27、区块链平台金融安全标准的应用与挑战

区块链平台金融安全标准的应用与挑战

在当今数字化时代，区块链和智能合约技术备受瞩目，但要使其在金融领域得到广泛应用，安全性是至关重要的因素。本文将深入探讨区块链平台的交易安全、软件保障、现有平台的局限性以及如何将PA - DSS标准适配到区块链系统中。

1. 交易安全

交易安全是应用或平台整体安全的关键。在传输数据时，必须防止被动和主动窃听以及意外篡改。区块链技术在交易隐私方面取得了一定进展，以下是一些相关的技术和协议：
- UTXO交易模型 ：Ferrante和Mercer的研究表明，UTXO交易模型在优化交易隐私方面具有优势，尤其是在不信任方之间。该模型的固有安全特性，如与唯一交易关联的不可识别账户，默认情况下优于基于标准账户的模型。然而，该模型也存在漏洞，可能被用于追踪用户。Koshy等人提出了可链接环签名和隐身地址两种解决方案，以提高用户隐私和匿名性。
- 可链接环签名 ：允许用户验证自己是某个组的一部分，但不透露具体身份。例如，在一组公钥中，用户可以使用私钥进行身份验证。
- 隐身地址 ：确保用户身份（地址）与随机地址难以区分，并且只有用户可以通过该账户进行交易。
- GHOST协议 ：Sompolinsky和Zohar提出的GHOST协议旨在减轻区块链上的双花攻击。在标准环境中，恶意用户可能在区块链发现错误之前多次花费同一笔货币，而GHOST协议通过轻量级处理，使高速交易能够在无此漏洞的情况下执行，同时也为区块链平台的可扩展性提出了有趣的后续问题。
- 基于账户的交易模型 ：Shunli等人提出了基于账户的交易模型，通过实施同态加密和零知识（ZK）方法来提高隐私。同态加密允许在不解密数据的情况下对加密数据进行操作，而ZK方法则在交易必要时才向用户透露信息。
- 其他相关研究 ：Andrychowicz等人设计了一种无信任协议，以防止欺诈和剥削；Zhang等人提出了智能合约的认证数据馈送；Gray和Hadju利用Cryptlets对以太坊平台进行优化，实现了一种半信任或全信任的交易模式，但这种网络卸载架构可能会影响去中心化系统的完整性。此外，Hawk平台通过自动化加密协议提高了智能合约的安全性。

2. 软件保障

许多研究人员关注智能合约代码本身的软件保障问题。以下是一些相关的研究和发现：
- 代码分析 ：Bartoletti和Pompianu分析了以太坊和比特币等流行智能合约平台的安全实现，通过分析代码设计模式，试图找出常见问题并加以修复。
- 编程教育 ：Delmolino等人通过分析公共领域的智能合约，发现了编程实践中的模式和常见问题，并创建了开源平台来教授智能合约编程，强调安全编程实践的培训对智能合约安全的重要性。
- 漏洞发现 ：Luu等人记录了以太坊平台上智能合约的漏洞，分析了这些漏洞的影响和共同特征，指出特定的编程实践可能导致漏洞。Buterin也描述了以太坊智能合约平台上的常见漏洞，如交易排序依赖、时间戳依赖和异常处理不当等。

3. 现有区块链平台的局限性

尽管区块链和智能合约技术具有革命性，但现有平台仍存在一些局限性：
- 磁盘空间问题 ：比特币和以太坊等流行平台由于磁盘空间需求大，限制了其大规模应用，尤其是在涉及移动设备时。目前只有少数平台试图解决这个问题。
- 缺乏标准化 ：区块链的社区性质导致智能合约缺乏标准化，存在大量难以管理的智能合约和不安全的协议。需要更多的学术和专业研究来加强智能合约平台的安全控制。
- 隐私和安全问题 ：虽然研究人员提出了许多解决方案来提高用户和交易隐私，但仍有一些问题需要关注，如区块链系统逐渐偏离零信任方法，以及区块链账本本身的安全和隐私问题。

