现阶段，虽然区块链的（de）行业生态已初步成形，但区块链技术仍面（miàn）临诸多（duō）技术瓶颈（jǐng），具体表现在体系架构、共识（shí）机制、互操作性、系（xì）统安全等多个方（fāng）面。因此，必须对区块链关键技术给予高度（dù）重视，并集多（duō）方力量突破技（jì）术（shù）瓶（píng）颈（jǐng），从而为区块链应用的全方面落地（dì）扫清障碍。

2.1共识机制

共识（shí）机（jī）制是区块链系统能够稳（wěn）定、可靠运行的（de）核心关键技（jì）术。不同于传统的中心化（huà）系统，区块链系统中所有网络节点是自由参与、自主维护的，不存在一个可信的中心节（jiē）点承担网络维护、数据存储等任务。因（yīn）此，如何（hé）使众多地理位置分散、信任（rèn）关系薄弱的（de）区块链节点维持一（yī）致性的可信数（shù）据（jù）副（fù）本，并（bìng）实现系统稳定运行，是区块（kuài）链共识机制必（bì）须解决的（de）难（nán）题。

共识机（jī）制（zhì）的主要功能是解决两个基本问题：

（1）谁有权写入数据。区块链系统中，每一个（gè）骨干（gàn）网络节点都将各自独立维护一份（fèn）区（qū）块链账本（即（jí）区块链（liàn）系（xì）统中（zhōng）的数据库）。为了避免不（bú）同（tóng）的区块（kuài）链（liàn）账本出现数据混乱（luàn）的问题，必须要设计公平的挑选机制（zhì），每次只挑选一个网络节点（diǎn）负责写入数据；

（2）其他（tā）人如何同步数据。当被（bèi）挑选的网络节点写入（rù）数据后，其他网络（luò）节点必（bì）须能够准（zhǔn）确及时的同步这些数据。为了避免网络中出现伪造、篡改（gǎi）新增数据的（de）情况，必须设计可靠的验证（zhèng）机制，使所（suǒ）有（yǒu）网络节点（diǎn）能够（gòu）快速验（yàn）证接收到的数据是由（yóu）被挑选（xuǎn）的网（wǎng）络（luò）节点（diǎn）写入（rù）的数（shù）据。

一旦解（jiě）决这两个（gè）问（wèn）题，区块链分布（bù）式（shì）网络（luò）中（zhōng）的节点就（jiù）可（kě）以（yǐ）自发的建立一致性的（de）可信数据副本。首（shǒu）先，每隔一定时间，经过共识机制（zhì）挑选（xuǎn）的节点将挑选待入（rù）库的交（jiāo）易，构（gòu）造（zào）最小的区块链数据存储结构“区块”，然后将区块数据广播（bō）到区块链网络（luò）。其次，全网所有节（jiē）点将对接收到的（de）区块数据进行检测，根（gēn）据共识机制判断（duàn）区（qū）块数据是否是（shì）由合法（fǎ）的授权节（jiē）点发布。如果区块数据满足（zú）共识机制和其他格式（shì）需求，将会被节点追加在各自（zì）维护的区块链（liàn）账本中，完成一（yī）次（cì）数据同步（bù）。通过（guò）重复这两（liǎng）项过程，区块（kuài）链账本就可以稳（wěn）定、可靠的实现更新和同步（bù），避免数据混乱、数据伪造等问题。

共识机制是区块链的核心技术，与区块链系统的安（ān）全性、可扩展性（xìng）、性（xìng）能效率、资源消耗密切（qiē）相关。迄今为（wéi）止（zhǐ），研究者已经在（zài）共识相关领域做（zuò）了大（dà）量研究工作，提出了众多不同的（de）共识机制。从如何选取记账节（jiē）点（diǎn）的（de）角度（dù），现有的区（qū）块链共识机制可以分（fèn）为选（xuǎn）举类（lèi）、证明类（lèi）、随机类、联（lián）盟类和混合类（lèi）共5种类型：

