基于区块链的安全发展监管平台解决方案

皮江涛 张丕 周静

摘要：随着区块链技术的快速发展，其在全球数字技术领域的地位日益重要，随之而来的是对其安全发展监管的不断提高的需求.因此，本文针对区块链网络的技术特性，对区块链数据进行管理、审查、分析、处置与呈现，以加强对公有链和未备案链的主动发现、态势分析及高效监管，探索了公有链、联盟链和私有链监管技术路径，并构建了区块链安全发展监管技术体系，不仅解决了现有互联网信息平台区块链监管体系效率低、难以在兼顾发展与安全的基础上进行区块链监管的问题，而且保障了区块链安全健康有序的发展.

关键词：安全监管；区块链；公有链；联盟链

收稿日期： 2022-12-14

作者简介： 皮江涛（1987-），男，高级工程师，网络安全与信息化建设管理. E-mail： 906221878@qq.com

通讯作者： 张丕. E-mail： 1273893810@qq.com

Blockchain-based security development supervision platform solution

PI Jiang-Tao， ZHANG Pi，ZHOU Jing

（Chengdu Internet Information Center，Chengdu 610041，China）

With the rapid development of blockchain technology， its position in the global digital technology field has become increasingly important， its high-quality development will become the core driving force for the development of my country′s digital economy. Based on the needs of blockchain security development supervision， guide and standardize the development of permission chains （consortium chains and private chains）， strengthen the active discovery， situation analysis and efficient supervision of public chains and undocumented chains， and explore public chains， consortium chains， and private chains. The technology path of chain supervision， the construction of a supervision technology system for the safe development of the blockchain， the exploration of a horizontal and cross-regional coordinated supervision mechanism and a vertical supervision one-line mechanism， to ensure the safe， healthy and orderly development of the blockchain is important.

Safety supervision; Blockchain; Public chain; Permission chain

1 引 言

区块链技术在2009年随着比特币网络的推出而广为人知^[1]，是一个在分散的网络中进行存储的数据库^[2].区块链技术被视为一种技术创新，可以彻底改变社会的交易和互动方式，这归因于区块链技术允许相互不信任的实体在不依赖于受信任的第三方的情况下交换财务价值并进行互动.与此同时，区块链还提供了受完整性保护的数据存储，并允许提供流程透明度^[3].

近年来，我国掀起了一波区块链技术发展的浪潮，促进了金融等行业的发展^[4]，因此我国高度重视区块链发展战略，在国家层面制定了多项政策支持产业发展.随着区块链技术的应用，区块链的监管成为另一项重要课题^[5-8].虽然国家及各地方政府在不断努力创新区块链行业评测及监管手段，但仍存在一定问题，区块链监管问题仍是区块链领域内亟须解决的难题之一.2022年8月，明星公链Solana发生了黑客盗币事件，造成了9000个钱包被袭击，损失了近400万美元，引发了巨大的恐慌.而在Solana被袭击的同期，跨链桥Nomad Bridge也遭受了攻击，其攻击者有上百人，造成了近2亿美元的损失.因此，区块链对互联网经济具备很强的影响力，需要更好的安全发展监管方案来保护区块链安全.

2013年12月，中国人民银行五部委联合发布的《关于防范比特币风险通知》^[5]，明确了比特币的性质，严肃区分了区块链技术和搭载在区块链技术上的比特币等数字货币，指出了代币发行融资本质，叫停了ICO代币的集中交易.2019年1月，中央网信办正式发布《区块链信息服务管理规定》^[6]，成为我国区块链监管从无到有的一个转折点，不断推进区块链行业自律规范和公共监督约束.2019年10月24日，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调要加强对区块链技术的引导和规范，加强对区块链安全风险的研究和分析，把依法治网落实到区块链管理中，推动区块链安全有序发展.2021年3月13日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下简称“十四五”规划纲要）由第十三届全国人民代表大会第四次会议审查批准通过正式向全社会公布，该纲要指出要将完善区块链监管机制提上日程，促进各参与方重视监管问题，确保我国区块链技术与应用合规有序发展.