4. 适配PA - DSS标准到区块链系统

PA - DSS标准是传统交易应用的指导原则，为了将其适配到区块链系统，需要对每个指南进行分析，并根据其在去中心化系统中的适用性进行分类：
- 完全适用 ：可以直接应用于去中心化系统而无需修改。
- 部分适用 ：需要进行修改后才能应用于去中心化平台。例如，在敏感数据存储和传输、数据访问和平台日志记录、漏洞识别和修复等方面，需要根据区块链的特点进行调整。具体的部分适用标准如下表所示：
| 当前标准 | 适配标准 |
| — | — |
| 2.1 软件供应商必须为客户提供在客户定义的保留期到期后清除持卡人数据的指导 | 软件供应商必须为客户提供在客户定义的保留期到期后清除持卡人数据的指导。客户数据的保留期取决于交易方法。无论交易方法如何，区块链账本将永久安全地存储交易数据 |
| 2.2 显示时屏蔽主账号（PAN）（最多显示前六位和后四位数字） | 显示时屏蔽主账号（PAN）（最多显示前六位和后四位数字）。在区块链平台上，UTXO和基于账户的交易模型需要用户ID进行交易。显示时，用户ID或任何确定交易源或目的地的信息应被屏蔽 |
| 2.3 至少在存储的任何地方使主账号（PAN）不可读 | 至少在存储的任何地方使主账号（PAN）不可读。如果在具有特定区块链交易模型的区块链平台上，存储时应使未经授权的用户无法读取用户ID |
| 3.1 支付应用程序在安装过程完成时的“开箱即用”安装，必须便于所有管理访问和所有持卡人数据访问使用唯一的用户名和安全认证 | 支付应用程序在安装过程完成时的“开箱即用”安装，必须便于所有特权和管理访问以及所有持卡人数据访问使用唯一的用户名和安全认证 |
| 7.2 软件供应商必须建立一个及时开发和部署安全补丁和升级的过程，包括以安全的方式交付更新和补丁，并在交付和部署过程中维护补丁和更新代码的完整性 | 软件供应商必须建立一个及时开发和部署安全补丁和升级的过程，包括以安全的方式交付更新和补丁，并在交付和部署过程中维护补丁和更新代码的完整性。在区块链平台上，必须采取适当的步骤来确保系统的安全。可能需要禁用易受攻击的智能合约或分叉区块链本身 |
| 11.2 如果支付应用程序通过终端用户消息技术发送主账号（PAN），则支付应用程序必须提供一种解决方案，使主账号不可读，或实施强加密，或指定使用强加密来加密主账号 | 如果支付应用程序通过终端用户消息技术发送主账号（PAN），则支付应用程序必须提供一种解决方案，使主账号不可读，或实施强加密，或指定使用强加密来加密主账号。在区块链平台和交易模型上，所有敏感交易数据将通过加密进行保护 |
| 12.2 支付应用程序绝不能通过终端用户消息技术（例如电子邮件、即时消息、聊天）发送未加密的主账号 | 支付应用程序绝不能通过终端用户消息技术（例如电子邮件、即时消息、聊天）发送未加密的主账号。在区块链平台和交易模型上，通过终端用户消息技术发送时，任何敏感交易数据都不应未加密 |
- 不适用 ：在不进行重大修改的情况下，无法应用于去中心化系统。具体的不适用标准如下表所示：
| 标准 | 理由 |
| — | — |
| 4.1 在安装过程完成时，支付应用程序的“开箱即用”默认安装必须记录所有用户访问 | 区块链账本的性质使得在逻辑上记录对账本的个别访问事件不可行 |
| 4.2 支付应用程序必须实施自动审计跟踪，以跟踪和监控访问 | 区块链账本的性质使得在逻辑上记录或审计对账本的个别访问事件不可行。在区块链平台上，由于所有区块链节点都可以访问账本，因此不会对用户访问账本进行监控或记录以供审计 |
| 10.1 如果支付应用程序更新通过远程访问传递到客户系统，软件供应商必须告知客户仅在需要从供应商下载时打开调制解调器，并在下载完成后立即关闭。或者，如果通过VPN或其他高速连接传递，软件供应商必须建议客户正确配置防火墙或个人防火墙产品以保护“始终在线”连接 | 去中心化平台和应用程序的“更新”方式与集中式系统不同。平台会“分叉”，应用程序（智能合约）在“更新”时会被销毁以防止进一步使用 |

综上所述，区块链平台的安全是一个复杂且多方面的问题。虽然已经取得了一些进展，但仍有许多挑战需要克服。通过不断研究和改进，将现有标准适配到区块链系统中，有望提高区块链平台的安全性，推动其在金融领域的广泛应用。

