Введение

Технология блокчейн, со своими характеристиками децентрализации, неизменности и прозрачности, вызвала трансформационное воздействие на отрасли, такие как финансы, цепи поставок и здравоохранение. Среди них прозрачность является одной из основных характеристик блокчейна, позволяющей всем участникам просматривать записи и данные транзакций на цепочке, тем самым обеспечивая доверие и прослеживаемость. Однако в настоящую эпоху, когда данные считаются ценным активом, пользователи все более обеспокоены защитой своей личной информации. Поэтому на фоне прозрачности блокчейна, обеспечение безопасности личности пользователя стало критической проблемой, которую необходимо решить в процессе развития технологии. Этот вопрос касается не только индивидуальной конфиденциальности и безопасности, но и определяет, может ли блокчейн быть широко принят и глубоко интегрирован в различные секторы.

Принципы технологии блокчейн

(1) Распределенный реестр и прозрачность

В своей сути блокчейн является технологией распределенного учета, которая записывает данные в серии блоков, каждый из которых содержит информацию о транзакции в определенный период времени. Эти блоки хронологически связаны, чтобы образовать неизменяемую цепочку. В отличие от традиционных централизованных регистров, регистр блокчейн распределен по множеству узлов в сети, при этом каждый узел имеет полную или частичную копию регистра. Это означает, что после того, как данные записаны в блокчейн, они широко распространены и сохранены, что обеспечивает доступность и верифицируемость всеми участниками, достигая прозрачности данных. Например, в блокчейне Bitcoin все записи транзакций видны каждому пользователю в сети, и любой может использовать обозреватель блокчейна для просмотра истории транзакций данного адреса.

Image source:https://blog.csdn.net/weixin_43783865/article/details/84581344

(2) Механизмы консенсуса обеспечивают согласованность данных

Для обеспечения согласованности и точности данных на распределенном реестре блокчейн использует различные механизмы консенсуса, такие как Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) и Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). Например, при использовании Proof of Work майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, и тот, кто первым находит решение, получает право создать новый блок и распространить его по сети. Другие узлы проверяют подлинность блока и затем добавляют его в свою собственную копию реестра. Этот механизм позволяет блокчейну достигать согласия в сети без централизованного вмешательства, дополнительно укрепляя его прозрачность и надежность.

Механизм защиты личности пользователей

(1) Применение технологий шифрования

Асимметричные алгоритмы шифрования: В блокчейн-системах идентификация пользователя обычно представлена парой открытого и закрытого ключей. Открытый ключ действует как публичный адрес для получения информации или активов, в то время как закрытый ключ надежно хранится пользователем, подобно паролю, и используется для подписи транзакций и проверки личности. Например, в блокчейне Ethereum пользователи подписывают транзакции своим закрытым ключом, создавая цифровую подпись, которая включает информацию об идентификаторе пользователя и хэш содержимого транзакции. Другие узлы, получив транзакцию, используют открытый ключ отправителя для проверки подписи. Если проверка успешна, транзакция считается подлинной и инициированной законным держателем закрытого ключа, обеспечивая подлинность и целостность транзакции без раскрытия реальной личности пользователя.

Хэш-функции: Хэш-функции также являются важными для защиты идентичности пользователя в блокчейне. Они преобразуют данные любой длины в фиксированное значение хэша, которое является уникальным и необратимым. При регистрации пользователя или совершении транзакций система может хешировать информацию об идентичности (например, имя, номер ID) и сохранять полученный хэш в блокчейне, а не исходные данные. Это означает, что даже если данные блокчейна общедоступны, злоумышленники не могут обратно преобразовать хэш для получения реальной идентичности пользователя.

(2) Анонимизация и Псевдонимизация

Анонимные транзакции: Некоторые блокчейн-проекты сосредотачиваются на внедрении анонимных транзакций для защиты личности пользователя. Например, Monero использует технологии, такие как кольцевые подписи и скрытые адреса, чтобы затруднить определение отправителя, получателя и суммы транзакции. Кольцевые подписи смешивают открытые ключи нескольких пользователей для затруднения определения фактического подписанта, а скрытые адреса генерируют временные адреса для каждой транзакции, чтобы предотвратить возможность отслеживания.

Псевдонимы: Большинство блокчейн-систем позволяют пользователям совершать транзакции, не регистрируя свою реальную личность. Вместо этого они используют уникальный идентификатор (например, адрес Ethereum), чтобы взаимодействовать в блокчейне. Этот псевдоним не прямо связан с реальной личностью, что позволяет пользователям действовать анонимно. Хотя записи транзакций являются общедоступными, для посторонних сложно связать псевдоним с реальной личностью.