《区块链信息服务管理规定》不断加强对全国区块链信息服务的监督管理执法工作，推行备案制监管.目前中央网信办作为区块链信息服务的监管主体，对私有链、联盟链及基于区块链技术开发的应用采用备案制监管，给予了区块链发展的弹性空间.除此之外，中央网信办先行探索建设了“境内区块链应用链上监管系统”，对多次境内区块链重大事件给予了有力支撑.目前，面向国外公有链和国内联盟链的全视图全方位安全态势感知体系与系统正不断被完善.区块链技术与应用作为网络空间中重要组成部分，亦是网信、公安等监管部门的关注重点，目前有关安全态势感知的系统研究正不断被推进.

除国家层面加大监管力度外，各地政府、机构也在积极布局区块链行业监管，多个省市提出了针对区块链技术的具体监管机制.贵阳市提出“主权区块链”，建立政府可监管、可控制、可干预的可信区块链系统；江西赣州建立区块链监管沙盒，允许区块链创新企业开展实验经营；2020年重庆成为第四座出炉“监管沙盒”的城市，不断加强对区块链等前沿技术的监管.

本文主要在区块链网络下，根据其防篡改、分布式等技术特性，对区块链各类数据进行管理、审查、分析、处置、呈现，实现对公有链、联盟链的监管，解决现有互联网信息平台监管手段难以形成高效的区块链监管体系、难以在兼顾发展与安全的基础上进行区块链监管的问题.

2 相关定义

2.1 公有链

公有链是指所有人均可读取、交易、获得确认、参与其共识过程的区块链，它包括比特币、以太坊、超级账本、智能合约等.公有链所有节点都公开，大家可下载得到完整区块链信息.公有链具备以下特点：公有链数据的读写不受他人控制，用户可以免受开发者影响；公有链面向所有人开放，仅需一台联网设备即可访问；公有链系统完全去中心化，公开透明；公有链中均为匿名操作，彼此之间无需互相信任.

2.2 私有链

私有链是指针对个人或组织开放的区块链系统，由管理者分配写入权限、决定将哪些数据信息开放给哪些人群.私有链一般应用在企业内部或可被公众监督的领域，只有获得组织的授权，才能访问其节点.私有链具备以下特点：私有链节点较少，信任度高，交易速度快；用户只有在获得权限后才能读取相关数据，具有更高的隐私性；私有链节点连接一旦出现故障，修复便捷简单；交易时，仅需少许认可度高的节点确认即可，交易效率高.

2.3 联盟链

联盟链可看作介于公有链与私有链之间的一类区块链，他兼顾公有链的透明与私有链的高效，仅为某些组织内部使用.联盟链的主要形态为分布式账本，主要应用于银行、保险、证券等领域.联盟链具有以下特点：交易时，仅需指定节点验证即可，交易成本低；若出现故障，可以通过人工干预来修复，提高交易速度；数据读取受限，提高了隐私性；联盟链的规则易被修改，灵活方便.

3 区块链技术与金融行业

随着区块链技术的快速发展，其影响范围日益扩大，金融行业便是其中一个受到影响与冲击的领域.区块链技术积极推动了我国金融行业的发展，具有十分重要的意义.

3.1 区块链技术在金融行业的应用场景

（1）数字支付系统是我国金融领域在区块链技术影响下应运而生的产物.区块链技术在支付系统中有效地缓解了信任危机，建立了信任机制，使得支付方式更加便捷.

（2）将区块链技术应用到金融银行领域，能够减少其经营成本，提升其市场竞争力并促进传统经营模式的改革.

（3）将区块链技术应用于保险行业，可以改善传统保险业务中信任缺失问题，提升用户对其信任度，降低保险交易成本，促进保险行业的改革与发展.

