區(qū)塊鏈通過(guò)各種機(jī)制實(shí)現(xiàn)了安全加固，這些機(jī)制包括先進(jìn)的加密技術(shù)及方案和數(shù)學(xué)模型決策。區(qū)塊鏈技術(shù)是大多數(shù)加密貨幣系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，它可以防止數(shù)字貨幣被復(fù)制和破壞。

在對(duì)數(shù)據(jù)不可篡改和安全性要求非常高的的其他環(huán)境中，也正在探索區(qū)塊鏈技術(shù)的使用。相關(guān)案例包括記錄和跟蹤慈善捐贈(zèng)、醫(yī)療數(shù)據(jù)庫(kù)和供應(yīng)鏈管理。

但是，區(qū)塊鏈的安全性遠(yuǎn)非一個(gè)簡(jiǎn)單的議題。因此，理解這些創(chuàng)新系統(tǒng)的基本概念和機(jī)制是如何為區(qū)塊鏈提供強(qiáng)有力的保護(hù)非常重要。

不可篡改和共識(shí)的概念

雖然許多功能都與區(qū)塊鏈相關(guān)聯(lián)，但最重要的兩個(gè)特征是共識(shí)和不可篡改。共識(shí)是指分布式區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)就網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)狀態(tài)和交易的有效性達(dá)成一致的能力。通常，達(dá)成共識(shí)的過(guò)程取決于網(wǎng)絡(luò)使用的一致性算法。

另一方面，不可篡改是指區(qū)塊鏈無(wú)法修改已經(jīng)確認(rèn)的交易記錄。雖然這些交易通常與加密貨幣的支付有關(guān)，但它們也可能是指其他非貨幣形式的數(shù)據(jù)記錄過(guò)程。

總的來(lái)說(shuō)，共識(shí)和不可篡改為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)安全性提供了基礎(chǔ)框架。一致性算法能夠確保所有節(jié)點(diǎn)都遵循系統(tǒng)規(guī)則并且都認(rèn)可網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)，而不可篡改能夠保證每個(gè)得到有效性驗(yàn)證的區(qū)塊數(shù)據(jù)和交易記錄的完整性。

密碼學(xué)在區(qū)塊鏈安全中的作用

區(qū)塊鏈尤其依賴加密技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全性。在這種情況下非常重要的一種加密函數(shù)是散列函數(shù)。散列是一種計(jì)算過(guò)程，使用稱為散列函數(shù)的算法接收數(shù)據(jù)的輸入（任何大小）并返回包含固定長(zhǎng)度值的確定輸出。

無(wú)論輸入數(shù)據(jù)的大小如何，計(jì)算輸出始終是相同的字節(jié)。如果輸入發(fā)生變化，輸出將完全不同。但是，如果輸入沒(méi)有改變，則生成的散列將始終相同，無(wú)論您運(yùn)行散列函數(shù)多少次。

在區(qū)塊鏈中，這些輸出值（稱為哈希）成為數(shù)據(jù)塊的唯一標(biāo)識(shí)符。每個(gè)區(qū)塊的散列是相對(duì)于前一個(gè)區(qū)塊的散列生成的，這就是將區(qū)塊鏈接在一起，形成區(qū)塊鏈的原因。此外，區(qū)塊散列依賴于該區(qū)塊中包含的數(shù)據(jù)，這意味著對(duì)數(shù)據(jù)所做的任何更改都會(huì)更改區(qū)塊散列值。

因此，基于該區(qū)塊中包含的數(shù)據(jù)和前一區(qū)塊的散列生成每個(gè)區(qū)塊散列。這些哈希標(biāo)識(shí)符在確保區(qū)塊鏈安全性和不可篡改方面發(fā)揮著重要作用。

驗(yàn)證交易一致性的算法中也利用了散列。例如，在比特幣區(qū)塊鏈上，用于實(shí)現(xiàn)共識(shí)和挖礦的工作證明（PoW）算法稱為SHA-256的哈希函數(shù)。顧名思義，SHA-256接受數(shù)據(jù)輸入并返回長(zhǎng)度為256位或64個(gè)字符長(zhǎng)的散列值。

除了為分布式賬中的交易記錄提供保護(hù)之外，密碼學(xué)還能夠在確保用于存儲(chǔ)加密貨幣的錢包安全性方面發(fā)揮重要作用。如用戶生產(chǎn)用于接收和發(fā)送數(shù)字貨幣的地址、公鑰和私鑰都是通過(guò)使用非對(duì)稱或公鑰加密來(lái)創(chuàng)建的。私鑰用于生成交易的數(shù)字簽名，從而可以驗(yàn)證所發(fā)送代幣的所有權(quán)。