选举类共识是指矿工（gōng）节点在每一轮（lún）共识过（guò）程中通（tōng）过“投票选举”的方式选出当前轮次的记账节点，首先获得半（bàn）数（shù）以上选票的矿工节点将会获（huò）得记账权。例如（rú）PBFT、Paxos和Raft等。PBFT共（gòng）识机制效率高，支持秒（miǎo）级出块，而且（qiě）支持强（qiáng）监（jiān）管节（jiē）点参与，具备权限分级能力，在安全性、一致性、可（kě）用性方面有较强优（yōu）势。然（rán）而，在PBFT系统，一旦（dàn）有（yǒu）1/3或以上记（jì）账（zhàng）人停止（zhǐ）工作，系统将无法提供（gòng）服务（wù），当有1/3或以（yǐ）上记账人联合（hé）作（zuò）恶，且其（qí）他所有的记账人被恰（qià）好分（fèn）割为两个网（wǎng）络孤岛时，恶意记账人可以使系统（tǒng）出现分（fèn）叉。

证（zhèng）明类（lèi）共识被称（chēng）为（wéi）“Proof of X”类共识，即矿工节点（diǎn）在每一轮共识过（guò）程中必须证明自己具有某种特定的能力，证明方式通常是竞争性地完成某项难以解决但易于（yú）验（yàn）证的（de）任务，在竞争中（zhōng）胜出的矿工节点将获得记账权（quán）。例如PoW和PoS共识算法等。PoW（工（gōng）作量证明机制）的核心思想是通过（guò）分布式节点的算力竞争（zhēng）来保证数据的（de）一致（zhì）性（xìng）和（hé）共识的（de）安全性。PoS（权益证明机制）的目的是解决PoW中资源浪费的问题。PoS是由具有最高权益的（de）节点获得新区块的（de）记账权和收益奖励，不需要（yào）进行大量的算力竞赛。PoS一（yī）定（dìng）程度上解决（jué）了（le）PoW算力浪费的问题，但（dàn）是PoS共识（shí）机制导致拥有权益的参与者可以持币获得利息，容易产生垄断。

随机类共识是指（zhǐ）矿工节点根据某（mǒu）种随机方式直接确定每一轮（lún）的记账节点，例如Algorand和（hé）PoET共识算法（fǎ）等。Algorand共识是（shì）为了（le）解决PoW共识协议存在的算力（lì）浪费、扩展（zhǎn）性弱、易分叉、确认时（shí）间长等不足。Algorand共识的（de）优点包括：能耗低，不管系统中有（yǒu）多用户，大约（yuē）每1500名（míng）用户中只有（yǒu）1名会被系统随机挑中（zhōng）执行长（zhǎng）达几秒钟的计（jì）算；民主化，不会出现（xiàn）类似比特币区块（kuài）链系统的“矿（kuàng）工（gōng）”群体；出现分叉的概率低于10-18。

联盟类共识是指矿工（gōng）节点基（jī）于某种特定方式首先选举出（chū）一（yī）组代（dài）表节点，而（ér）后由代（dài）表节点以轮流（liú）或者选举的方式（shì）依次取得（dé）记账权。这是一种（zhǒng）以“代议制（zhì）”为特点的（de）共识算法，例如（rú）DPoS等。DPoS不仅能够很（hěn）好地解决PoW浪费能源（yuán）和联合挖矿对系统的去中心化构成（chéng）威胁（xié）的问（wèn）题，也（yě）能够弥补PoS中拥（yōng）有记账（zhàng）权益的参与者未（wèi）必希望参与（yǔ）记账的（de）缺点。

混合类共识是指矿工节点采取多种共识算法的混（hún）合体来选择记（jì）账节点（diǎn），例（lì）如PoW+PoS混合共识、DPoS+BFT共识等（děng）。通过结合多（duō）种共（gòng）识算法，能够取（qǔ）长补短，解决单一共（gòng）识机制存在的能源（yuán）消耗与安全风险问（wèn）题。