3.2 区块链技术对金融行业的意义

区块链中可实现点对点交易，作为第三方的信用中介失去意义，交易成本降低；区块链技术使得支付流程更加方便，解决传统交易复杂的问题，提高了交易效率；区块链信息不可篡改，并采用去中心化存储，因此载体的可靠性得到了提高；区块链中嵌入了交易流程的具体规则，提高了交易的自动化程度.

4 区块链安全监管现状分析

4.1 区块链安全监管方法

（1）多项政策文件推进区块链监管.从2017年至今，我国已发布多个区块链监管文件.2017年，中国人民银行，中央网信办，工业和信息化部，工商总局，银监会，证监会，保监会发布了《关于防范代币发行融资风险的公告》^[7]；2018年，银保监会、中央网信办、公安部、人民银行和市场监管总局联合发布了《关于防范以“虚拟货币”“区块链”名义进行风险集资的风险提示》^[8]；2019年，网信办发布了《区块链信息服务管理规定》^[6]；2020年，国内最高权威机构央行首次下发了区块链相关规范文件《推动区块链技术规范应用的通知》和《区块链技术金融应用评估规则》.文件中明确要求金融机构建立健全区块链技术应用风险防范机制，定期开展外部安全评估，推动区块链技术在金融领域的规范应用，开展区块链技术应用的备案工作.国家层面对区块链保持高压监管态势，各地方政府也严厉打击包括虚拟货币等在内的网络传销行为，整顿虚拟货币挖矿等活动.2020年4月，四川省金融工作领导小组办公室下发《关于引导企业有序退出虚拟货币“挖矿”活动的通知》，严格整顿了疫情期间四川边缘贫困地区，地方政府试图利用挖矿产业消纳弃水弃电等行为.

（2）采用监管沙盒治理区块链. 对区块链等新型技术产业的监管应该在鼓励技术创新和加强监管力度之间寻求一个相对平衡的状态，监管沙盒^[9]是治理区块链的重要选项.现阶段，沙盒监管是全球监管部门正在尝试并应继续加大实践力度的监管模式，包括我国在内的多个国家已经将监管沙盒应用于区块链领域.在沙盒模拟中，监管部门能发现区块链技术应用存在的各类问题，为之后制定全局监管策略提供缓冲期和经验积累空间，并与产业端协商解决方案，促进区块链技术在产业端的健康有序发展.而在区块链监管和治理实践中，也可以依次采取单试验项目、局部试点、产业沙盒，最后与全国乃至全球范围内的沙盒联盟协调发展的渐进式监管路径.

（3）探索数字化技术手段完善区块链监管技术.目前，区块链监管技术主要包括链前接入审查、以链治链、智能合约账本自动解析技术，但也存在一些不足.监管平台对外提供接入审查接口，要求区块链在记链前进行审查，其中接口包括：敏感词检测、链前检测-违规内容上报、链上监管-下达巡检要求、链上监管-上报巡检结果等.

4.2 区块链监管难点

（1） 监管难度不断变大与提高.区块链逐渐成为应用热点，其类型多样导致监管难度变大.目前的区块链市场中，存在不同应用领域（如电子政务、供应链金融、知识产权等）、不同底链技术（如Hyperledger^[10]、蚂蚁链、银信超级链、百度超级链、以太坊、EOS^[11]等）、不同DApp的区块链平台的区块链技术，其种类繁多导致监管难度不断变大.与此同时，区块链技术发展较快，技术带来的不确定性也提高了监管难度.区块链技术本身的身份匿名性会引起数据合规监管和安全处理风险；区块链技术的去中心化理念，直接导致链上法律主体的不明确，且数据来源众多，需要对区块链各节点和数据进行有效的监管；除此之外，智能合约技术尚处在迭代发展过程，无论是联盟链还是公有链，均缺乏智能合约的安全合规审计，可能存在着很多漏洞.

（2）内容审查，异常行为识别手段不足.虽然区块链流程的监管体系不断被完善，但在上链前内容审查、上链后异常行为识别采取的手段仍存在不足.例如在上链前，如果不对待上链的内容进行链前审查，那么一旦存在不良内容，经过信息广播发布就易造成一定范围内的不良影响.在链上信息监测方面，如果不对区块链异常进行识别、溯源、预警等，那么异常业务将会因无法及时识别与处置造成一定范围内的经济风险.