雖然具體內(nèi)容已超出了本文范圍，但非對(duì)稱密碼學(xué)的特性能夠防止除私鑰持有者之外的任何人訪問(wèn)存儲(chǔ)在加密貨幣錢包中的資金，能夠在資金所有者決定使用它們之前保持這些資金的安全性（只要私鑰不被共享或泄露）。

密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)

除密碼學(xué)之外，一種稱為密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)的較為新穎的概念也在維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全性方面發(fā)揮著重要作用。它與博弈論的研究領(lǐng)域息息相關(guān)，該理論通過(guò)數(shù)學(xué)原理模擬了具有既定規(guī)則和獎(jiǎng)勵(lì)情境中理性行動(dòng)者所做的決策。雖然傳統(tǒng)博弈論可以廣泛應(yīng)用于一系列商業(yè)案例，但密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)也獨(dú)立建模并描述了分布式區(qū)塊鏈系統(tǒng)上節(jié)點(diǎn)的行為。

簡(jiǎn)而言之，密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)是對(duì)區(qū)塊鏈協(xié)議中經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)研究，它們的設(shè)計(jì)原理可能基于其參與者的行為而發(fā)生不同的結(jié)果。密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)的安全性基于如下這種模型，即區(qū)塊鏈系統(tǒng)為節(jié)點(diǎn)提供了更大的激勵(lì)，使其能夠真實(shí)得采取行動(dòng)，而不是采用惡意或錯(cuò)誤的行為。再者，比特幣挖礦中使用的工作證明一致性算法是提供這種激勵(lì)方式的優(yōu)秀案例。

當(dāng)Satoshi Nakamoto提出比特幣挖礦的框架時(shí)，它被設(shè)計(jì)成昂貴且消耗資源巨大的過(guò)程。由于其復(fù)雜性和計(jì)算需求，PoW挖礦涉及大量的金錢和時(shí)間投入，與采礦節(jié)點(diǎn)的位置和使用者無(wú)關(guān)。因此，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)阂饣顒?dòng)提供了強(qiáng)有力的防范作用，并為真實(shí)的挖礦行為提供激勵(lì)。惡意或低效的節(jié)點(diǎn)會(huì)很快被區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中淘汰，而真實(shí)和高效的礦工有可能獲得大量的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。

同樣，風(fēng)險(xiǎn)和收益之間的平衡也可以通過(guò)防范將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)哈希算力置于單個(gè)機(jī)構(gòu)或?qū)嶓w的手中，來(lái)防止發(fā)生可能破壞共識(shí)的潛在攻擊。如果該攻擊被成功執(zhí)行，這種被稱為51％的算力攻擊可能會(huì)造成極大破壞。鑒于工作量證明的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和比特幣網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，惡意用戶獲得對(duì)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)控制權(quán)的可能性是非常小的。

此外，要實(shí)現(xiàn)51％攻擊需要控制區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的計(jì)力成本會(huì)是天文數(shù)字，這對(duì)于為相對(duì)較小的潛在回報(bào)來(lái)說(shuō)，大規(guī)模的投資成本也抑制了該攻擊的發(fā)生。上述論述也被稱為區(qū)塊鏈的拜占庭容錯(cuò)（BFT），該特征說(shuō)明了即使某些節(jié)點(diǎn)受到損害或發(fā)生惡意行為，分布式系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)正常工作。

只要建立大量惡意節(jié)點(diǎn)的成本過(guò)高，且真實(shí)挖礦活動(dòng)可以有更好的激勵(lì)，該系統(tǒng)將能夠在沒(méi)有重大中斷的情況下蓬勃發(fā)展。然而，值得注意的是，小區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)肯定容易受到很多攻擊，因?yàn)橛糜谶@些系統(tǒng)的總哈希算力遠(yuǎn)低于比特幣網(wǎng)絡(luò)。

總結(jié)思想

通過(guò)結(jié)合博弈論和密碼學(xué)的使用，區(qū)塊鏈能夠像分布式系統(tǒng)一樣獲得更高的安全性。然而，幾乎與所有系統(tǒng)一樣，正確應(yīng)用這兩個(gè)知識(shí)領(lǐng)域至關(guān)重要。去中心化和安全性之間的平衡對(duì)于構(gòu)建可靠有效的加密貨幣網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

隨著區(qū)塊鏈的不斷發(fā)展和推廣，其安全性也將發(fā)生變化，以滿足不同應(yīng)用的相關(guān)需求。例如，現(xiàn)在為商業(yè)企業(yè)開(kāi)發(fā)的私有區(qū)塊鏈更多地依賴于訪問(wèn)控制所提供的安全性，而不同于大多數(shù)公共區(qū)塊鏈所使用的博弈論機(jī)制（或密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)）。