当（dāng）前现有的共识（shí）机制很难做到性（xìng）能和（hé）扩展性的平衡。比特币、以太坊等公有链使用的（de）共识（shí）机制（如PoW，PoS等）虽然支（zhī）持大规（guī）模（mó）节点（diǎn）网络（luò），但（dàn）共识性（xìng）能较低（dī），如（rú）比特币的TPS（每（měi）秒处理（lǐ）的交易数）大（dà）约（yuē）只有7。而以Fabric为首（shǒu）的联盟链共（gòng）识（shí）机制（如PBFT等（děng））虽然有（yǒu）较高的TPS，如PBFT的TPS能达到（dào）1000，但这些共（gòng）识（shí）算法（fǎ）的扩展性较差，只支持（chí）小规（guī）模的网络，当节点数量过多（duō）时共识机制就会（huì）崩溃，且很多联盟链共识算法的共识节（jiē）点是预置的，不支持节点的动态加入与退出。目前区块链系统的共识效率仍是区（qū）块链技术的瓶颈之一，在一定（dìng）程度上限（xiàn）制着（zhe）区块链技术的发展和相关（guān）应（yīng）用的落地（dì）。未来区（qū）块链（liàn）共识算法的研究方向将主要侧重于共识（shí）机制的性能提（tí）升、扩展性提（tí）升（shēng）、安全性（xìng）提（tí）升和新型区块链架构下（xià）的共识创新。

2.2互（hù）操作（zuò）性

区（qū）块链技术已经（jīng）渗透至金融、供应（yīng）链（liàn）等不同的行（háng）业与（yǔ）场景，有效打破了（le）同一场（chǎng）景下不同（tóng）参与方间的（de）价（jià）值（zhí）孤岛。但（dàn）现阶段价值难以在（zài）不同行（háng）业、不同场（chǎng）景之间流（liú）动。这使得不同区块链的参与方成为（wéi）了一个（gè）个封闭的小（xiǎo）团体，这显然不利于价值的社会化流通。因而，实现（xiàn）区块（kuài）链的互操（cāo）作性（xìng）势在必行。目前（qián），区块链（liàn）的互操作性主要通过跨链技术实现（xiàn）。依据具体的（de）技术（shù）路线，跨链（liàn）技（jì）术可（kě）分为公证（zhèng）人技术、侧（cè）链技术、原子交（jiāo）换技术以（yǐ）及分布式私（sī）钥控制技术四类。

（1）公证（zhèng）人技术

在公证人（rén）技术中，交（jiāo）易参（cān）与方事先选择一组可信的公证人，以确保交易的（de）有效执行。由Ripple公（gōng）司提出的InterLedger协议，是公证（zhèng）人技术的一个典型（xíng）案（àn）例。InterLedger实现了跨区块链（liàn）转账，在A链发送方在向B链接收方转（zhuǎn）账前，需找（zhǎo）到一组连接（jiē）者（zhě）(Connectors)，由连接者（zhě）逐（zhú）跳地把资金（jīn）发（fā）送至接收方。各连接者（zhě）需指定一组公（gōng）证人(notaries)，由（yóu）公证人（rén）监（jiān）督这一组交易的有效性。

公证人技术的主要（yào）问题在于需要信任特定的公证人群体，这违（wéi）背了区块链去中心（xīn）化的设（shè）计（jì）初衷，并引入一（yī）定的安全性隐患（huàn）。

（2）侧（cè）链技（jì）术

借助侧（cè）链技（jì）术，一（yī）条区（qū）块链可以读取并（bìng）验证其他区块链的事件和（hé）状态。目前，侧链技术（shù）可（kě）分为一对一侧链和星形侧链两大（dà）类（lèi）。一对一侧链技（jì）术包括（kuò）以（yǐ）btc Relay、RSK为代表的新型区块链。此类区块链能够和一条已（yǐ）有的（de）区（qū）块（kuài）链（如比（bǐ）特（tè）币）交互，主要目（mù）的是（shì）实现已有区块链的功（gōng）能拓展。而星（xīng）形侧链技术主要包括以Polkadot、Cosmos为代表的跨链基（jī）础设施，其通过构（gòu）建一（yī）条新区（qū）块链连接多条（tiáo）其他区块链，进而形成一个星形拓扑结构，实现（xiàn）不同区块链间的价值与信（xìn）息流通。

（3）原（yuán）子交换

原子交换的（de）基本思想是（shì），当位于两条链上的双方互换资产时，交易双方（fāng）通过智能（néng）合约等技术（shù），维护一个（gè）相互制（zhì）约的触发器(trigger)以保（bǎo）证资产交换的原子性。即A与B之间的资产交换或者（zhě）同（tóng）时发生（shēng），或者同（tóng）时不发（fā）生，而不会发生A向（xiàng）B转账完成，而（ér）B未向A转（zhuǎn）账（zhàng）的情况。

