Как обеспечивается информационная безопасность данных в блокчейна. Какие существуют угрозы безопасности? Какие есть методы и алгоритмы защиты данных? Узнайте в этой статье.
Безопасность данных — ключевой аспект цифровой эпохи, и блокчейн стал одной из самых обсуждаемых технологий благодаря своей способности обеспечивать высокий уровень защиты информации. Пользователи получили множество удобств с момента внедрения и пользования блокчейном. Кроме того, он считается децентрализованной и безопасной технологией. Блокчейн используется в различных сферах, включая финансы, здравоохранение, управление цепочками поставок и государственные услуги, что делает его значимость ещё более очевидной.
В этой статье мы рассмотрим, чем обеспечивается безопасность блокчейн-системы, какие угрозы существуют, и какие меры помогают минимизировать риски. Мы также проанализируем механизмы, которые делают блокчейн устойчивым к атакам, и рассмотрим реальные примеры угроз и инцидентов.
Что такое блокчейн?
Блокчейн — это распределенный реестр, который хранит данные в виде цепочки блоков. Каждый блок содержит информацию о транзакциях и связан с предыдущим блоком с помощью криптографического хеширования. Такая структура обеспечивает неизменность данных и защищает их от несанкционированного доступа.
Ключевая особенность блокчейна заключается в его децентрализованной природе. В отличие от традиционных баз данных, где данные хранятся на одном сервере, блокчейн распределяет данные между тысячами узлов (нодов), что делает систему устойчивой к сбоям и атакам. Основные типы блокчейнов:
Публичные блокчейны: такие как Bitcoin и Ethereum, открыты для всех и обеспечивают максимальную прозрачность;
Частные блокчейны: используются внутри организаций для управления внутренними процессами с более строгим контролем доступа;
Консорциумные блокчейны:управляются группой организаций, что делает их компромиссом между открытостью и контролем.
Основные аспекты безопасности блокчейна
Концепция безопасности блокчейна // Иллюстрация: Midjourney
Несколько процессов делают блокчейн безопасным. В том числе, передовые криптографические алгоритмы и математические модели поведения и принятия решений. Большинство криптовалютных систем в качестве основной структуры используют именно блокчейн для избежания копирования или уничтожения цифровых валют.
Также исследуется использование технологии блокчейн и в других сферах, где особо важна безопасность данных. К примеру такие, как акт регистрации и отслеживания благотворительных пожертвований, медицинские базы данных и управление поставками.
Безопасность и конфиденциальность
На самом деле, достаточно трудно обеспечить одновременную безопасность и конфиденциальность в обычной информационной системе. Тем не менее, блокчейну это под силу: технология предоставляет конфиденциальность через инфраструктуру открытых ключей, которая защищает от вредоносных попыток изменить данные и сохраняет размер данных.
Чем масштабнее и распределеннее сеть, тем безопаснее она считается.
Безопасность блокчейна обеспечивается децентрализованной природой технологии и криптографическими механизмами. Каждый узел в сети хранит копию данных, что делает систему устойчивой к потерям информации и атакам. Конфиденциальность достигается с помощью шифрования данных и использования приватных ключей для контроля доступа к информации.
В блокчейне используются такие методы, как:
Асимметричное шифрование: для защиты данных с помощью приватных и публичных ключей.
Многофакторная аутентификация: для дополнительной защиты учетных записей.
Zero-Knowledge Proofs (доказательства с нулевым разглашением): позволяют подтверждать транзакции, не раскрывая саму информацию.
Многие опасения по поводу блокчейна касаются ограниченной масштабируемости, недостаточной конфиденциальность данных и отсутствия согласованных отраслевых стандартов.
Например, даже с технологиями шифрования и повышения конфиденциальности транзакции блокчейна можно увидеть на всех узлах сети. Узлы производят метаданные, а статистический анализ может раскрывать информацию даже из зашифрованных данных, что позволяет их распознавать. Однако не получится узнать, кому принадлежат те или иные данные.
Масштабируемость
Масштабируемость блокчейна — это способность системы эффективно обрабатывать растущее количество транзакций без потери производительности. Виталий Бутерин, соучредитель Ethereum, заявил, что «существует трилемма блокчейна», из-за которой могут быть достигнуты только два из трех свойств блокчейна: децентрализация, безопасность или масштабируемость.
Разработчики ищут способы обойти эту трилемму. В распределенных протоколах учета каждый узел хранит и обрабатывает все транзакции, ведет копию всего состояния на счетах, контрактов и так далее. Запуск полного узла обеспечивает пользователям конфиденциальность и безопасность. Но это может быть сложно, так как количество транзакций постоянно увеличивается, что затрудняет масштабирование.
Методы улучшения масштабируемости:
Шардинг: разделение сети на сегменты (шарды), каждый из которых обрабатывает свою часть данных;
Lightning Network: решение второго уровня для ускорения транзакций в сети Bitcoin;
Сайдчейны: параллельные блокчейны, которые взаимодействуют с основным блокчейном, облегчая нагрузку.