下面我们用mermaid流程图来展示区块链平台交易安全相关技术的关系：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;

    A(交易安全):::process --> B(UTXO交易模型):::process
    A --> C(GHOST协议):::process
    A --> D(基于账户的交易模型):::process
    A --> E(其他相关研究):::process
    B --> B1(可链接环签名):::process
    B --> B2(隐身地址):::process
    D --> D1(同态加密):::process
    D --> D2(零知识方法):::process
    E --> E1(无信任协议):::process
    E --> E2(认证数据馈送):::process
    E --> E3(Cryptlets优化):::process
    E --> E4(Hawk平台):::process

通过这个流程图，我们可以更清晰地看到各种交易安全技术之间的关系，它们共同构成了区块链平台交易安全的保障体系。在实际应用中，需要综合考虑这些技术的特点和适用场景，以实现最佳的安全效果。

未来，随着区块链技术的不断发展，我们期待看到更多创新的安全解决方案出现，进一步提升区块链平台的安全性和可靠性，为金融行业的数字化转型提供坚实的支持。同时，行业内也需要加强合作，共同制定更加完善的安全标准和规范，促进区块链技术的健康发展。

区块链平台金融安全标准的应用与挑战

5. 适配PA - DSS标准的具体分析与影响

将PA - DSS标准适配到区块链系统，不仅仅是简单的分类和修改，还会对区块链平台的安全管理和运营产生深远的影响。

5.1 敏感数据管理的变革

在传统支付系统中，PA - DSS标准对敏感数据（如信用卡号、主账号、PIN 码等）的定义和管理非常明确。然而，在区块链平台上，用户 ID 成为了交易的核心标识，其作用远远超过了传统的持卡人数据字段。因此，标准的修订需要重新定义敏感数据的范围，将用户 ID 纳入重点保护对象。

这一变革将促使区块链平台开发者重新审视数据存储和传输的方式。例如，在存储用户 ID 时，需要采用更高级的加密算法，确保其在存储过程中不被泄露。在数据传输方面，也需要加强加密措施，防止用户 ID 在传输过程中被窃取。

5.2 数据访问和平台日志记录的调整

传统平台的数据访问通常只限于少数业务员工，并且通过严格的权限管理和日志记录来确保数据的安全。但在区块链平台上，数据对所有参与者开放，限制数据访问会破坏区块链的信任模型。因此，PA - DSS 标准中关于数据访问和日志记录的部分需要进行调整。

对于数据访问，区块链平台需要采用新的方式来确保数据的安全性，例如通过加密技术保证数据的隐私性，而不是通过限制访问来实现。在日志记录方面，由于所有节点都可以访问账本，传统的日志记录方式不再适用。区块链平台可以采用分布式日志记录的方式，确保所有节点都能记录重要的交易信息，同时避免了单点故障和数据篡改的风险。

5.3 漏洞识别和修复的特殊处理

区块链平台的不可变性质决定了其在漏洞识别和修复方面与传统平台有很大的不同。传统支付系统可以通过打补丁的方式来修复漏洞，但区块链平台只能通过禁用易受攻击的智能合约或分叉区块链来解决问题。

这种特殊的处理方式要求 PA - DSS 标准进行相应的修订，以适应区块链平台的特点。例如，标准需要明确规定在发现漏洞时，如何及时禁用智能合约，以及如何进行区块链分叉的操作。同时，还需要建立相应的监督机制，确保漏洞修复的过程符合安全要求。

6. 案例分析：以比特币和以太坊为例

为了更好地理解区块链平台的安全问题以及 PA - DSS 标准的适配情况，我们以比特币和以太坊这两个最具代表性的平台为例进行分析。

6.1 比特币平台

• 交易安全 ：比特币采用了 UTXO 交易模型，在一定程度上保护了用户的隐私。然而，该模型也存在被追踪的风险，研究人员已经发现了一些利用该模型漏洞追踪用户的方法。为了提高交易安全，比特币社区可以考虑采用可链接环签名和隐身地址等技术，进一步增强用户的隐私保护。
• 软件保障 ：比特币的智能合约相对简单，但也存在一些安全漏洞。例如，曾经出现过双花攻击的情况，这表明比特币平台在软件保障方面还有待加强。开发者需要加强对智能合约代码的审查，及时发现和修复潜在的漏洞。
• PA - DSS 标准适配 ：比特币平台在磁盘空间和标准化方面存在较大问题，这与 PA - DSS 标准的要求存在一定差距。在适配标准时，需要重点解决磁盘空间的问题，同时加强对智能合约的标准化管理。

