中国安全科学学报 ›› 2024, Vol. 34 ›› Issue (10): 105-115.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.10.1891
收稿日期:
2024-06-16
修回日期:
2024-08-21
出版日期:
2024-10-28
作者简介:
![]() |
刘正刚 (1976—),男,江苏镇江人,副教授,硕士生导师,主要从事运营管理与企业信息化、区块链、供应链治理与安全治理等方面的研究。E-mail:liuzhenggang@hdu.edu.cn。 |
阮渊鹏, 副教授
基金资助:
LIU Zhenggang(), LIU Chenxi, RUAN Yuanpeng
Received:
2024-06-16
Revised:
2024-08-21
Published:
2024-10-28
摘要:
为弥补区块链技术应用过程中对预防复杂系统安全问题的安全屏障研究关注不足的缺陷,首先,结合区块链技术在工业领域中的安全应用,介绍区块链自身的安全需求及安全屏障理论的支持;其次,从定性和定量视角总结安全屏障模式主要研究模型,并概述软件系统安全分析模型和安全屏障的绩效评估进展;然后,总结区块链技术安全风险相关安全措施的研究现状;最后,在顺应安全屏障模式研究中注重耦合协调的趋势下,立足研究复杂系统耦合协调及其复杂因果机制的定量方法进展,展望区块链技术应用相关的安全屏障模式研究,构建从安全分析、情景构建、系统建模、机制分析、效应评估至实现路径的安全屏障研究框架体系。结果表明: 区块链技术相关安全屏障模式研究应涵盖以蝴蝶结(Bow-Tie)结构模型为核心并衔接工业事故风险评估法(ARAMIS)和耦合视角系统理论事故建模与过程(STAMP)等模型的静态系列图模式;将静态模式转换为贝叶斯网络(BN)并可作动态贝叶斯网络(DBN)分析的动态演化机制研究;以及安全屏障系统的效应评估;而聚焦熵的耦合协调及其非线性因果分析深化该耦合式集成研究体系。
中图分类号:
刘正刚, 刘晨曦, 阮渊鹏. 区块链技术应用中的安全屏障模式研究综述[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(10): 105-115.
LIU Zhenggang, LIU Chenxi, RUAN Yuanpeng. Review on safety barrier models for blockchain technology applications[J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(10): 105-115.
表1
全面的区块链安全风险类别
风险 | 描述 | 类型 | 所涉应用场景 |
---|---|---|---|
网络 攻击 | 区块链每秒的交易数量有限,此类攻击可能会提交超过区块链能力的交易,导致区块链不可用。用无效的大容量数据淹没节点的入站连接 | 拒绝服务攻击、边界网关协议劫持、通信流攻击、日蚀攻击、隐秘攻击、域名攻击 | 设备维护与监控;供应链管理;智能合约的应用(金融服务、版权及知识产权、房地产和租赁、股票及治理) |
终端 安全 | 终端可以是异构的也可以是同构的,前者有更多的选择来查找漏洞,后者中的漏洞存在于所有系统中 | 个人密钥安全、智能合约安全、访问控制、恶意挖矿、51%攻击、女巫攻击 | 灾害预防和应急响应;身份验证和访问控制;环境监测和数据分析;涉及硬件、软件、网络、数据和操作等多个层面 |
代码 漏洞 | 由于区块链是分布式网络,漏洞影响广泛,代码一旦部署就无法修改。代码漏洞可能来自任何人都可以编写的智能合约或底层平台代码 | 交易依赖攻击、时间戳依赖攻击、调用深度攻击、可重入攻击、整数溢出攻击、操作异常攻击、燃料限制、交易延展性攻击、低价操纵、智能合约漏洞、未优化智能合约 | 智能合约的应用(金融服务、版权及知识产权、房地产和租赁、股票及治理) |
数据 保护 | 数据保护依赖于区块链的安全性,而不是数据所有者来提供数据完整性和可用性 | 中心化问题、后门攻击、单点问题、敏感数据泄露、隐私泄露 | 信息共享与协作(产品溯源、政府管理、能源管理、医疗卫生、环境保护等);安全审计和合规性;供应链管理 |
人的 因素 | 日志所有者对其日志的监控、人的监管 | 日志记录和监控不足、安全配置错误、技术监管缺失 | 身份验证和访问控制;合规性记录与审计;风险评估和管理 |
表2
安全屏障相关主要研究模型的分析重点与相互关系
模型名称 | 分析重点 | 与其他模型的关联 |
---|---|---|
MORT | 应用安全分析概念将事故的原因分为管理疏忽漏洞以及假定危险,以便识别安全管理工作的疏忽、失误和管理系统缺陷 | 在故障树分析逻辑的基础上发展 |
HAZOP | 将分析单元划分为相应的节点,以引导词为主体,结合系统运行操作状态的变动和偏差,以便识别危及系统安全的潜在危险,辨识生产工艺的设计缺陷 | — |
LOPA | 通过分析事故后果的严重性和发生频态参数率,量化评估现有保护措施,以便明确是否需要增加新的措施 | 一般在定性危害评估(如HAZOP)后应用 |
AcciMap | 将事故影响因素映射到复杂社会技术系统各层次中,用图形分析各影响因素间的交互关系和安全性的变化过程 | — |
STAMP* | 重点关注整个系统表现,视系统为分层控制结构,每个层级对下一层级施加约束,通过检查每个控制结构层级的失效识别控制缺陷,适用于复杂性和耦合度较高社会技术系统 | 基于AcciMap模型对社会技术系统的分层进行细化和完善 |
FRAM | 将系统分解为不同功能,认为各功能均具备可变异性,而某一要素正常变动与其他要素变化所产生的聚合效应发生耦合时可能导致共振并引发事故。通过分析系统中各功能模块的紧密耦合来解释复杂社会技术系统事故的致因机制 | 在传统线性模型基础上,突破事故的线性因果性思维建立非线性安全模型 |
蝴蝶结结构 图Bow-tie | 将事故原因和事故导致的后果统一起来,结合故障树与事件树来分析事故的前因后果 | 集成故障树与事件树 |
SHIPP | 采用故障树表征各安全屏障的因果关系;采用事件树来描述事故从安全状态到灾难性后果的演变过程;基于贝叶斯理论分析现场异常事件数据,以便更新安全屏障失效概率 | 基于过程事故模型,保留故障树和事件树结合的系统分析方式并增加贝叶斯更新机制 |
HBA | 将层次模型和贝叶斯理论相结合,在数据分组分层构建层次模型后建立相应的基于BN的概率模型 | — |
DBN* | 在静态BN结构上加入时间属性约束,借助不同时刻节点状态所形成的数据,反映其代表变量的发展变化趋势 | — |
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