此类（lèi）跨链方案的典型案例是（shì）Blocknet。在原子交换的基础上，Blocknet增加了（le）订（dìng）单匹配、交易撮合等功能，以实现（xiàn）去中心化跨（kuà）链货币兑换。然而，原子交换技（jì）术的应（yīng）用范围（wéi）较为狭（xiá）窄，仅限于跨（kuà）链转账领域，无法满足（zú）其（qí）他跨（kuà）链需求。

（4）分布式私钥控制技术

分（fèn）布式私钥控制技术旨在通过分布式私钥生成与控制技（jì）术（shù），将（jiāng）各种数（shù）字（zì）资产（chǎn）映（yìng）射到一条新的区（qū）块链上（shàng），从而在同（tóng）一条区块链上实（shí）现（xiàn）不同（tóng）数（shù）字资产的自由交换。

Fusion是分布式私钥控制技术的代表性项目。其核（hé）心思想将（jiāng）各条区块（kuài）链上（shàng）的数字资产映射到Fusion构（gòu）建的公共区块链上。简（jiǎn）单来说，就像不同区（qū）块链用户将数（shù）字资产存入“银行”，银行内（nèi）的数（shù）字资产可以进行自由的（de）流通与（yǔ）兑换（huàn），并实（shí）时更新用户账户余额，用户从（cóng）“银行”提款时以最后的账户余额为准。

分（fèn）布（bù）式私钥控制技术与原子交换技术类似，仅能完成跨链资产转移（yí），尚不能进行（háng）更复杂的跨链互操作。如果后（hòu）续无法对其功能完成进一步的拓（tuò）展，那么（me）分布式（shì）私钥控制（zhì）技术的应用范围（wéi）将远达不到预（yù）期的效果（guǒ）。

可以看到，已有区块链互操作性方案存在明显不足。首先，应用范围窄。例如，BTC Relay只（zhī）能完成比特币到以（yǐ）太坊的单向操（cāo）作，而InterLedger和Fusion等仅能完成跨（kuà）链转（zhuǎn）账（zhàng），无法进（jìn）行其他类型的操作。其次，兼容性差。例如，Cosmos等系统仅支（zhī）持（chí）结构相同区块链的互联互通。总之，现有（yǒu）各种跨链与互操作性方案仍处在起步阶段，距离实际应用还（hái）有很（hěn）长（zhǎng）一段距离。针对此（cǐ）类（lèi）问题进行优化，也是区块链互操作（zuò）性的未来演进方向。此（cǐ）外，区块链（liàn）的互操作性研究直接关系到区块链通信的接口标（biāo）准。然而，目前最具影响力的跨（kuà）链方案均由（yóu）国（guó）外的（de）企业和研究机构提出。相关实体（tǐ）在设（shè）计（jì）跨链方案时，首先考（kǎo）虑的将是自身经济利益。因此，我国（guó）应尽（jìn）快推动区块链互操作性研究，积极参与（yǔ）跨链（liàn）标准的制（zhì）定，从而为（wéi）国内（nèi）的区块（kuài）链产（chǎn）业（yè）争取更多话语权（quán）。

2.3安全性

目前，区块链技（jì）术已在金融、政务甚至（zhì）国防（fáng）领（lǐng）域（yù）获得初步（bù）应用。这些场（chǎng）景对安全性的要求极高，然而很多区块链均（jun1）发生过严重的安全问题。截至2018年（nián）4月，区块链已发（fā）生超过200起重（chóng）大（dà）安全（quán）事件，造（zào）成的（de）经济损失已超（chāo）过36亿（yì）美元。因此，对区块链（liàn）安（ān）全性的研究（jiū）势在必（bì）行。

现阶段，业界侧重于从不同角度提出针（zhēn）对（duì）区块链系统的攻防措施，进而对区块链安全（quán）性进（jìn）行全方（fāng）位探（tàn）索。研究（jiū）表（biǎo）明，任（rèn）何违反区块（kuài）链安全（quán）性的行为，都可以归（guī）结为从算法安全、协议安全（quán）、实（shí）现安全、使用安（ān）全（quán）和系统安全等五（wǔ）个层面进行的破坏、更改和泄露。

（1）算法安（ān）全

算法安全通常是指密码算法安（ān）全，既包括用于检（jiǎn）验交易的哈希（xī）算法、签名算法，也包括用于（yú）某（mǒu）些智能合约中的复（fù）杂密码算法。

