区块链技术在数字资产安全交易中的应用

2023-12-12北京大德前沿科技有限公司倪宁

数字技术与应用 2023年10期

北京大德前沿科技有限公司倪宁

本文旨在深入探讨区块链技术在数字资产安全交易中的应用。首先介绍了区块链技术的特点和数字资产的定义及其各种交易方式；然后结合实际案例分析了数字资产交易中存在的安全挑战；接下来详细阐述了区块链技术在提高数字资产交易安全性方面的优势，包括去中心化、不可篡改、透明和私密性等特点；最后，探讨了区块链技术在数字资产交易中的应用场景，为数字资产交易市场的安全发展提供了新的思路和方向。

随着数字资产的不断涌现和发展，数字资产交易市场也愈发繁荣。然而，数字资产交易的安全问题成为数字资产交易市场发展过程中不可忽视的问题。传统的安全保障措施已经无法满足数字资产交易中的安全需求。而区块链技术具有去中心化、不可篡改、透明等特点为数字资产交易提供了新的解决方案和安全保障措施。本文将围绕区块链技术在数字资产交易中的应用展开探讨，以期为数字资产交易市场的安全发展提供参考和帮助。

1 区块链技术的概述

1.1 区块链的定义和特点

区块链是一种分布式数据库技术，以块的形式记录交易信息，使用加密技术保证交易的安全性和可信度。其特点包括以下几个方面。

（1）去中心化：区块链网络中没有中心化的机构或个人来管理和控制交易。所有节点共同维护和更新数据库，并达成共识来验证交易的合法性和真实性。

（2）不可篡改性和不可逆转性：区块链使用加密算法和哈希函数来确保交易记录的安全性和不可篡改性。每一个区块都包含前一个区块的哈希值，形成一个不可逆转的链式结构，保证了数据的完整性和可信度。

（3）透明性：区块链的交易记录是公开的，每一个节点都可以查看和验证交易的信息。这种透明性有助于防止欺诈和不正当行为。

（4）高可用性：由于区块链网络的去中心化特性，即使有些节点出现故障或离线，其他节点仍然可以继续运行和更新数据库，保证了系统的高可用性。

（5）高安全性：区块链使用加密算法和哈希函数保证了交易信息的安全性和不可篡改性。同时，区块链采用了共识机制来验证交易的合法性和真实性，进一步提高了安全性。

总之，区块链作为一种新兴的分布式数据库技术，具有去中心化、不可篡改、透明、高可用和高安全等特点[1]。这些特点使得区块链技术在金融、物联网、医疗和政务等领域具有广泛的应用前景。

1.2 区块链的分类和应用场景

区块链技术根据其不同的应用场景和技术特性，可以归纳为三种类型：公有链、联盟链和私有链。它们各自具有不同的特征和适用领域。

（1）公有链：公有链是一种完全去中心化的区块链，任何人均可参与其中。其代表包括比特币（Bitcoin）和以太坊（Ethereum）。公有链具有开放性、透明性和不可篡改性等特点，然而同时也面临着诸如交易速度慢、能耗高等问题。

（2）联盟链：联盟链是部分去中心化的区块链，仅允许特定的组织或个体加入[2]。其代表是R3 Corda 和Hyperledger。相较于公有链，联盟链在权限分配和数据访问上具有一定限制，在性能和安全性方面表现较为优越。

（3）私有链：私有链是一种中心化的区块链，仅允许特定组织和个体进行管理和使用。私有链的优势在于高度的可控性和安全性，但相应地失去了区块链的去中心化特点。私有链适用于单一组织内部的数据管理和信息共享。

区块链技术因其去中心化、安全性、不可篡改等特性，在金融、供应链、医疗、政务等多个领域得到实际应用。根据不同的需求和场景，可以选择公有链、联盟链或私有链进行应用。在未来，随着区块链技术成熟，其应用范围将会进一步拓展，为各行各业带来更多的价值。