（3）检测功能不完善.国内区块链检测平台对区块链的检测功能较为单一，不够完善，缺乏灵活性.目前，国内区块链检测平台采用平台的自有模型来检测区块链，只能监测部分指标，不具有一定的灵活性，且在对区块链数据的实时监控方面存在难度.随着区块链平台数量的大幅度增加，全网数据都需要监管者监管，仅基于现有平台及功能对区块链数据进行监测不能满足全局区块链合规性监管的需要.

5 区块链安全监管平台业务流程

平台通过互联网采集公有链、联盟链、私有链等相关数据进行监测分析，实现区块链态势分析及预警，支持对接国家区块链监管平台，实现数据上报和要求下发.其总体业务流程如图1所示.平台预留与市场监督管理局之间的接口，将监管平台发现的区块链上异常或违法违规市场行为信息共享给市场监督管理局；预留与银保监局之间的接口，将监管平台发现的异常或违法违规金融行为信息共享给银保监局；预留与公安局之间的接口，与公安局之间共享区块链监管信息；预留网信中心地区分中心之间的接口，接收分中心有关公链和区块链实体相关数据；预留与其他省市监管平台的接口，实现跨部门跨区域区块链的资源共享与协同监管.

6 联盟链监管

6.1 联盟链基础管理系统

在联盟链中，每个节点都具有较高的可信度，运行环境相对稳定.联盟链中的所有节点都可以将签名的交易数据广播到全网^[12].其他节点收到请求后，进入Request阶段，通过校验格式进行校验，当接收到的累积量大于（2f+1）时进入Prepare阶段.进入prepare-response阶段后，在该阶段收到（2f+1）条来自其他不同节点且与前一阶段消息一致的消息时，则认为已达成共识.一般情况下，假设全网节点数为N.此时，完成一个共识过程所需的消息传输次数为T，其计算公式为

T=N（N-1）    （1）

这三个阶段的预准备和准备阶段的消息会在视图发生变化后被丢弃. 当一条消息完成提交阶段时，表明有足够多的节点完成了准备阶段.而共识过程中的总通信次数C计算公式为

C=2N²-N-1    （2）

当视图改变时，通信次数为（n-1）².视图更改确认阶段在收到其他节点的更改确认消息后发送给所有节点^[13].此阶段的通信次数为（n-1）.假设视图更改概率P=1/q（一个视图更改发生在q共识中）.在概率P下发生视图变化后的通信次数C′的计算如下式.

C′=2N²-N-1+Pn（n-1）    （3）

基于这些理论规律可以设计出完备的联盟链基础管理系统.联盟链基础管理系统由备案登记管理子系统、实体身份证书管理子系统和密钥管理子系统组成，实现了对区块链平台信息的登记管理，对备案登记系统详细信息的查看和管理，对区块链密钥信息、身份以及访问控制管理等功能.联盟链基础管理系统的整体框架如图2所示.

（1）联盟链备案登记管理子系统.为联盟链系统的承担企业、从事业务范围、系统架构、组织节点、网络服务地址的备案登记管理提供支撑.该系统实现了对联盟链平台信息的登记管理以及对备案登记系统的详细信息的查看和管理.

（2）联盟链实体身份证书管理子系统.基于CA准入机制，该子系统支持任意的多级证书结构.通过对机构、节点、SDK、用户证书及使用过程进行安全监管，并对资源实体的认证、授权等身份权限操作进行不可篡改存证，为联盟链态势分析及预警系统、异常业务识别与处置系统等业务分析系统提供基础支撑.

（3）联盟链密钥管理子系统.同步备案联盟链的实体身份密钥信息，实时监控和维护全局密钥数据及状态信息，为联盟链态势分析及预警系统、异常业务识别与处置系统等业务分析系统提供基础支撑.