一般来说多数区（qū）块链（liàn）中使（shǐ）用的通用标准（zhǔn）密码算（suàn）法在目前（qián）是安全的（de），但是（shì）这些算法从（cóng）间接和未来看也存在安（ān）全（quán）隐患。首先从间接来看（kàn），SHA256算法对（duì）应（yīng）的ASIC矿机以及（jí）矿池的出（chū）现，打破了原有“一CPU一票”的理念（niàn），使得全网（wǎng）节点减（jiǎn）少（shǎo），权力日趋（qū）集中，51％攻击难度变（biàn）小，对应的区块链系统受到安（ān）全性（xìng）威胁（xié）。其次从未来（lái）发展看，随着量子计算（suàn）的兴（xìng）起，实用的密码体制均（jun1）存在被攻破的威胁。

此外（wài），对于新型（xíng）密码，由于（yú）其没有经过足够的（de）时间（jiān）检（jiǎn）验和充分的攻防考验，其在实际应用中更（gèng）容（róng）易成为短板。比如麻省理工学院发现（xiàn）新兴区（qū）块链（liàn）IOTA的哈（hā）希算法中（zhōng）存在致命漏洞，使得IOTA团队紧急（jí）更换算法。某些未经（jīng）检验的随机（jī）数生成器也可能存（cún）在漏洞（dòng），利用生（shēng）日攻击会产生（shēng）相同（tóng）随（suí）机数，进而（ér）威胁区（qū）块链安全（quán）。

为了防止ASIC过度使用造成区块链（liàn）中心化问题，设计不利于并（bìng）行（háng）计算的哈希（xī）算法势（shì）在必行。目前，莱特币（bì）的scrypt算法（fǎ）和暗黑币X11算（suàn）法均从增（zēng）加内存消耗方面提高了（le）ASIC开发难度。为防范（fàn）量子计算威（wēi）胁（xié），传（chuán）统（tǒng）密码算法需要尽早替换为抗量（liàng）子密（mì）码（mǎ）算法，目前业界（jiè）已提出了基于格上（shàng）困难问题的密码算法（fǎ）和基于纠（jiū）错（cuò）码的密码（mǎ）算法等。为了防范不成熟密码造成的安全漏洞，必须对于未经（jīng）验证的密码算法谨慎使用。另外随机数生成器（qì）也必须从伪随机（jī）向真随机过渡，如采用（yòng）基于混（hún）沌（dùn）的随机数发生器129J和基于量子（zǐ）的（de）随（suí）机数发生（shēng）器等（děng）。

（2）协议（yì）安全

协议是通信双方为了（le）实现（xiàn）通信而设计的约定或通话规则，包括网络层面（miàn）的通信协议（yì）和上层的（de）区块链共识协议（yì）。

协（xié）议安全在网络层面表现为（wéi）P2P协议设计安全。攻击者利用网（wǎng）络协（xié）议漏洞可以进行日蚀攻击(Eclipse Attack)和路由攻（gōng）击(Routing Attack)。攻击者利用网络节点的连接数（shù）限制可（kě）以用日蚀（shí）攻击将节点从主（zhǔ）网中隔离，而路由攻击则是通过控制（zhì）路由基础设施将区块（kuài）链网（wǎng）络（luò）分区（qū）而进行的攻击。攻击者还可以发起DDoS攻击，目前对于DDoS攻（gōng）击只能依靠（kào）收取交易费和浪费（fèi）算力来控制。

协议安全在区（qū）块链共（gòng）识层面表现为共（gòng）识（shí）协（xié）议（yì）安全（quán）。首先（xiān）各类（lèi）共识协议均有容错能力限制，如PoW存在51％算力（lì）攻击（jī），PoS存（cún）在51％币天攻击，而DPoS还存在着中心化风险。其次，共识协议容（róng）易受（shòu）到外部攻击影响。例如，针对（duì）PoW共识已出（chū）现了自私（sī）挖矿(Selfish Mining)和顽固挖矿(Stubborn Minging)等多（duō）种攻击。自私挖矿可以（yǐ）使攻击者获得多出自身算（suàn）力占比的收（shōu）益；而（ér）顽固挖矿是对自私挖矿的拓（tuò）展，可以使攻击（jī）者收（shōu）益率（lǜ）比自私（sī）挖矿提高13.94%。PoS共识（shí）则存在“无利害关系(Nothing at Stake)”问题，即区块链（liàn）发生分叉时，矿工可能（néng）会在多个分叉上同（tóng）时下注，以谋取不当利益。

