【网络安全】——区块链安全和共识机制

区块链安全和共识机制

摘要：区块链技术作为一种分布式去中心化的技术，在无需第三方的情况下，使得未建立信任的交易双方可以达成交易。因此，区块链技术近年来也在金融，医疗，能源等多个行业得到了快速发展。然而，区块链为无信任的网络提供保障的同时，也面临着一些安全隐患。本文就从区块链共识层面，分析了区块链存在的攻击问题。并且我们还分析总结了未来共识算法可能的发展方向。

关键字：区块链;共识算法;共识攻击;分布式安全

Abstract: Blockchain technology, as a distributed and decentralized
technology, enables both parties to reach a transaction without establishing
trust without a third party. Therefore, blockchain technology has also
developed rapidly in finance, medical treatment, energy and other industries
in recent years. However, while blockchain provides protection for untrusted
networks, it also faces some security risks. This paper analyzes the attack
problems of blockchain from the perspective of blockchain consensus. And we
also analyze and summarize the possible development direction of consensus
algorithm in the future.

Keywords: blockchain;consensus algorithm;consensus attack;distributed
security

目录

一、区块链概述

1、区块链基本概念

2、区块链安全挑战

3、本文章节安排

二、区块链主流共识算法

1、PoW工作量证明

2、PoS权益证明

三、基于区块链共识的攻击

1、双花攻击

2、51%攻击

3、无利害关系问题

四、共识算法未来发展

1、PoW与PoS算法相结合

2、原生PoS算法的改进

3、原生PoW算法的改进

4、传统分布式一致性算法的改进及其他

五、总结与展望

六、参考文献

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一、区块链概述

1、区块链基本概念

图1.区块链结构

区块链技术起源于比特币，是以比特币为代表的众多数字货币方案的底层核心技术，最初设计目的是解决电子支付中过度依赖可信第三方的问题[1]。比特币通过哈希函数将交易区块按时间顺序前后相连，形成链式结构，区块链结构如图1所示。每个区块包含交易信息和区块头部两部分。交易信息是区块的主体部分，将交易以
Merkle树结构存储 。最终生成 Merkle树的根作为交易摘要被记录在区块头部中，便于交易的验证和查找.
区块头部还记录了版本号、区块高度、随机数nonce、时间戳等信息[2]。

区块链是一种典型的 分布式账本技术
，通过共识等多边自治技术手段支持数据验证、共享、计算、存储等功能。从区块链的组织结构和运行原理来看，可以狭义地将区块链视为一种以区块为单位的、按照时间顺序前后相连的单