2 数字资产交易的安全性问题

2.1 数字资产交易的定义和特点

数字资产（Digital Assets）是一种基于加密技术和区块链技术的虚拟资产。它们以电子形式存在，通常具有价值和可交换性。数字资产包括加密货币、代币、数字证券、非同质化代币（NFT）等。

数字资产交易是指在特定的交易平台上进行的数字资产的买卖活动。数字资产的交易平台有以下几类：

（1）中心化交易所（Centralized Exchanges，CEX）：集中式交易所是最常见的数字资产交易平台类型，它们由中心化的公司或组织运营，为用户提供数字资产的买卖服务。这类交易所可能还提供衍生品交易，如期货、期权和杠杆交易。在集中式交易所中，用户需要将资产存入交易所托管的钱包，交易所负责撮合买卖双方的订单。这种类型的交易所具有较高的流动性和用户友好性。然而，集中式交易所的安全风险较高，因为用户资产被集中存储，可能成为黑客攻击的目标。币安（Binance）和Coinbase 等都是中心化交易所的代表。

（2）去中心化交易所（Decentralized Exchanges，DEX）：去中心化交易所不依赖于中心化的组织进行运营，而是基于区块链技术和智能合约实现点对点交易。在去中心化交易所中，用户的资产由他们自己控制，不需要托管在交易所的钱包中。这种类型的交易所具有更高的安全性和隐私保护，但用户体验可能不如集中式交易所。Uniswap 和PancakeSwap 等是去中心化交易所的典型代表。

（3）场外交易平台（Over-The-Counter，OTC）：一种直接在买家和卖家之间进行的交易方式，涉及数字资产（如加密货币）的买卖。这类交易具有较高的隐私性、价格稳定性、定制化服务以及避免交易所限制的优点。然而，这种交易形式也可能存在一定的欺诈风险，为了降低风险，务必确保交易对方的信誉和合规性，并考虑使用提供安全OTC 交易环境的平台。

针对数字资产的特殊性，数字资产交易具有以下特点：

（1）全球化：数字资产交易不受地理限制，可在全球范围内进行。这使得数字资产市场具有高度的流动性和跨境交易便利性。

（2）实时性：数字资产交易平台通常24h 不间断运营，交易可以随时进行。相较于传统金融市场，这使得数字资产交易具有更高的实时性。

（3）去中心化：许多数字资产基于去中心化的技术，如区块链。这使得数字资产的创建、分发和交易不受中心化机构的控制，提高了市场参与者的自主性。

（4）匿名性与透明性：数字资产的交易记录通常存储在公开的区块链上，使得交易历史可追踪且透明。但某些数字资产仍具有一定程度的匿名性，保护用户隐私。

（5）可分割性：许多数字资产具有可分割性，可以被分割成较小的单位进行交易或使用。这使得数字资产更易于转移和交换。

（6）安全性：数字资产采用加密技术确保资产的安全和所有权验证。但需要注意的是，黑客攻击和其他安全风险依然存在，尤其是在集中式交易所。

（7）监管不确定性：由于数字资产领域相对较新，许多国家和地区的监管政策仍在不断发展和调整。这可能会对数字资产交易和投资带来不确定性。

这些特点使得数字资产交易在很多方面与传统金融市场有所不同。数字资产交易作为一种新兴的金融交易方式，随着区块链技术和数字资产市场的不断发展，有望在未来进一步普及和应用。

2.2 数字资产交易的安全性问题

数字资产交易涉及到的安全性问题主要包括以下几个方面：

（1）交易所安全：集中式交易所可能面临黑客攻击、内部欺诈和其他安全漏洞。这可能导致用户资产被盗、数据泄露或交易所瘫痪。

（2）钱包安全：用户的数字资产存储在数字钱包中，钱包安全至关重要。钱包安全问题包括私钥泄露、钓鱼攻击、恶意软件等。为保证资产安全，建议使用硬件钱包或安全可靠的软件钱包，并妥善保管私钥。