6.2 以太坊平台

• 交易安全 ：以太坊支持更复杂的智能合约，交易安全问题更为突出。研究人员已经发现了许多以太坊智能合约的漏洞，如重入攻击、整数溢出等。为了提高交易安全，以太坊社区可以采用同态加密和零知识证明等技术，增强数据的隐私性和安全性。
• 软件保障 ：以太坊的软件保障工作一直是社区关注的重点。许多研究人员对以太坊的智能合约代码进行了分析，发现了大量的安全漏洞。为了提高软件保障水平，以太坊社区需要加强对开发者的培训，推广安全编程实践。
• PA - DSS 标准适配 ：以太坊在适配 PA - DSS 标准时，需要解决敏感数据管理、数据访问和日志记录、漏洞识别和修复等方面的问题。例如，在敏感数据管理方面，需要将用户 ID 纳入重点保护对象；在漏洞识别和修复方面，需要建立更完善的机制，及时发现和修复智能合约的漏洞。

7. 未来展望与建议

区块链技术在金融领域的应用前景广阔，但要实现其大规模应用，必须解决安全问题。以下是对未来区块链平台安全发展的展望和建议：

7.1 加强研究与创新

未来需要加强对区块链安全技术的研究和创新，开发出更加先进的安全解决方案。例如，研究更高效的加密算法、更安全的智能合约编程模型等。同时，还需要关注新兴技术对区块链安全的影响，如量子计算可能对区块链加密算法的威胁。

7.2 推动标准化建设

区块链行业需要加强标准化建设，制定统一的安全标准和规范。这将有助于提高区块链平台的互操作性和安全性，促进区块链技术的健康发展。政府和行业组织可以发挥重要作用，推动标准化工作的开展。

7.3 加强人才培养

区块链安全是一个复杂的领域，需要专业的人才来进行研究和开发。因此，需要加强对区块链安全人才的培养，提高从业人员的技术水平和安全意识。高校和培训机构可以开设相关课程，培养更多的专业人才。

7.4 加强国际合作

区块链技术是全球性的技术，安全问题也需要国际合作来解决。各国政府和企业可以加强合作，共同研究和应对区块链安全挑战。例如，建立国际安全标准和规范，共享安全漏洞信息等。

下面我们用表格来总结区块链平台安全相关的要点：
| 方面 | 现状 | 挑战 | 解决方案 |
| — | — | — | — |
| 交易安全 | 取得一定进展，多种技术被提出 | 隐私保护仍不足，部分技术存在漏洞 | 采用可链接环签名、隐身地址、GHOST 协议等技术 |
| 软件保障 | 发现大量智能合约漏洞 | 代码审查和修复机制不完善 | 加强代码审查，推广安全编程实践 |
| 平台局限性 | 磁盘空间大，缺乏标准化 | 限制大规模应用 | 优化磁盘空间使用，加强标准化建设 |
| PA - DSS 标准适配 | 部分标准需要调整 | 敏感数据管理、数据访问等问题 | 重新定义敏感数据范围，调整数据访问和日志记录方式 |

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;

    A(区块链平台安全):::process --> B(交易安全):::process
    A --> C(软件保障):::process
    A --> D(平台局限性):::process
    A --> E(PA - DSS标准适配):::process
    B --> B1(UTXO交易模型):::process
    B --> B2(GHOST协议):::process
    C --> C1(代码审查):::process
    C --> C2(安全编程实践):::process
    D --> D1(磁盘空间问题):::process
    D --> D2(标准化问题):::process
    E --> E1(敏感数据管理):::process
    E --> E2(数据访问和日志记录):::process
    E --> E3(漏洞识别和修复):::process

通过以上的分析和总结，我们可以更全面地了解区块链平台的安全问题以及未来的发展方向。在区块链技术不断发展的过程中，我们需要不断关注安全问题，采取有效的措施来保障区块链平台的安全运行，推动其在金融领域的广泛应用。