(3) Технология доказательства нулевого разглашения (ZKP)

Доказательства в нулевом знании позволяют доказателю убедить верификатора, что определенное утверждение верно, не раскрывая какой-либо поддерживающей информации. В блокчейне ZKPs могут использоваться для проверки того, что пользователь соответствует определенным условиям или обладает определенными правами, не раскрывая личные данные. Например, пользователь может доказать, что ему больше 18 лет, не раскрывая свой точный возраст или другие личные данные. Это достигается с помощью математических операций и логических конструкций, которые позволяют верификатору подтвердить правомерность утверждения, не имея доступа к фактическим данным.

(4) Управление доступом к данным

Доступ на основе разрешений: Блокчейн-сети могут реализовать уровни доступа, чтобы только узлы или пользователи с правильными разрешениями могли просматривать определенные данные идентификации. Например, в корпоративных блокчейнах администраторы могут назначать различные уровни доступа к данным сотрудникам. Обычный персонал может видеть только данные, связанные с работой, в то время как руководители получают доступ к более чувствительной информации. Это ограничивает раскрытие данных идентификации и снижает риск утечек данных.

Управление смарт-контрактами: Смарт-контракты - это самовыполняющиеся программы на блокчейне, которые могут определять правила доступа и процедуры. Разработчики могут использовать их, чтобы точно контролировать, кто может получить доступ и использовать данные пользовательской идентификации при каких условиях. Например, блокчейн для обмена медицинскими данными может определить, через смарт-контракты, что только авторизованные медицинские учреждения или врачи могут получить доступ к медицинским записям пациента, и только в определенных клинических контекстах, что защищает как конфиденциальность данных, так и идентификацию пользователя.

Практические кейс-стади

(1) Платежи через границы

Традиционные международные платежи включают в себя множество посредников, сложные процессы и ограниченную прозрачность, что ставит персональные данные под угрозу, поскольку они передаются между учреждениями. Основанные на блокчейне решения, такие как Ripple, используют распределенные реестры и технологии шифрования для обеспечения быстрых и недорогих международных переводов. Личность пользователя защищена с использованием шифрования - требуются только адреса блокчейна, и персональные данные не раскрываются. Тем временем, общедоступность блокчейна обеспечивает отслеживаемость транзакций и доверие.

(2) Децентрализованное кредитование

На децентрализованных платформах кредитования, таких как Compound, пользователи могут обеспечить займы, заложив цифровые активы. Блокчейн записывает поведение заимствования и информацию об активах. Пользователи идентифицируются с помощью открытых и закрытых ключей, и хотя транзакции являются общедоступными, фактические идентичности остаются зашифрованными. Смарт-контракты автоматически выполняют протоколы кредитования, обеспечивая безопасный поток средств и защищая конфиденциальность пользователей.

(3) Защита конфиденциальности в здравоохранении

Медицинские записи содержат чувствительные идентификационные данные, такие как диагнозы и историю лечения. Проекты по здравоохранению на блокчейне, такие как Gem Health, нацелены на улучшение управления данными и конфиденциальности с использованием блокчейна. Пациенты сохраняют свои медицинские записи в блокчейне и используют шифрование и контроль доступа, чтобы определить, кто может их просматривать. Временные права доступа могут быть предоставлены медицинским учреждениям, ограничивая использование данных в конкретных контекстах и защищая конфиденциальность пациентов.

В клинических испытаниях участвует большое количество личных и испытательных данных. Блокчейн обеспечивает безопасное совместное использование и управление этими данными. Например, используя доказательства нулевого знания, исследователи могут проверить, соответствует ли пациент критериям допуска, не раскрывая личные данные, обеспечивая как действительность исследования, так и конфиденциальность участников.

Проблемы впереди

Безопасность алгоритма шифрования: Существующие техники шифрования обеспечивают защиту личности, но растущая вычислительная мощность и появление квантовых вычислений в конечном итоге могут подорвать эти алгоритмы.

Балансировка конфиденциальности и производительности: Продвинутые методы, сохраняющие конфиденциальность, такие как доказательства в нуле, часто требуют значительных вычислительных ресурсов, что может затруднить производительность и масштабируемость блокчейна. Сложные вычисления ZKP могут замедлить подтверждение транзакций и снизить эффективность. Оптимизация алгоритмов ZKP и использование аппаратных ускорителей (например, шифровальные чипы) могут помочь найти баланс между конфиденциальностью и производительностью.

Отстающие юридические и регуляторные каркасы: Быстрое развитие блокчейна опережает юридические каркасы, касающиеся защиты личности. Регулятивные стандарты варьируются в различных регионах, усложняя кросс-бордерные приложения блокчейна и соблюдение требований.

Нечеткие права и обязанности пользователя: Защита личности в блокчейне включает множество заинтересованных сторон - разработчиков платформы, операторов узлов, пользователей и т. д. Однако их соответствующие обязанности и права часто неоднозначны. Например, в случае нарушения личности определение ответственных сторон и протоколов компенсации остается вызовом.