（3）交易操作安全：在进行数字资产交易时，用户需要注意防范欺诈交易、假币种、虚假项目等。

（4）网络安全：用户在交易过程中可能面临网络安全风险，如钓鱼网站、中间人攻击等。

（5）社交工程攻击：数字资产交易过程中，用户可能面临来自社交工程攻击的风险。例如，诈骗者可能伪装成交易所工作人员或熟人，试图骗取用户的资产或敏感信息。

（6）操作失误：在进行数字资产交易时，用户可能因操作失误而造成资产损失。例如，错误的转账地址、输入错误的交易数量等。

总之，数字资产交易的安全性问题与传统金融交易相似，但又具有其特殊性和挑战性[3]。数字资产交易平台需要采取合理的风险管理策略、加强网络安全防护、保证数据的安全性和合规监管等措施，为数字资产交易提供可靠的安全保障。

2.3 传统安全保障措施的局限性

传统的安全保障措施包括防火墙、加密、身份验证等技术手段，这些手段虽然在一定程度上可以保障数字资产的安全，但也存在一些局限性[4]。

首先是在2018 年Coincheck 数字货币交易平台所遭遇的盗窃事件中，攻击者通过恶意软件感染了交易所员工的笔记本电脑，获取了访问权限，并成功窃取了交易所热钱包的私钥，从而实现了对数字资产的盗取[5]。

其次是在2019 年，最大的加密货币交易所之一的币安（Binance）遭遇的一起黑客攻击事件。黑客攻击手段独特且精密，表现为深度定制的攻击策略。攻击者先通过长时间收集大量用户数据，包括API 密钥、双重身份验证代码和其他相关信息。有了这些数据，黑客得以在短时间内操纵多个用户账户，并实施大量撮合交易。随后黑客利用了币安的安全系统中的漏洞，规避了风控措施，成功从交易所盗取了比特币[6]。

这两个案例揭示了传统安全保障措施在数字资产交易中的局限性。尽管采用了多种技术手段以增强安全性，但数字资产所具备的特点，如匿名性、不可逆转性以及即时记账等属性，使得黑客能够在较短时间内以相对较低的代价盗取巨额资产。这在传统金融资产领域是难以实现的。传统金融领域拥有各种反洗钱措施，然而在数字资产领域，这些措施往往难以发挥作用[7]。因此，针对数字资产交易的安全保障策略需要重新审视并加以改进，以适应不断发展的数字资产交易市场。

3 区块链技术在数字资产交易中的应用

数字资产基于区块链技术，既带来了优势也带来了挑战。在设计和实施数字资产交易系统时，需要充分考虑这些优势和潜在风险，并采取相应的安全措施来确保资产安全[8]。

区块链的一些技术特点可能在发生安全问题时会导致更大的损失。例如，区块链的匿名性、不可逆性和即时记账特性可能为恶意攻击者创造了机会。以下分别对其进行描述：

（1）匿名性：区块链网络中的交易通常具有一定程度的匿名性，使得恶意攻击者在执行攻击后难以被追踪。这种匿名性鼓励了黑客进行攻击，因为他们在实施攻击后可能不会面临法律制裁。

（2）不可逆性：区块链交易具有不可逆性，一旦完成，交易就无法撤销或修改。这意味着，当数字资产遭受盗窃时，受害者无法追回损失，黑客可能在短时间内通过低成本的攻击盗取巨额资产。

（3）即时记账：区块链技术实现了即时记账，交易在短时间内完成并写入区块链移到他们的控制之下，这在传统金融领域是难以实现的。

然而，区块链技术的一些特点也为数字资产交易提供了额外的安全保障，以下对其分别进行描述。

3.1 去中心化

去中心化在提高数字资产交易安全性方面具有显著优势。例如，Uniswap 作为一个基于以太坊智能合约实现的去中心化交易所，其分布式管理和去中心化的基础架构降低了整个系统的单点故障风险，确保了用户资产的安全。

与传统中心化交易所相比，去中心化交易所不依赖于任何中心化服务器，因此黑客很难集中攻击一个目标。在2020 年，KuCoin 中心化交易所遭受黑客攻击，导致大量用户资产被盗。然而，Uniswap 等去中心化交易所因其去中心化特性，使得黑客难以实施大规模攻击，从而降低了资产损失的风险。