针对协议安全性问题，为防（fáng）止网络（luò）层面的攻（gōng）击，需（xū）要开发（fā）者谨慎选择区块链的网络协议。而为（wéi）了防止区块链（liàn）共识层（céng）面的攻击，则需设计适当的激励与惩罚措施（shī），从（cóng）而降低攻击者获得的收益。

（3）实现安全（quán）

在区（qū）块链系统的实（shí）现过程中（zhōng），程序员可能（néng）会有意或无意留下漏洞，从而导（dǎo）致区块链的安（ān）全性受（shòu）到损（sǔn）害。具（jù）体表现在以（yǐ）下两个方（fāng）面（miàn）。

首先，众（zhòng）多区块链（liàn）引入了图灵（líng）完备的智（zhì）能合约机制。用户可以利用智能合（hé）约编写自（zì）动化程序（xù），完成资产分（fèn）配等操作。然而，在编写（xiě）智（zhì）能合约时很可能会引入（rù）安全性漏洞。例如，某些（xiē）合（hé）约（yuē）可能（néng）会错误地把资产发送到不受控（kòng）的（de）地（dì）址，或者资产（chǎn）无限期（qī）锁死，导致全网可用代（dài）币（bì）减少等。

其次，区块链的底（dǐ）层源码也可能存在整数溢出漏（lòu）洞、短地（dì）址漏洞（dòng）和公开（kāi）函数漏洞等各种漏（lòu）洞。例（lì）如，比（bǐ）特币0.3.11之前版本可以违规生（shēng）成大量比特币，而以太坊的短地址漏洞可以使交易者（zhě）从交易所违规获得256倍（bèi）甚至更多的（de）利益。

针对智能合（hé）约等程序在实现（xiàn）上的安全问题，业（yè）界（jiè）已提出一系列的形式（shì）化验证和安全测试技术（shù），从（cóng）而在产品上线之（zhī）前发现（xiàn）其可能存在的漏洞（dòng）。此外，诸（zhū）多区块链的产品开发者已开（kāi）始定（dìng）期进行代码审计，包括交易安（ān）全（quán）审查和访问控制审（shěn）查（chá）等，从而争取在攻击者发现（xiàn）漏洞之（zhī）前修复（fù）安全问（wèn）题。

（4）使用（yòng）安（ān）全

在（zài）区块链中，“使用安全”特指用户私钥的安全（quán）。私（sī）钥代（dài）表了（le）用户的（de）资产所有权，是资（zī）产安（ān）全的前提。然而在传统的（de）区块（kuài）链中，私钥均由（yóu）用户自己（jǐ）生产并保管，没有第三方的参与，所以（yǐ）私钥一（yī）旦丢失或被盗，用户就会遭受（shòu）资（zī）产损（sǔn）失。

在现（xiàn）实使（shǐ）用中（zhōng），某些交易平台会代替（tì）用户管理私钥，但是很多平（píng）台往往（wǎng）采用（yòng）联网的“热钱包（bāo）”管理私钥，一旦（dàn）“热钱包”被黑客破（pò）解，用户（hù）的（de）资产就会被盗取。此外（wài），由于（yú）没有完善的风（fēng）险隔离措施和人员监（jiān）督机制，导致部分（fèn）拥有权限（xiàn）的员工利用监（jiān）管机会盗取信（xìn）息或代币。

针（zhēn）对使用安全（quán）性问题，用户需要（yào）更（gèng）加谨慎保管私钥，尽量使用（yòng）与网络隔离的（de）冷钱包存储私钥（yào）。而交易平台需严（yán）格进（jìn）行权限管理（lǐ），谨慎开放服务（wù）器端口，定期（qī）进行安全（quán）监测，建立完善的（de）应（yīng）急处理措施。

（5）系统安（ān）全

系统安全是一个整体（tǐ）性（xìng）概念，它受（shòu）到各级（jí）安全因（yīn）素的共（gòng）同（tóng）影响。攻击（jī）者可以综合运用网络攻击（jī）手（shǒu）段（duàn），对算法漏（lòu）洞、协议漏洞、使用漏洞、实现（xiàn）漏洞、系统漏洞等各个方面综（zōng）合利用，从而达（dá）成攻击目的。另外（wài）社会工程学攻击的引入也（yě）使区块链变得更加脆（cuì）弱。为此，业界需还要（yào）关（guān）注用户自身系（xì）统安全（quán）性，包括定期更新补丁、启用设备防火墙、禁用路由器中不必要的组（zǔ）件等。

