基于区块链技术的比特币安全性研究
李昕远
（西安交通大学苏州附属中学，苏州 215008）
摘要： 比特币是一种虚拟的数字货币，比特币的出现在一定程度上解决了货币乱发和双重支付等货币存在的缺点。但是比特币作为一种新兴的数字货币，仍然有很多技术层面上的问题，也有一定的风险。本文主要从管理与业务层面以及比特币的技术层面分析比特币的安全性。
关键词： 区块链；比特币；安全性；去中心化；共识攻击
传统的货币由于种种客观原因的限制只能采用政府等中心机构管理的方式，但是经济危机、金融危机的爆发让人们发现这种管理方式是十分脆弱的。因此，随着信息技术的发展，一种以互联网技术为依托的新型数字虚拟货币——比特币，出现在人们的视野中。
1 比特币概述
2008年，中本聪在论文中提出了一种去中心化的虚拟货币—比特币。比特币是建立在P2P网络技术之上的。P2P的最大特点就是点对点，也就是说在比特币交易中不再需要中心代理机构，用户可以直接使用虚拟货币进行交易。这是比特币与传统货币的最大不同。比特币的交易过程由P2P网络中的节点组成的数据库记录，并由密码学的相关设计来保证比特币和交易过程的安全性。比特币本身的特性使得比特币无法被主观人为因素操控来制造，所以比特币在数量上是有限的。比特币的总数量被限定在2100万个。
2 比特币安全性分析
2.1 管理与业务层面安全性分析
2.1.1 规则制定及改进
比特币具有去中心化的特征，但是仍然有属于自己的一套规则。最早的比特币规则是由中本聪本人亲自制定的。中本聪最初的开源项目吸引了很多人的参加，很多人研发了不同的比特币软件，用户可以根据实际情况选择比特币软件，但是所有人的交易、所有软件的运行都必须遵循中本聪制定的最初的规则。中本聪制定的软件代码库被比特币社区作为Bitcoin Core进行维护；Bitcoin Core可视为比特币核心版本，或标准客户端软件。
随着比特币的不断发展，很多不完善的地方是需要进行改进的。比特币社区目前主要采用BIP方式对比特币规则进行改进。只有所有用户对新BIP达成完全一致的共识后，Bitcoin Core才会支持该BIP。
（3）区块链数据安全性。区块头引入父区块哈希值，确保所有区块连接形成完整的单链条（分叉现象属于临时状态），且从任意区块均可回溯至第一个区块；将创世区块作为第一个区块，确保区块链具有信任锚（信任起点）；基于每个节点独立选择累计工作量最大的区块链（去中心化共识），使得区块深度（该区块后面的区块数）越大越难被分叉篡改，可有效避免共识攻击，确保不出现双重支付或伪交易（被撤销）。
比特币是没有政府等中心机构代管的，所以控制权在用户自己的手中。但是这种模式很可能会导致这样一个问题：比特币被部分用户控制造成资金危险。比特币采用了去中心化共识机制解决这一问题。
她不忍打扰这个美好，在门口站了许久，直到老何起身倒茶看见她。他站在柔柔的光里，对她一笑，露出很白的牙，透着憨厚。
（2）新区块创建共识。挖矿节点独立将交易打包并创建新区块。创建区块时需要付出大量的计算工作量（POW）。
（3）新区块验证共识。新区块在创建的过程中需要网络中的每一个节点独立验证，然后进入区块链。在验证的过程中有不符合规则的区块就会被废除。
第一，自然因素不仅是重大自然灾害对档案的破坏，还包括一些经常性、缓慢性的破坏。重大灾害的破坏包括地震、台风、海啸等，这些影响因素对档案的破坏既是毁灭性的，也是难以预料的。第二，不剧烈的损害对档案的影响。例如，不适宜的温湿度和空气污染物等。同时，还有害虫、有害微生物及鼠类对档案的破坏。这些因素都存在着相似的特点：耐寒、耐高温、抗干旱，且动物还具有极强的杂食性和繁殖能力，难以清理干净。就以微生物来说，档案馆的潮湿环境有利于微生物的生长和发育，最终使档案发霉、腐烂、变质。这些问题给档案保护提出了新的要求，必须要采取正确的保护措施，以保障档案信息的安全。
2.2 技术层面安全性分析