6.2 联盟链内容信息审查系统

联盟链内容信息审查系统由信息上链前审查、智能合约审查和事前审查管理等模块组成，实现了对区块链平台信息上链前审查、智能合约审查、事前审查管理以及对链上信息巡检等功能.联盟链内容信息审查系统的框架如图3所示.

（1）链前内容信息审查子系统，包括链前审查网关和链前审查管理平台，核心功能体现在链前审查网关中的智能合约审查.

（2）链上信息巡查子系统，包括数据抽取及分析，巡检规则设定等内容，主要是对上链的内容信息的快速检测发现，实现对内容信息的有效监管.

6.3 联盟链平台安全监测系统

联盟链平台安全监测系统由智能合约安全监测子系统、共识机制安全性监测子系统、密码安全性监测子系统组成，实现了对区块链系统的智能合约安全、共识机制安全、密码安全相关监测功能，确保该系统的合规性和安全性.联盟链安全性检测系统框架如图4所示.

（1）智能合约安全监测子系统.对系统智能合约安全性进行检测，确保系统服务的完备和安全性，主要包括用户界面监测，成员权限管理监测，账本查询监测，节点信息查询监测，智能合约管理监测及监控管理监测等功能.

（2）共识机制安全监测子系统.部署联盟链系统于特定的待测环境中，并通过对此系统多次向待测系统发起持续安全性攻击，监测系统共识算法和共识协议的安全性和抗攻击性，最终输出监测报告.

（3）密码安全性监测子系统.通过深入到业务区块中分析其密码技术使用情况对系统进行安全性和合规性评估.此监测子系统能提供区块内包括共识算法、签名算法、随机数检测等基础的安全监测模块.

6.4 联盟链业务安全监管智能分析及处置系统

联盟链业务智能分析系统由区块链账本同步子系统、智能合约账本解析子系统、匿名隐私解析子系统和业务交易智能分析子系统组成，实现了对区块链业务交易分析及支撑异常交易的识别、溯源、预警和处置.联盟链业务智能分析系统的整体框架如图5所示.

（1）联盟链业务账本同步子系统.同步受监管联盟链平台的业务账本数据，对联盟链业务数据进行分类存储管理，为智能合约账本解析、匿名隐私解析、业务智能分析提供基础数据资源.

（2）联盟链业务智能合约账本解析子系统.为联盟链智能合约生成自动化解析程序，将联盟链账本解析为可识别的结构化数据，能够识别业务主体、主体功能以及业务主体的关联性，实现对业务双方信息、应用流程的识别.

（3）联盟链匿名隐私解析子系统.对使用了匿名和数据加密技术的联盟链业务进行去匿名和数据解密操作，实现联盟链匿名实体的身份溯源与加密数据监管审计.

（4）联盟链业务智能分析子系统.根据联盟链业务种类及其特征，分析识别并追溯联盟链业务中的异常行为，并给出预警.

7 区块链监管平台解决方案

7.1 区块链态势分析及预警系统

区块链技术被引用在许多行业、市场、机构或政府组织的不同方面的潜在应用中^[14].区块链态势分析及预警系统主要是根据所采集的区块链系统信息，通过一定的业务规则对区块链系统的态势进行分析呈现，并对特殊异常状态进行预警.其整体的系统框架如图6所示.区块链态势分析及预警系统主要分为6个子系统模块：

（1）联盟链单链态势分析及预警子系统.联盟链单链态势分析及预警子系统提供单个联盟链的网络节点状态、网络流量、用户活跃度的态势呈现及异常预警，并通过态势可视化直观呈现子系统.

（2）联盟链全局发展态势分析及预警子系统.联盟链全局发展态势分析及预警子系统提供全局的区块链网络节点状态、网络流量、用户活跃度的态势呈现及异常预警，并通过态势可视化直观呈现子系统.

（3）联盟链业务态势分析及预警子系统.联盟链业务态势分析及预警子系统提供全局的区块链业务态势及异常行为预警，并通过态势可视化直观呈现子系统.