区块链技术已开始获得广泛应用（yòng）。然而，现（xiàn）有区块（kuài）链的安全（quán）问题曾出不（bú）穷，因此必须对安全性问题高度（dù）重视。目前对区块链安全性的研究主（zhǔ）要从（cóng）“攻”与“防”两个角度进行（háng）。业（yè）界分别从（cóng）从算法、协（xié）议、实（shí）现、使用（yòng）和系统等五个层面发现安全隐患，并提出弥补措（cuò）施。然而，现阶段（duàn）并从（cóng）根本上解决安全问（wèn）题。因（yīn）此在未来，必须从（cóng）区（qū）块链体系架构进（jìn）行（háng）创新，从本质上找到单（dān）一漏（lòu）洞（dòng）影（yǐng）响系统安全的（de）原（yuán）因，得到应对区块（kuài）链安全问题的有效（xiào）机制。

2.4隐私保护（hù）

随着区块链技术不断发展和广泛（fàn）应用，其面（miàn）临的隐私泄露问题越来越突出，必须得到研究人员和工业界开发（fā）人员的充分重视。相对于传统的（de）中心化存储（chǔ）架构（gòu），区块链机制不依赖特定中（zhōng）心（xīn）节点处理（lǐ）和存（cún）储数据（jù），因此能够避免（miǎn）集中式服务器单点崩（bēng）溃和（hé）数据泄露的风（fēng）险。但（dàn）是为了在分（fèn）布式系统中的（de）各节（jiē）点（diǎn）之间达成共识，区块链中所有的交易记录必须公开给（gěi）所有节点，这（zhè）将显（xiǎn）著增加隐私泄露的风（fēng）险。

然而，区（qū）块链本身分布式的特点与传（chuán）统IT架构存在（zài）显著区（qū）别，很多传统的隐私保（bǎo）护方案（àn）在区块链应用中不（bú）适用，因此（cǐ）分析区块链隐私泄露缺陷、研究针（zhēn）对（duì）性的隐私保护方（fāng）法具（jù）有重要意（yì）义。

根据（jù）保护隐私的对象分类，主要可以分（fèn）为3类（lèi）：网络层隐私保护（hù）、交易层隐私保护和应用层的隐私保（bǎo）护。网络层的隐私保护，涵盖数据在网络中传输的过程，包括区块（kuài）链节点设置模式、节点通（tōng）信（xìn）机制、数据传（chuán）输的协（xié）议机制等；交易（yì）层的隐私保护（hù），包含（hán）区块链（liàn）中数据产生、验证、存储和使用的整（zhěng）个（gè）过程，交易层隐私保护的侧（cè）重点（diǎn）是满足区（qū）块链基本共识机（jī）制（zhì）和（hé）数据存储不变的条件下，尽可能隐（yǐn）藏数据信（xìn）息和数据背后的知识，防止攻击者（zhě）通过分析区块数（shù）据（jù）提取用户画（huà）像；应用层（céng）的（de）隐（yǐn）私保护场（chǎng）景，包含区块链数（shù）据被外部应用使（shǐ）用的过程等，区块链被外部使用的过程（chéng）存（cún）在泄露交易隐私和身份隐私的威胁，因此，应用层（céng）隐私保护（hù）的侧重点包括提升用户的安全意识、提高区（qū）块链服务商的（de）安全防护水平，例如（rú）合（hé）理的公私钥保存、构建无漏洞的（de）区块链（liàn）服务等。