此外，去中心化交易所的资产存储在用户的钱包中，而不是交易所的热钱包或冷钱包。这种存储方式进一步降低了黑客攻击导致着用户资产损失的可能性。

综上所述，去中心化特性在提高数字资产交易安全性方面具有显著优势。通过降低单点故障风险、分散黑客攻击目标以及将资产存储在用户钱包中，去中心化交易所在保障用户资产安全方面具有较强的抗攻击能力[9]。

3.2 数据不可篡改

区块链技术在数字资产交易中的不可篡改特性对于确保数据完整性和可靠性具有重要意义。例如，美国证券交易委员会（SEC）对基于以太坊区块链的加密货币交易所EtherDelta 进行调查。在此次调查中，SEC 要求EtherDelta 提供其交易历史记录以核实是否存在操纵市场等违规行为。

得益于以太坊区块链的不可篡改特性，EtherDelta能够提供完整且真实的交易历史记录。这确保了监管机构可以准确地进行调查，从而加强了市场透明度和公平性[10]。此外，这一特性降低了违规操作的风险，使得交易所在面对监管调查时能够提供真实、可信的交易记录。

此案例表明，区块链技术的不可篡改性在数字资产交易中发挥了关键作用，提高了数据的完整性和可靠性。通过维护一个准确且不可篡改的交易记录，交易所可以在面临监管调查时积极配合，有助于构建一个透明、公平的数字资产交易市场。

3.3 共识机制

共识机制在区块链中起着至关重要的作用，它确保了网络的安全性和稳定性。通过在网络中的节点达成一致，共识机制防止了单个攻击者对整个网络进行控制。这样的设计在很大程度上保证了交易的安全和数据的完整性[11]。

以太坊的The DAO 攻击事件是一个典型的案例，凸显了共识机制在区块链网络中的重要性。2016 年，The DAO 的去中心化自治组织遭受黑客攻击时，导致价值数百万美元的以太币被盗。在此次事件发生后，以太坊社区面临重大的安全挑战，需要采取措施来保护用户资产和网络的完整性。

为了解决此问题，以太坊社区通过硬分叉的方式创建了新的以太坊链（ETH），将攻击者重新从链中剥离出去。硬分叉是一种强制性的协议更新，要求所有参与者升级至新的协议版本。在这个过程中，社区的共识起到了关键作用，确保了用户资产的安全。

这一案例表明，区块链网络中的共识机制在应对安全挑战时发挥了重要作用，在数字资产交易领域为用户提供了额外的安全保障。

3.4 透明性

透明性在区块链技术中占据核心地位，尤其对数字资产交易领域具有重要意义[12]。区块链的去中心化特性使得交易数据对所有参与者开放，任何人都可以实时查看并验证交易。这种透明性为交易市场带来了更高的信任度和可靠性，有效地抑制了操纵市场和欺诈行为。

首先是“Tether 事件”。Tether 是一种稳定币，旨在为交易者提供一种不受加密货币波动影响的交易工具。然而，在2017 年，有指控称Tether 公司操纵比特币市场，导致价格上涨。随后，研究人员对比特币区块链进行了深入分析，以确定是否存在操纵行为。得益于区块链的透明性，研究人员能够获取详尽的交易记录并进行分析。尽管这一事件尚未得出明确结论，但这一案例充分展示了区块链透明性在数字资产交易领域的作用。通过透明的交易记录，可以更容易地发现潜在的欺诈行为，从而维护市场的公平与稳定。

其次是2016 年Bitfinex 交易所的黑客攻击事件。由于区块链的透明性，监管机构和研究人员可以追踪到被盗比特币的流向。跟踪分析显示，黑客将被盗的比特币分散到多个不同的钱包地址，试图掩盖其身份。然而，区块链技术的透明性使得这种欺诈行为变得透明。

这两个案例充分展示了区块链透明性在数字资产交易领域的作用。通过透明的交易记录，研究人员和监管机构可以更容易地发现潜在的欺诈行为。在数字资产交易领域，透明性有助于建立一个可信赖、公平的交易环境，确保了交易的安全性。