區(qū)塊鏈通過各種機制實現(xiàn)了安全加固，這些機制包括先進的加密技術(shù)及方案和數(shù)學模型決策。區(qū)塊鏈技術(shù)是大多數(shù)加密貨幣系統(tǒng)的基礎架構(gòu)，它可以防止數(shù)字貨幣被復制和破壞。

在對數(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、醫(yī)療數(shù)據(jù)庫和供應鏈管理。

但是，區(qū)塊鏈的安全性遠非一個簡單的議題。因此，理解這些創(chuàng)新系統(tǒng)的基本概念和機制是如何為區(qū)塊鏈提供強有力的保護非常重要。

不可篡改和共識的概念

雖然許多功能都與區(qū)塊鏈相關(guān)聯(lián)，但最重要的兩個特征是共識和不可篡改。共識是指分布式區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的節(jié)點就網(wǎng)絡的真實狀態(tài)和交易的有效性達成一致的能力。通常，達成共識的過程取決于網(wǎng)絡使用的一致性算法。

另一方面，不可篡改是指區(qū)塊鏈無法修改已經(jīng)確認的交易記錄。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)記錄過程。

總的來說，共識和不可篡改為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)安全性提供了基礎框架。一致性算法能夠確保所有節(jié)點都遵循系統(tǒng)規(guī)則并且都認可網(wǎng)絡的當前狀態(tài)，而不可篡改能夠保證每個得到有效性驗證的區(qū)塊數(shù)據(jù)和交易記錄的完整性。

密碼學在區(qū)塊鏈安全中的作用

區(qū)塊鏈尤其依賴加密技術(shù)來實現(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)。散列是一種計算過程，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）并返回包含固定長度值的確定輸出。

無論輸入數(shù)據(jù)的大小如何，計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，如果輸入沒有改變，則生成的散列將始終相同，無論您運行散列函數(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)塊的唯一標識符。每個區(qū)塊的散列是相對于前一個區(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)，這意味著對數(shù)據(jù)所做的任何更改都會更改區(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)塊的散列生成每個區(qū)塊散列。這些哈希標識符在確保區(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，用于實現(xiàn)共識和挖礦的工作證明（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)輸入并返回長度為256位或64個字符長的散列值。

除了為分布式賬中的交易記錄提供保護之外，密碼學還能夠在確保用于存儲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使用非對稱或公鑰加密來創(chuàng)建的。私鑰用于生成交易的數(shù)字簽名，從而可以驗證所發(fā)送代幣的所有權(quán)。

雖然具體內(nèi)容已超出了本文范圍，但非對稱密碼學的特性能夠防止除私鑰持有者之外的任何人訪問存儲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)濟學

除密碼學之外，一種稱為密碼經(jīng)濟學的較為新穎的概念也在維護區(qū)塊鏈網(wǎng)絡安全性方面發(fā)揮著重要作用。它與博弈論的研究領(lǐng)域息息相關(guān)，該理論通過數(shù)學原理模擬了具有既定規(guī)則和獎勵情境中理性行動者所做的決策。雖然傳統(tǒng)博弈論可以廣泛應用于一系列商業(yè)案例，但密碼經(jīng)濟學也獨立建模并描述了分布式區(qū)塊鏈系統(tǒng)上節(jié)點的行為。

簡而言之，密碼經(jīng)濟學是對區(qū)塊鏈協(xié)議中經(jīng)濟學的相關(guān)研究，它們的設計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)濟學的安全性基于如下這種模型，即區(qū)塊鏈系統(tǒng)為節(jié)點提供了更大的激勵，使其能夠真實得采取行動，而不是采用惡意或錯誤的行為。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方式的優(yōu)秀案例。

當Satoshi Nakamoto提出比特幣挖礦的框架時，它被設計成昂貴且消耗資源巨大的過程。由于其復雜性和計算需求，PoW挖礦涉及大量的金錢和時間投入，與采礦節(jié)點的位置和使用者無關(guān)。因此，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)阂饣顒犹峁┝藦娪辛Φ姆婪蹲饔?，并為真實的挖礦行為提供激勵。惡意或低效的節(jié)點會很快被區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中淘汰，而真實和高效的礦工有可能獲得大量的區(qū)塊獎勵。

同樣，風險和收益之間的平衡也可以通過防范將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中大多數(shù)哈希算力置于單個機構(gòu)或?qū)嶓w的手中，來防止發(fā)生可能破壞共識的潛在攻擊。如果該攻擊被成功執(zhí)行，這種被稱為51％的算力攻擊可能會造成極大破壞。鑒于工作量證明的競爭機制和比特幣網(wǎng)絡的規(guī)模，惡意用戶獲得對大多數(shù)節(jié)點控制權(quán)的可能性是非常小的。

此外，要實現(xiàn)51％攻擊需要控制區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的計力成本會是天文數(shù)字，這對于為相對較小的潛在回報來說，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（BFT），該特征說明了即使某些節(jié)點受到損害或發(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)點的成本過高，且真實挖礦活動可以有更好的激勵，該系統(tǒng)將能夠在沒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)絡肯定容易受到很多攻擊，因為用于這些系統(tǒng)的總哈希算力遠低于比特幣網(wǎng)絡。

總結(jié)思想

通過結(jié)合博弈論和密碼學的使用，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，正確應用這兩個知識領(lǐng)域至關(guān)重要。去中心化和安全性之間的平衡對于構(gòu)建可靠有效的加密貨幣網(wǎng)絡至關(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，以滿足不同應用的相關(guān)需求。例如，現(xiàn)在為商業(yè)企業(yè)開發(fā)的私有區(qū)塊鏈更多地依賴于訪問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制（或密碼經(jīng)濟學）。