러한 핵심 메커니즘을 소개했습니다.이 핵심 메커니즘의 규칙 설계가 사용되는 경우 악의적인 노드, 다음 세 가지 포인트를 포함하여 시스템 자체 보안 및 거래 보안을 손상시키기 쉽습니다: 프로토콜 허점, 트래픽 공격 및 악의적인 노드의 위협;

확장 계층: 주요 위험은 코드 구현의 보안 구멍에서 발생합니다.이 계층의 일반적인 구현은 스마트 계약(또는 프로그래밍 가능한 계약)이므로 스마트 계약 적용은 비교적 늦게 시작되었으며 많은 개발자가 여전히 스마트에 대한 이해가 부족합니다. 계약의 안전한 코딩 기능으로 인해 코드에 다음 두 가지 사항을 포함하여 많은 보안 허점이 발생했습니다: 계약 개발 허점 및 계약 운영 보안;

요약하면, 위의 위험을 처리하기 위한 현재 조치는 다음 그림에 간략하게 요약됩니다.

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블록체인 리스크 대응 프레임워크

다음은 참조를 위한 몇 가지 구체적인 방법을 나열한 것입니다.

(1) 동기화 및 검증에 참여하는 노드 수를 늘립니다. 블록체인 퍼블릭 체인 시스템에서 퍼블릭 체인 네트워크의 정확성과 보안은 일부 노드의 보증에 달려 있습니다. 예를 들어, 비트코인이나 이더리움에서는 계약에 따라 각 광부가 블록을 채굴할 때 새 블록과 역사의 각 블록의 각 트랜잭션이 올바른지 확인해야 합니다. 즉, 비트코인 ​​채굴자는 블록을 생성할 때 이전 블록의 정확성을 모두 보증하지만, EOS에서는 슈퍼 노드가 서명을 통해 블록의 정확성을 보증합니다. 여기서는 "합의에 참여하는 노드"라고 합니다. 따라서 확인된 모든 트랜잭션이 더 많은 참여 합의 노드(공격자 제외)에 의해 동기화 및 검증되면 시스템의 전반적인 보안이 향상될 수 있습니다.

(2) 노드가 시스템에 참여하는 문턱 높이기: 이전 글에서 사용자 참여 문턱을 낮추면 시스템의 탈중앙화 정도가 향상될 수 있다고 언급했습니다. 확장성; 일부 합의 메커니즘에서 일반 사용자는 거래의 동기화 및 검증에 참여하지 않고 몇 가지 방법을 통해 합의를 위해 소수의 특수 노드를 선택합니다. 각 참여 노드가 준비되었다고 가정합니다. 더 나은 CPU, 더 큰 하드 디스크, 더 큰 네트워크 대역폭과 같은 충분한 컴퓨터 리소스, 이때 "최소 구성 요구 사항"을 매우 낮게 설정할 필요가 없습니다. 시스템이 더 높아질 것입니다.

(3) 공격 대응 모니터링: 블록체인에 특정 "트랜잭션 구성 파일"을 생성하고 특정 블록체인의 트랜잭션을 모니터링하여 51% 공격 및 Sybil 공격을 포함한 악의적인 공격을 탐지합니다.

요컨대, 블록체인 시스템의 보안 설계의 과제는 나쁜 사람들에 의해 시스템이 파괴되지 않도록 하는 것입니다; 더 나쁜 사람 시스템을 파괴하여 이익을 얻으려는 시도, 시스템 내부에 나쁜 사람이 있을 때 시스템의 보안을 어떻게 보장하는가는 전통적인 의미의 보안 아키텍처의 기술적 과제일 뿐만 아니라 보안 메커니즘 설계;

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네트워크 보안 분야에서 블록체인의 일반적인 응용

마지막으로 위의 그림과 같이 블록체인 기술의 특성을 활용하여 기존 네트워크 보안 분야의 보안을 강화하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

블록체인의 분산된 point-to-point 통신은 쉬운 연결과 대규모 협업의 특성을 가지고 있으며 해시 암호화 기반의 익명성 또한 사용자 프라이버시를 보호하고 고유성을 증명할 수 있습니다.따라서 이러한 기술적 특성은 블록체인을 만듭니다. 네트워크 및 데이터 보안 저장, 보급 및 관리 문제를 해결하는 효과적인 수단, 공격 발견 및 방어, 보안 인증, 보안 도메인 이름, 신뢰 인프라 구축, 보안 통신 및 데이터 보안 저장이 적극적으로 탐색되었습니다.

다음은 블록체인 네트워크 보안의 몇 가지 구체적인 적용 사례입니다.

(1) Guardtime 공격 발견 및 방어 사례: 데이터 또는 시스템의 상태에 대한 타임스탬프 해시를 생성하고 루트 타임스탬프 해시는 상태를 지속적으로 모니터링하여 파일, 시스템 또는 프로그램이 무단으로 액세스되고 있는지 여부를 확인합니다. 현재 영국의 원자력 발전소, 홍수 제어 시스템 및 기타 국가 중요 기반 시설 응용 분야에서 사용되고 있습니다.

(3) Blockstack 보안 도메인 이름: 블록체인에 도메인 이름 인프라 구축, 도메인 이름 해시 매핑 설정, 각 네트워크 노드에서 도메인 이름 등록, 이전 및 기타 작업 수행, 도메인 이름 소유자의 공개-개인 키 쌍 저장 및 후자의 도메인 이름은 원래의 중앙 집중식 도메인 이름 서비스를 분산시킵니다.해커가 공격하거나 수정할 수 있는 중앙 집중식 레코드가 없기 때문에 도메인 이름 하이재킹 및 캐시 포이즈닝과 같은 전통적인 공격도 방지합니다.

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블록체인 시스템 보안의 핵심: 합의

이 연재 기사의 끝으로 저자는 확장성, 탈중앙화 또는 보안과 상관없이 블록체인 기술의 핵심 속성은 "합의"라는 단어라고 생각합니다. 시스템은 "관리자"에서 "주최자"로 변형될 수 있으며, 시스템 구축에 참여하는 노드들은 블록체인 시스템의 정상적인 운영을 유지하기 위해 협력하여 시스템 자율성이라는 목표를 달성할 수 있습니다. 외부 공격을 크게 방지하고 최종적으로 시스템의 전반적인 보안을 보장합니다.

"불가능한 삼각형"은 엄격한 시연 후에 도출된 결론이 아니라 업계의 각 퍼블릭 체인의 실제 운영 상태에 대한 요약일 뿐이며 불가능한 삼각형의 의미는 디자이너에게 블록체인 시스템에서 설계할 때 이 세 가지 요소의 균형을 맞추는 방법에 너무 많은 에너지를 소비하지 않고 특정 애플리케이션 시나리오에 따라 절충해야 합니다.

또한 Impossible Triangle은 제한 사항이 아니라 올바른 경로에 대한 설계자의 생각을 열어 다양한 트레이드 오프 하에서 다양한 시스템을 설계할 수 있도록 한다는 점을 강조할 필요가 있습니다.

마지막으로, 이 시리즈 기사가 블록체인 기술과 블록체인 시스템이 우리에게 가져올 수 있는 실질적인 가치를 더 많은 관점에서 알고 이해하는 데 도움이 되기를 진심으로 바랍니다.