应用区块链技术的电子数据信息安全应用分析

王飞

中国电子科技集团公司第十六研究所安徽合肥 230000

摘要：本文首先介绍了区块链的基础知识，强调其去中心化、不可篡改和透明性等核心特点。进而，分析了区块链在电子数据信息安全中的多个关键应用领域，包括数据完整性验证、身份验证与授权、安全的数据共享、数据追溯与审计，以及智能合约的角色。这些应用展示了区块链如何增强数据的安全性、透明性和完整性。

关键词：区块链；电子数据；信息安全；数据完整性

一、区块链技术基础

区块链技术，起源于比特币，是一种分布式数据库技术。其核心思想是通过去中心化的方式确保数据的不可篡改和透明性。在区块链中，所有交易记录被打包为一个个“区块”，并按时间顺序串联起来，形成一个不断增长的链条，这就是“区块链”。每一个区块都包含了一系列的交易记录和前一个区块的哈希值，这种设计使得一旦数据被加入到区块链，它就很难被修改。如果试图修改某个区块中的信息，该区块的哈希值会改变，而这会影响到后续所有区块的哈希值，导致整个区块链的数据都不再有效。因此，区块链技术为数据提供了高度的安全性。为了进一步增加安全性，区块链还采用了共识机制。这意味着在一个区块被添加到链条之前，网络中的多数节点必须达成共识，验证该区块的合法性。这个过程被称为“挖矿”，而达成共识的节点会收到奖励。此外，区块链还具有高度的透明性。每个参与节点都可以访问整个区块链的完整记录，但数据的隐私仍然得以保障，因为交易的参与方是通过其公钥进行识别的，而非具体身份。下图1为区块链的简单图示：

图1：区块链技术简略图

二、区块链在电子数据信息安全中的应用

（一）数据完整性验证

数据完整性验证是区块链技术中的一个核心应用，确保数据在传输、存储和处理过程中保持其原始状态，不被篡改或损坏。在区块链中，每一个区块都包含了一系列的交易记录和前一个区块的哈希值[1]。哈希值是一种可以从任何形式的数据中创建出来的固定大小的数值，它对数据的任何微小更改都高度敏感。当一个新的区块被创建时，它会包含前一个区块的哈希值，这样整个区块链形成了一个连续的哈希链。如果试图修改任何一个区块中的信息，该区块的哈希值会发生改变，进而影响到后续所有区块的哈希值，从而使得整个区块链失效。这种设计使得任何对数据的非法修改都可以被轻易地检测出来。此外，为了进一步确保数据完整性，当一个新的区块被提议添加到区块链时，网络中的节点会进行验证，确保该区块中的所有交易都是合法的，并且与之前的记录保持一致。只有当大部分节点达成共识，认为该区块是合法的，它才会被添加到区块链中。因此，区块链技术为数据完整性提供了一个非常强大的保障机制，确保数据在整个生命周期中都不会被篡改或损坏。

（二）身份验证与授权

身份验证与授权是区块链中的关键应用之一，旨在确保只有合法的参与者可以访问和执行特定的操作。在区块链技术中，身份验证通常通过加密技术实现。每个参与者都有一对公钥和私钥。公钥是公开的，可以被任何人访问，而私钥是私有的，只有持有者知道。当某个参与者想要发送一个交易或消息时，会使用私钥对其进行签名。其他的参与者可以使用签名者的公钥来验证该签名的真实性，从而确保消息确实来自声称的发送者，并且在传输过程中没有被篡改。授权则涉及决定哪些参与者可以访问或修改特定的数据。在某些区块链应用中，可能需要限制某些敏感数据的访问或修改权限，确保只有被授权的参与者可以进行操作。例如，某些区块链上的智能合约可能会包含访问控制列表，明确列出哪些公钥的持有者可以执行哪些操作。结合身份验证和授权，区块链可以确保数据的安全性和完整性，同时保护参与者的隐私和权利。通过这种方式，可以创建一个既公开透明、又能保护敏感信息和个人隐私的系统，确保只有合法的、被授权的操作可以在区块链上执行。下图2简单描述了身份验证的过程：

图2：身份验证与授权简略图

（三）安全的数据共享

安全的数据共享是区块链技术的另一个显著特点。在许多场景中，各个组织和个人需要在没有中心化信任实体的情况下共享数据。区块链为此提供了一个高度安全和透明的解决方案。首先，数据在区块链上是不可篡改的。一旦数据被添加到区块链上，由于其哈希链结构，这些数据就几乎不可能被更改，从而确保了数据的原始性和真实性。其次，所有在区块链网络中的参与者都可以查看到完整的区块链记录，确保了数据的透明性。但是，数据的具体内容可以通过加密技术进行保护，只允许拥有适当密钥的参与者访问原始数据。此外，智能合约功能可以进一步增强数据共享的安全性[2]。通过编写和部署智能合约，可以设置复杂的规则和条件，以决定如何、何时以及与谁共享数据。例如，某些数据可能需要多方共同同意才能被访问或共享。

（四）数据追溯与审计

数据追溯与审计在很多行业和应用中都显得尤为重要，尤其是在需要确保数据真实性和完整性的场合。区块链技术为数据的追溯和审计提供了一个强大的工具。首先，每个在区块链上的交易都是时间戳记的，并按照它们发生的时间顺序进行记录。一旦数据被写入到某个区块并加入到链上，由于哈希链的特性，它就变得几乎不可能被修改或删除。每个区块都包含其前一个区块的哈希值，形成了一个连续的、不可篡改的哈希链。因此，任何尝试对已存储的数据进行修改的行为都会被立即检测到。这种固有的不可篡改性为数据追溯提供了坚实的基础。无论是检查某笔交易的历史还是回溯数据的来源，所有的相关信息都被永久保存，并且可以被公开验证。这种透明性确保了数据的真实性和完整性，使得数据追溯变得简单且可靠。审计是一个与数据追溯紧密相关的过程，涉及到验证和检查记录以确保其真实性、完整性和合规性。区块链的设计特点为审计提供了极大的便利。首先，数据的完整性得到了保证，因为每笔交易都是连续记录的，并且是不可篡改的。其次，由于数据对所有参与者都是透明的，所以审计者可以在没有第三方干预的情况下直接访问所有必要的数据。

三、结论

区块链技术为电子数据信息安全提供了一个革命性的框架。其固有的不可篡改性和完整的数据追溯能力确保了数据的真实性和透明性。身份验证和授权机制为数据访问提供了额外的保护层，而智能合约进一步加强了数据的安全性和自动化处理。综合看来，区块链在电子数据信息安全中的应用为各种行业和业务提供了巨大的潜在价值。

参考文献：

[1]徐单恒,戴智,孟琦,韩长鸣.应用区块链技术的电子数据信息安全应用分析[J].科学与信息化,2021(27):117-119.

[2]董力强,李妍.区块链技术及其在信息安全领域的应用分析[J].财经界,2021(1):48-49.

[3]刘昉.网络与信息安全中区块链技术的具体应用[J].电子测试,2021.