Блокчейн и защита данных: новые горизонты безопасности

30 января 2025
Содержание
Методы защиты на основе криптографииДецентрализация и консенсусные алгоритмыКонфиденциальность в блокчейн: как она обеспечивается?Перспективы для блокчейнаБлокчейн представляет собой технологию, обеспечивающую прозрачность и безопасность данных за счет децентрализованной природы. Он принадлежит к цепочке цифровых блоков, где каждый хранит сведения о блоке перед ним. Получается, что это база данных транзакций. За счет использования механизма хэширования обеспечивается неизменность записей в базе. Из-за корректировок информации блоках происходит изменение хэша текущего и остальных. В блокчейне предлагаются все преимущества прозрачности, так как у каждого есть возможность видеть информацию в отдельных последовательных блоках, но никто не способен ее изменить или уничтожить.
Актуально использовать блокчейн для передачи и хранения разнообразных сведений, в числе которых финансовые, нефинансовые данные. Технология обеспечивает возможности для связывания актива с особой информацией о владельце. Она не будет меняться, удаляться или нарушаться дискретно. Безопасность данных с блокчейн обеспечивается за счет матмоделей и методов криптографии. Данная модель безопасности применима в различных сферах, в областях, где важно контролировать безопасность идентификации, а также получения доступа к данным пользователей.
Далее будет рассмотрено, какие основные механизмы обеспечения безопасности используются, что позволяет сделать технологию настолько надежной и устойчивой к атакам. Благодаря пониманию этих механизмов можно разобраться, почему блокчейн – это одна из наиболее безопасных технологий для хранения информации и ее защищенной передачи.
Методы защиты на основе криптографии
Есть несколько методов, затрагивающих блокчейн и защиту сведений в различных отраслях и сферах. Их можно рассмотреть более подробно.
Хеширование
Под хешированием понимают процесс видоизменения сведений произвольной протяженности на входе в символьную строку фиксированной длины. Блокчейн базируется на хеш-функциях криптографии, в числе которых SHA-256, чтобы получать уникальные идентификаторные блоки. Для хеш-функций характерна детерминированность – данные с одинаковыми параметрами на входе всегда становятся источником одинакового хеша, но любое малейшее их изменение становятся причиной того, что хеш получается совершенно иным. Такое свойство превращает хеширование в идеальный инструмент, с помощью которого можно проверять целостность информации.
Цифровые подписи
С помощью цифровых подписей достигается аутентификация и целостность данных. Блокчейн базируется на том, что применяются криптосистемы ассиметричного типа, в частности, ECDSA или RSA, чтобы создавать цифровые подписи и выполнять их проверку. За счет этого гарантировано, что транзакции можно инициировать пользователям, имеющим возможность авторизации. ЭЦП формируется с применением частного защищенного ключа отправителя, поэтому ее можно проверить соответствующим публичным ключом. Такой механизм не дает возможности подделать транзакции, обеспечивает повышенное доверие отдельных участников децентрализованной сети между собой.
Шифрование
За конфиденциальность информации отвечает такой механизм, как шифрование данных. Блокчейн способен использовать различные методы, например, симметричное и ассиметричное шифрование, с помощью которого удается обеспечивать защиту сведений от несанкционированного доступа.
Симметричное основано на том, что для процессов шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ, а при асимметричном необходимо два ключа использовать в паре – один для шифрования – он считается публичным и доступен остальным участникам сети, а второй – для дешифрования (он у каждого отдельный, поэтому приватный). Получается, что данные находятся под защитой даже тогда, когда какой-то злоумышленник их перехватил.
Каждый метод блокчейна в защите информации имеет свое предназначение, но все они в совокупности обеспечивают полноценную безопасность данных.
Децентрализация и консенсусные алгоритмы
Безопасность блокчейна базируется на одном из важнейших принципах – децентрализация. От централизованных, в рамках которых для хранения данных используется один сервер, он отличается распределением данных по многим сетевым узлам. Это превращает систему в намного более стойкую к сбоям и различным атакам со стороны. В сети отдельные узлы предназначены для хранения копии целого блокчейна, поэтому данные доступны намного лучше. Если произойдет ситуация, когда несколько узлов перестанут работать, то остальные будут работать в обычном режиме, поэтому сеть продолжит работать непрерывно.
Дополнительным инструментом становятся консенсусные алгоритмы, которые тоже направлены на обеспечение безопасности. С их помощи узлы сети могут прийти к соглашению по тому, в каком состоянии находится блокчейн на данный момент. Есть два алгоритма, которые используются чаще всего.
- ProofofWork (PoW) от сетевых участников требует реализации сложных задач по вычислению для того, чтобы добавить в блокчейн какой-то очередной блок. Это превращает сетевые атаки в довольно невыгодные, так как на них нужно увеличить расход энергии. Участники, которые тут называются майнерами, между собой соревнуются за то, чтобы добыть очередной блок, для чего реализуется решение криптозадач. Первый участник, решивший ее, получает определенное вознаграждение, выраженное в криптовалюте. Такой процесс нуждается в существенных вычислительных ресурсах, поэтому сетевые атаки становятся затратными с экономической точки зрения.