（4）未备案联盟链识别与发现子系统.未备案联盟链识别与发现子系统通过未备案信息服务识别模块与未备案信息服务发现模块，识别企业所提供服务是否属于区块链信息服务备案范围，主要功能包括区块链信息服务备案范围监测、应备未备企业发现以及备案企业库监测.

（5）区块链实体运营态势分析系统.区块链实体运营态势分析系统通过建设发展态势监测模块、风险监测预警模块、行业生态与发展能力分析模块、区块链量化评估模块，完成区块链实体运营态势全方位分析.

（6）态势可视化呈现系统.态势可视化呈现系统采用分层架构设计，逻辑上分为数据层、接口层、处理层、应用层和展示层等共5层.数据层由态势分析系统提供支持.接口层、处理层、应用层、业务层内形成各个分析模块，模块独立运行.

7.2 公有链识别与发现、态势分析及预警系统

公有链态势分析及预警系统由公有链识别与发现模块、链上信息监测模块、数字货币监测模块三部分构成.通过公有链全节点同步全账本、各类平台网站与交易所等爬取或API采集获取数据并汇集到统一数据存储库中，链上信息监测子系统通过对公有链全账本数据的信息筛选、敏感筛查、重点账户跟踪监测实现对链上信息的实时动态监测；数据货币子系统通过公有链账本的分析、平台数据的指标计算实现对全局数字货币态势的实时监测呈现.其基本功能框架如图7所示.公有链态势分析及预警系统一共有3个主要功能模块.

（1）公有链识别与发现模块.公有链识别与发现模块，通过识别公有链全节点并同步全账本、发现获取各类平台网站与交易所的数据并汇集到统一数据存储库中；通过信息筛查、敏感筛查、重点分析、地址聚类、指标计算等技术手段实现多维数据筛选及分析.

（2）链上信息监测模块.链上信息监测子系统对比特币等主流公有链进行内容安全监测，可配置关键词，自动识别敏感信息内容，并对频繁上传敏感信息内容的重点账户进行监测分析.

（3）链数字货币监测模块.数字货币监测系统实现对区块链数字货币监测，其范围覆盖币种、行情、交易、资金规模等.通过对主要公有链网络进行测绘，监测网络节点分布，并进行账本数据同步和解析，形成交易、地址、合约、DApp的监测分析能力.

8 结 论

随着区块链技术日益成熟和越来越多的场景应用，区块链的安全发展将影响到我国金融创新和企业数字化转型发展，加强对区块链安全发展的监管是保障区块链健康发展的重要手段^[15].区块链安全发展监管平台的建设填补了区块链监管技术支撑的空白，提升了区块链安全发展监管能力，构建了完善的区块链监管技术体系，能全面覆盖各类型公有链、联盟链、私有链监管，适应新型区块链技术发展监管需求，确保区块链安全健康有序发展.通过探索公有链、联盟链、私有链监管技术路径，初步建立区块链监管体系，重点覆盖当前主流联盟链、私有链和公有链技术，以备案联盟链监管为重点，兼顾公有链监测预警^[16].

基于本次的先行探索，后续可针对联盟链，探索建设“抵近式监管”系统，在部分联盟链部署监管探针就近采集数据并进行监管分析，将分析结果回传中心监管平台，中心监管平台不汇聚用户账本数据；探索建设“嵌入式监管”系统，在联盟链的功能框架中嵌入监管代理模块，由监管代理模块采集区块链监管数据回传中心监管平台；根据技术发展探索其他可行监管方式，不断完善联盟链监管技术路径^[17].

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引用本文格式：

中 文： 皮江涛，张丕，周静. 基于区块链的安全发展监管平台解决方案[J]. 四川大学学报： 自然科学版， 2023， 60： 063003.

英 文： Pi J T，Zhang P，Zhou J. Blockchain-based security development supervision platform solution [J]. J Sichuan Univ： Nat Sci Ed， 2023， 60： 063003.