Если разработчики увеличивают размер блока, чтобы вместить больше транзакций, объем данных, который необходимо хранить, также увеличивается. Таким образом, по мере того, как каждый узел достигнет мощности, только несколько крупных компаний будут иметь ресурсы для их выполнения, что ставит под вопрос децентрализацию и масштабируемость.
Однако стоит отметить, что частные блокчейны не сталкиваются с такими проблемами масштабируемости и могут обрабатывать значительно больше транзакций в секунду.
Блокчейн как инфраструктура // Источник: Thales
Неизменность
Хотя многие элементы способствуют безопасности блокчейна, консенсус и неизменность — два из самых значительных. Способность узлов в блокчейн-сети соглашаться с истинным состоянием сети и подлинностью транзакций называется консенсусом.
Неизменность данных в блокчейне означает, что после добавления информации в реестр её невозможно изменить без согласия большинства участников сети. Это достигается благодаря механизму консенсуса, такому как Proof of Work или Proof of Stake, которые защищают сеть от попыток подделки данных.
Неизменность данных обеспечивает:
Прозрачность: все транзакции можно отследить до их источника;
Защиту от мошенничества: сложность изменения данных делает мошеннические операции практически невозможными;
Юридическую ценность: в некоторых странах блокчейн-данные признаны юридически значимыми доказательствами.
Неизменность запрещает любые изменение транзакций после их подтверждения. Несмотря на то, что транзакции часто связаны с передачей криптовалют, они также имеют отношение к хранению цифровых данных.
Криптография
Криптография — это основа безопасности блокчейна. Она включает в себя методы хеширования, цифровые подписи и инфраструктуру открытых ключей (PKI). Эти инструменты обеспечивают целостность данных, подтверждение подлинности транзакций и защиту от несанкционированного доступа.
Хэш каждого блока вычисляется с помощью хэша предыдущего блока, в результате чего получается цепочка соединенных блоков. Поскольку хэш определяется данными, содержащимися в этом блоке, каждое изменение требует изменения хэша блока. Эти хэш-идентификаторы необходимы для безопасности и неизменности блокчейнов.
Основные криптографические механизмы:
Хеш-функции: создают уникальные цифровые отпечатки данных (например, SHA-256);
Цифровые подписи: подтверждают подлинность транзакций и идентичность отправителя;
Инфраструктура открытых ключей (PKI): обеспечивает безопасное хранение и обмен криптографическими ключами.
Криптография играет весомую роль для обеспечения безопасности кошельков и в защите записей транзакций.
Основные угрозы безопасности блокчейна
Несмотря на высокий уровень защиты, блокчейн-системы не застрахованы от угроз. Основные из них:
Атаки 51%: когда злоумышленник контролирует более половины вычислительной мощности сети, он может изменять данные и осуществлять двойные траты. Примеры таких атак были зафиксированы в сетях Bitcoin Gold и Ethereum Classic;
Уязвимости смарт-контрактов: ошибки в коде могут привести к утечке данных или краже средств. Например, взлом DAO в 2016 году привел к потере миллионов долларов;
Фишинг и социальная инженерия: мошенники обманывают пользователей, чтобы получить доступ к их приватным ключам. Такие атаки особенно распространены на криптовалютных биржах;
Sybil-атаки: создание множества поддельных узлов для манипулирования сетью и получения контроля над процессом голосования;
Квантовые угрозы: потенциальные риски, связанные с развитием квантовых компьютеров, способных взламывать современные криптографические алгоритмы.
Механизмы обеспечения безопасности в блокчейне
Для защиты от вышеуказанных угроз используются следующие механизмы:
Криптографическая защита данных: использование сильных алгоритмов шифрования и хеширования для защиты информации;
Механизмы консенсуса: такие как Proof of Work, Proof of Stake, Delegated Proof of Stake, которые помогают защитить сеть от атак и обеспечивают её устойчивость;
Аудит смарт-контрактов: регулярные проверки кода на наличие уязвимостей и проведение "bug bounty" программ для выявления потенциальных угроз;
Двухфакторная аутентификация (2FA): повышение уровня безопасности пользовательских аккаунтов на криптобиржах и в кошельках;
Образовательные программы: повышение осведомленности пользователей о методах социальной инженерии и фишинга.
Блокчейн — это мощная технология, способная обеспечить высокий уровень безопасности данных благодаря своей децентрализованной архитектуре и криптографическим методам защиты. Однако для поддержания этого уровня важно учитывать существующие угрозы и постоянно совершенствовать механизмы защиты. Развитие технологий, таких как квантовая криптография и мультиподписные кошельки, открывает новые горизонты для повышения безопасности.
Узнайте больше о криптовалютах и блокчейне на NFT.ru и оставайтесь в курсе последних трендов в области цифровых технологий.