- ProofofStake (PoS) – механизм на базе владения монетами. Чем больше токенов у участников, тем выше вероятность, что он будет выбран для добавления очередного блока. За счет этого энергопотребление снижается, а атаки становятся не такими вероятными. В данном случае валидаторы (владельцы монет) будут выбраны случайным образом, но при этом учитывается их сетевая доля. Система становится более стойкой к атакам, зато остается энергоэффективной.
Конфиденциальность в блокчейн: как она обеспечивается?
Блокчейн имеет защищенную природу, так как сведения в нем имеют четкую структуру из блоков, объединенных между собой цепочками криптографических элементов, для трансляции данных используют алгоритм консенсуса с участием конкретного числа членов работающей сети, то есть, коллектива. Сети на основе блокчейна не настолько хорошо защищены, так как в них есть большое количество уязвимостей, часто используемых злоумышленники в своих целях.
Атака 51%
Данный тип криминальной кибербезопасности является специфическим, он ориентирован на сети блокчейн и механизмы распределенного реестра. При атаке группа злоумышленников, занятых майнингом, объединяет имеющиеся у них ресурсы внутри конкретной сети для того, чтобы обеспечить себе полный контроль над реестром, а потом реализовывают какие-то транзакции мошеннического характера. Подобный способ атак невозможно организовать в частной категории сетей.
Атака маршрутизации: что это?
В рамках этого типа атаки злоумышленники занимаются перехватом информации, которая направляется интернет-провайдеру, что приводит к разделению блокчейн-сети на отдельные сегменты. В процессе организуется атака на заданную цепочку между разрозненными элементами. В этом случае они способны извлечь оттуда валюту или какие-то персональные сведения. При таком виде атаки довольно проблематичным будет выявление, так как она организуется и реализуется незаметно для участников.
Гибридный блокчейн
В гибридном блокчейне сочетаются функции частного и публичного, чтобы воспользоваться преимуществами обоих типов. Под термином обычно понимают блокчейн, который состоит из двух форматов, взаимодействующих между собой. Проблематично модернизировать его, но принято считать, что с его масштабированием возникает меньше сложностей.
Сибилла-атака
Еще один вариант воздействия и обретения контроля, при котором создается большое количество фальшивых узлов, ориентированных на захват сетевого контроля. Подобные атаки в блокчейне удается предотвратить посредством алгоритмов определения подлинности компонентов и применения механизмов консенсуса. Можно привести пример с PoW и PoS комплексами, где злоумышленнику потребуется существенный объем вычислительных мощностей либо монет для реализации атаки и достижения успеха этого действия. Именно это положение превращает атаки в совершенно невыгодное мероприятие в плане экономических расходов.
DDoS-атака
Особенность DDoS-атак состоит в том, что они ориентированы на перегрузку сети, отправляя в нее большое количество запросов. В этом случае блокчейн для кибербезопасности позволяет смягчить атаки, так как работает на основе децентрализации и применении распределенных сетевых ресурсов. Так как информация распределена между большим количеством отдельных элементов, атаки на один или несколько из них не способны стать причиной полного выведения из строя сети. Большинство блокчейн-сетей пользуются специализированными фильтрационными алгоритмами и способами ограничения входящего трафика, чтобы повысить эффективность противодействия DDoS-атакам.
Перспективы для блокчейна
Различные исследования в области блокчейна показывают, что есть перспективы для развития этого направления и повышения его эффективности в сфере безопасности.
Квантовые компьютеры – это потенциальная угроза для текущих алгоритмов и методов криптографии. Но теперь активно проводятся исследования, занятые разработкой квантово-устойчивых алгоритмов, способных противостоять подобного рода атакам. Особенность квантовых компьютеров состоит в том, что они способны решать задачи, ставшие для классических почти нерешаемыми. Из-за этого большое количество современных методов, практикуемых в криптографии, оказывается под угрозой, в частности, это затрагивает наиболее популярные из них, RSA и ECDSA. На данный момент активно ведется работа над передовыми алгоритмами, демонстрирующими стойкость к квантовым атакам, среди них можно назвать lattice-based криптографию.
Есть множественные вызовы, возникающие регулярно, которые появляются с увеличением популярности технологии блокчейна. Требуется отыскать баланс между тем, чтобы гарантировать безопасность, но не нарушать пользовательские права. По миру работа регуляторов направлена на то, чтобы сформировать законные рамки для применения технологий блокчейн. Сюда входит проблема гарантий прозрачности транзакций и противодействие отмыванию денег. Такие способы и меры не должны стать подрывающими для безопасности и базовых принципов децентрализации, изначально заложенных в основу технологии.
Не останавливается развитие блокчейна, поэтому появляются все новые варианты защиты и методы. Например, ИИ используется для выявления аномалий, блокировки потенциальных атак. Искусственный интеллект способен анализировать довольно крупные объемы данных, находить какие-то подозрительные активности, способные указать на попытку взлома, мошеннические действия.
Блокчейн – это один из мощнейших инструментов, обеспечивающих безопасность информации. Методы криптографии, децентрализации, консенсусные алгоритмы – это то, благодаря чему он сохраняет устойчивость к атакам разных форматов. Исследования в области блокчейна будут продолжены, так как механизмы нуждаются в адаптации и непрерывном совершенствовании.