VOCs中的气体以微量存在，但具有毒性、强刺激性、致癌性和特殊的气味性，会强烈地影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害；VOCs通过氧化、吸附、凝结等与空气中的氧化剂、硝酸、臭氧发生反应,生成包含PM2.5和PM10的二次有机颗粒物，是大气污染的重要来源之一；当VOCs通过光照与氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮发生反应后，产生的臭氧及俗称的光化学烟雾是夏季污染的重要成分。总之，VOCs是一类重要的空气污染物，对人类身体健康和环境都有巨大的危害，减少VOCs的排放和有效地对其进行净化处理是涂料行业的当务之急。
（1）交易数据的安全性。教育过程中的解锁脚本中有用户自己的数字签名，所以必须由节点（用户）亲自验证，保证交易的安全。
在比特币的使用过程中有三个方面的数据：交易、区块和区块链。不同方面的数据采用不同的技术保证比特币使用的安全性。
（4）区块链选择共识。当存在分叉现象时，每个节点独立选择累计工作量最大的区块链。通过将每个区块中难度目标加起来，就可得到建立该区块链所需的工作量总量。
（2）区块数据的安全性。区块头引入Merkle根字段，验证区块中是否存在某交易；在创建区区块链的过程中引入工作量证明机制，创建难度和成本加大使得区块链不能被随意创建。
2.1.2 去中心化共识机制
2.2.1 数据安全性
菌株菌落生长和产孢量数据使用SPSS软件分析，多重比较使用Ducan′s法，生物测定数据应用DPS数据处理系统进行统计分析，时间—死亡率机率值分析法建立致病力回归方程，估算致死中时(LT50)[15]。
2.2.2 账户及隐私安全性
（1）新交易验共识。在进行交易的时候，由各个节点独立对交易进行验证。如果在交易过程中发生不符合规则的交易将会被交易节点中止并废除。
保护比特币账户的是用户账户的私钥，私钥直接与账户进行捆绑，私钥一旦丢失，账户就会被封锁而无法使用。私钥保证在使用比特币的过程中不会出现账户因被盗取而出现资金转移的情况。保护私钥主要有以下几种方式。
（1）加密私钥。采用BIP38标准（使用AES算法），先使用口令将私钥加密，然后使用Base58Check进行编码。
（2）硬件钱包。私钥的加密是信息数据的形式，所以会有被黑客或者一些不法分子使用互联网技术破解的可能性，因此必须使用硬件的形式进行双重加密，如CPUIC卡。在使用比特币的时候必须使用加密硬件按需生成。
（3）纸钱包。私钥加密和硬件钱包的使用使得比特币的安全性大大增加。但是还是会有一定的风险，例如可能会有黑客从用户使用过计算机上窃取相关信息机密（这种情况非常少见），为了防止相关意外情况的产生。用户可以将私钥加密数据打印在纸上，就不需要在计算机存储加密数据。而纸钱包可以锁在保险柜或者交给银行代为保管。
3 结束语
比特币的出现改变了传统货币存在的很多固有的弊端，采用去中心化的模式加强了用户本身对于货币的控制。本文主要从管理和业务以及技术的层面上分析了保障比特币安全性的使用的技术手段和加密方式。比特币将会成为未来货币、信息技术等相关领域中的研究热点。
本水源地位于流域下游，上游水系较多，实验方案为在水源地主要入口处设置三个监测点，在水源地出口及现状水厂取水口各设置一个监测点。监测点选择时重点考虑了取样方便性及水质代表性[3]，通过以上五个监测点的设置，较为准确地反应降雨过程中水源地水质变化过程，各监测点布局如图5所示。
目前，上化院已建设成为集多学科为一体、优势突出、国内领先的综合性研究院，是化工领域从事创新研究、公共服务、工程应用开发的国家重点科研院所；是先进材料、生物医药、公共安全、节能环保等领域的行业技术中心；是传统产业升级和新兴产业发展的孵化基地和工程技术人员培养的示范基地。
参考文献
[1] 王诗淇.论区块链及比特币的特征及影响[J].新商务周刊，2018，（4）：255.
[2] 李赞.基于新时期区块链技术发展的安全性分析[J].电子技术与软件工程，2018，（7）：223-224.
[3] 陶然.基于区块链技术的数字货币研究与探讨[J].科技经济导刊，2018，26（15）：23.
doi： 10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.02.065
中图分类号： F49；F821；TP311.13
文献标示码： A
文章编码： 1672-7274（2019）02-0096-01