目前的公有链项目中，各参与方都能够获（huò）得完整数（shù）据（jù）备份（fèn），所有数据（jù）对于参与方来讲是透明的，任何人都可以在链上查询到上链数据（jù）。比特币项目只是通（tōng）过隔断（duàn）交（jiāo）易地址和地址持（chí）有人真实身份的关联（lián），达到匿（nì）名效果，攻击者能够看到（dào）每一（yī）笔转账记录的发送方（fāng）和接受（shòu）方的（de）地（dì）址，但无法对应到现实世界中的具体（tǐ）某个人（rén）。尽（jìn）管（guǎn）如此，攻击者（zhě）仍可以通（tōng）过（guò）多个（gè）层面的攻击（jī）达（dá）到窃取隐私（sī）的目的（de），例如网络（luò）层、交易（yì）层（céng）和应用层（céng）发动不同（tóng）形（xíng）式的攻击。对于（yú）联盟链而言，带有CA性质的监管角色虽然可以保证接（jiē）入节点的可信，但（dàn）如果区（qū）块链要（yào）承载（zǎi）更多的业务，比如实际场景中（zhōng）登（dēng）记实名资（zī）产（chǎn）、通过智能合约实现具体借款合同的同时（shí）保证验（yàn）证（zhèng）节（jiē）点在不（bú）知（zhī）晓具体合同信（xìn）息的情（qíng）况下（xià）如何（hé）执行（háng）合同等等（děng），基于密（mì）码（mǎ）学、零知识证明（míng）等技（jì）术（shù）的研究正在不断推进（jìn），只有不（bú）断完善区块链技术（shù）本身的多层面（miàn）隐私（sī）保护机（jī）制，才能（néng）让（ràng）区块链实（shí）际赋能（néng）传统行业，发挥（huī）其（qí）既定的优势（shì）。

2.5可监管性

当前以数字货币（bì）为首的各类区块链应用发展迅速（sù），与此同时（shí），区块链中（zhōng）潜在的（de）监管问题（tí）也逐渐显现。一方面，区块链数字（zì）货币为洗钱、勒索病毒等犯罪活动提供（gòng）了一条安全稳定的资金（jīn）渠道，促进了地（dì）下黑市（shì）的运行。以比特币为例，著名的勒索病毒WannaCry通过比特币来实（shí）现对用户（hù）资产的勒索，地下黑市网站“丝绸之（zhī）路”利用比（bǐ）特币（bì）进行非法买卖，很快受（shòu）到了地下（xià）人群的追捧。另一（yī）方面，区块链（liàn）数字货币使跨（kuà）国（guó）境的资金转移（yí）变得（dé）更为简单，将有可能（néng）损害（hài）各国的金融主权，影响金融市场的稳定。与此（cǐ）同（tóng）时，由于（yú）区块链去（qù）中心化、不可篡改等（děng）特（tè）性，使得（dé）区块链（liàn）常被用（yòng）于敏感信息（xī）的存储与传播。有（yǒu）些人（rén）将敏感有害信息（xī）保（bǎo）存（cún）在比特币和以太坊区块链的交易中（zhōng），而（ér）这（zhè）些信息（xī）并不能从区块链中删除。同（tóng）时，由于区块链（liàn）的匿名性，监管方也（yě）不能通过这（zhè）些敏感信息和涉及违法（fǎ）犯（fàn）罪（zuì）的交（jiāo）易的发送方地址找到发送方的真实（shí）身份。此类事件严重危害（hài）国家安（ān）全和稳定，给网络监管机构带来了极大的（de）挑战（zhàn）和威胁。

当前对（duì）公（gōng）有链的监（jiān）管刚刚处于起步阶段，研究方向不全面，研（yán）究技术也不（bú）成熟。然（rán）而（ér），对公有（yǒu）链（liàn）的监管需（xū）求又是十分（fèn）必要且紧急的。因此（cǐ），监（jiān）管成为了公（gōng）有（yǒu）链领域（yù）急需（xū）解决的问（wèn）题（tí），也（yě）成为了（le）当前公有链项目落地的最大（dà）挑战（zhàn）。联盟（méng）链由于其（qí）自身（shēn）特点，使（shǐ）得（dé）联盟（méng）链能够很（hěn）好的（de）支（zhī）持对节（jiē）点和链上数据的监（jiān）管。因此，如（rú）何设计监管（guǎn）友好的联盟链（liàn）基（jī）础架构，在（zài）保（bǎo）护隐私的前（qián）提下实现监管功能，是联盟（méng）链（liàn）监管（guǎn）中需要研究的主要问题。任何（hé）技术的发展都离不开（kāi）对技（jì）术本身的监管（guǎn），我（wǒ）们需要加强对区块链（liàn）监管的研究，只有（yǒu）这样才能够保证区块链（liàn）行业的健康和可持续发展。