基于區塊鏈技術的互聯網信息安全創新實踐研究

劉中原 杭州職業技術學院 信息工程學院

1 引言

隨著技術的不斷發展，信息傳遞方式不斷發展，同時，價值方式也在不斷發展?；ヂ摼W使整個通信網絡實現了信息的高效傳遞，但是卻缺乏有效保護信息安全的內在機制，人們還無法點對點地傳遞帶有所有權的信息，在網絡上拷貝、傳播甚至篡改一條信息的成本幾乎為零?；ヂ摼W這個全球范圍的高速穩定的信息傳輸網絡，必然會要求一個與之匹配的高效可靠的價值傳輸系統，實現去中心化的價值信息交換方式。區塊鏈就是在這樣的背景下誕生的，它為數字世界里的價值承載和轉移，提供了一種基于密碼學、分布式系統和點對點網絡通信的解決方案，改變了傳統的寄希望于中心服務中介的信任方式，僅僅依靠經過數學論證可靠的簽名算法，就能解決信用和安全問題。區塊鏈的誕生并不是偶然，而是科技發展和人們對計算機系統的要求不斷提高的必然產物。

2 研究內容

在中心化應用里而，管理員會幫助用戶保護私密信息，但也存在監守內盜。傳統的信息云存儲服務一般是非自治的、信息未經加密的，節點數量和空間都很有限，且可靠性無法保證。本文就是以這樣的需求為設計目標，研究區塊鏈的技術細節及實現方法，利用區塊鏈技術設計一款加密信息備份系統，幫助用戶備份自己的私密信息。本系統能通過具有同樣需求的用戶自行參與維護，貢獻自己的存儲空間，互相協作存儲這些重要的文本信息，這些信息將遍布全網用戶節點，每個節點都具有完整的數據備份，本系統通過密碼學原理，防止被其他用戶窺視和篡改，在技術上解決該系統安全可信的問題；這些信息的操作記錄是可追溯的，方便用戶查看歷史記錄。

2.1 加密信息備份系統

2.1.1 系統概要設計研究

該系統主要包含以下模塊：P2P網絡模塊，事務模塊，區塊模塊，用戶模塊，共識機制模塊和加密信息管理模塊。P2P網絡模塊包含節點創建、網絡連接；交易模塊主要包括交易的產生和交易信息的擴展；區塊模塊主要包含區塊的創建、區塊的驗證和同步；用戶系統模塊包括用戶注冊登錄和用戶公鑰和私鑰的管理；共識機制模塊主要包含獎勵周期和委托周期；加密信息管理模塊包含用戶文本基本管理、文本加解密過程和文本信息發送功能。

2.1.2 系統功能流程設計

該系統對普通用戶可見的功能非常簡單。用戶在完成注冊和登錄后，主要完成一些常規的信息添加、編輯、刪除等管理工作和信息發送操作。系統底層會為用戶的不 操作，產生相應的交易數據，交易的確認和打包，區塊數椐的創建和M步，以及交易的擴展功能等。功能性交易在驗證了合法性以后，在各自節點完成相應操作。

2.1.3 系統部署本研究

在系統開發完成后，配置一臺滿足運行要求的服務器作為初始節點，然后通過用戶創建的節點連接初始節點或其他用戶節點，在完成P2P網絡連接并基本上形成多節點網絡之后，初始節點與普通節點相同。可以隨時刪除，不再影響整個系統的正常運行。如此，就留下完全由用戶自己組建的區塊鏈網絡，每個節點保留一份數據備份，每個數據備份都記錄了當前在線的節點信息。

2.2 系統測試

該系統測試部分主要驗證 P2P網絡是否通暢、用戶的注冊和登錄是否成功、簽名和驗證是否成功、數據同步是否及時和準確、文本信息的加解密是否成功、DPoS是否運行正常等。由于Node.js技術的響應速度和處理速度都比較快，該系統除了I/O消耗率被硬件配置限定，并可以在算法上優化以外，系統性能上的瓶頸不多。

3 結論

本系統是區塊鏈技術的研究和應用創新，具有重要的研究價值和應用價值。設計了基于區塊鏈的加密信息備份系統，利用Nodejs技術完成了系統的開發和測試。通過設計基于P2P網絡的分布式數據存儲策略，用戶備份的文本信息不會丟失；基于橢圓曲線序列算法的簽名驗證技術用于實現信息的所有權認證；安全加密和解密技術確保用戶信息的安全性；建立有效的共識機制，確保系統正常運行。該系統如果在一定數量的用戶中使用起來，將構建一個非常安全可靠的區塊鏈網絡，幫助用戶在互聯網范圍內分布式備份加密的文本信息。