摘要：隨著信息網(wǎng)絡(luò)安全威脅的不斷增加，區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種去中心化、不可篡改的分布式賬本，提供了有效的解決方案?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，并對其進(jìn)行了優(yōu)化。通過智能合約、加密技術(shù)及分布式賬本等手段，提升了數(shù)據(jù)保護(hù)、身份認(rèn)證、合約執(zhí)行、審計效率等方面的安全性和可靠性。實驗結(jié)果表明，優(yōu)化后系統(tǒng)在各項關(guān)鍵指標(biāo)上顯著降低了風(fēng)險，提升了網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù)；信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系；構(gòu)建與優(yōu)化

一、前言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益嚴(yán)峻，尤其是在大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系逐漸暴露出許多不足。區(qū)塊鏈技術(shù)，憑借其去中心化、不可篡改和透明性等特點，逐漸成為信息安全領(lǐng)域的研究熱點。區(qū)塊鏈能夠有效解決數(shù)據(jù)篡改、身份認(rèn)證、訪問控制等問題，為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)提供新的思路和方法。本論文旨在探討如何基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建高效的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，并對現(xiàn)有體系進(jìn)行優(yōu)化，以應(yīng)對未來信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的復(fù)雜安全挑戰(zhàn)。通過結(jié)合區(qū)塊鏈的優(yōu)勢，期望提升信息系統(tǒng)的安全性、可信度與抗攻擊能力，為信息網(wǎng)絡(luò)安全的保障提供可行的解決方案。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化的分布式賬本技術(shù)，它通過加密算法和共識機制確保數(shù)據(jù)的安全性、透明性和不可篡改性。區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)是由一系列按時間順序鏈接的“區(qū)塊”組成，每個區(qū)塊包含若干交易記錄、時間戳以及前一個區(qū)塊的哈希值。每個區(qū)塊一旦生成并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的驗證，就會被永久記錄在區(qū)塊鏈上，不可更改或刪除，這使得區(qū)塊鏈具有較強的防篡改性。

如圖1所示，區(qū)塊鏈的核心特點包括去中心化、分布式共識、透明性和數(shù)據(jù)不可篡改等。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，所有參與節(jié)點均可訪問和驗證賬本數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)中心化系統(tǒng)中的單點故障問題[1]。通過共識機制（如工作量證明、權(quán)益證明等），確保所有節(jié)點對賬本內(nèi)容達(dá)成一致，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。區(qū)塊鏈技術(shù)最初應(yīng)用于比特幣等加密貨幣，但其廣泛的應(yīng)用前景已經(jīng)擴展到金融、供應(yīng)鏈、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域。它被認(rèn)為是實現(xiàn)信息共享、提高信任度和數(shù)據(jù)安全的革命性技術(shù)。

三、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系構(gòu)建

（一）網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系框架設(shè)計

1.系統(tǒng)架構(gòu)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系架構(gòu)通常由多個層次構(gòu)成，確保不同安全需求的有效滿足。其核心架構(gòu)包括區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)存儲層、安全通信層和應(yīng)用層。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層由多個節(jié)點組成，利用去中心化的分布式賬本技術(shù)，確保數(shù)據(jù)在不同節(jié)點之間的一致性和透明性。

數(shù)據(jù)存儲層負(fù)責(zé)將所有交易記錄和安全事件數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上，確保信息不可篡改和永久保存。安全通信層采用加密算法和共識機制保障數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中遭到竊取或篡改。應(yīng)用層則與用戶終端和各種信息系統(tǒng)進(jìn)行交互，為終端用戶提供安全認(rèn)證、訪問控制等功能。整個系統(tǒng)架構(gòu)通過各層的相互配合，確保網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的全面性和高效性。

2.功能模塊劃分

在基于區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系中，功能模塊的劃分至關(guān)重要，通?？梢苑譃樯矸菡J(rèn)證模塊、數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、訪問控制模塊、審計與監(jiān)控模塊以及共識與決策模塊。身份認(rèn)證模塊負(fù)責(zé)驗證用戶或設(shè)備的身份，確保只有合法的參與者能夠訪問網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)保護(hù)模塊通過加密算法和哈希技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)的機密性和完整性，防止數(shù)據(jù)在傳輸或存儲過程中遭到篡改或泄露。

訪問控制模塊依據(jù)權(quán)限管理機制控制不同用戶的訪問權(quán)限，確保敏感數(shù)據(jù)的安全性。審計與監(jiān)控模塊對網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的所有事件進(jìn)行記錄，并實時監(jiān)控潛在的安全威脅。共識與決策模塊通過區(qū)塊鏈的共識機制，確保所有安全事件的數(shù)據(jù)一致性，并為系統(tǒng)安全決策提供支持。通過這些模塊的協(xié)作，構(gòu)建一個全方位的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系。

（二）關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

1.數(shù)據(jù)加密與解密

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的加密確保了用戶隱私和信息的安全性，防止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)的第三方訪問或篡改。常見的加密算法包括對稱加密和非對稱加密（見圖2）。對稱加密如AES算法，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)加密，因為其加密和解密使用相同的密鑰，計算速度較快，但密鑰的管理較為復(fù)雜。非對稱加密，如RSA和ECC（橢圓曲線加密），則使用一對公鑰和私鑰，公鑰用于加密，私鑰用于解密，這使得密鑰管理更為安全和靈活，尤其在身份驗證和數(shù)字簽名方面應(yīng)用廣泛。

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)加密不僅保護(hù)用戶信息的隱私性，還能確保數(shù)據(jù)在分布式環(huán)境中的完整性與安全性。每個區(qū)塊中的交易數(shù)據(jù)在被添加到區(qū)塊鏈上之前，都會經(jīng)過加密處理，以防止數(shù)據(jù)在存儲和傳輸過程中被篡改[2]。區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性與數(shù)據(jù)加密技術(shù)相結(jié)合，使得數(shù)據(jù)的安全性得到了大幅提升。此外，智能合約中也可以嵌入加密算法，確保在自動執(zhí)行合約時，數(shù)據(jù)的機密性和完整性得到保護(hù)。通過這些技術(shù)手段，區(qū)塊鏈實現(xiàn)了高效、安全的數(shù)據(jù)加密與解密機制，確保信息網(wǎng)絡(luò)防護(hù)體系的可靠性。

2.共識算法選擇

共識算法是區(qū)塊鏈技術(shù)中至關(guān)重要的機制，它確保了分布式網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點達(dá)成一致的狀態(tài)，并且保證交易的有效性和網(wǎng)絡(luò)安全性。常見的共識算法有工作量證明（PoW）、權(quán)益證明（PoS）、委托權(quán)益證明（DPoS）和拜占庭容錯算法（BFT）等。每種共識算法的選擇都對區(qū)塊鏈的性能、安全性和能源消耗等方面產(chǎn)生不同的影響。信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系中，PoW算法如比特幣所采用，雖然安全性高，但其計算復(fù)雜度大，導(dǎo)致能源消耗過高，效率較低。PoS算法通過節(jié)點的持幣量和持幣時間來選擇驗證者，相較PoW，具有更高的效率和較低的能源消耗，但可能面臨富者愈富的風(fēng)險。

DPoS則通過選舉驗證者來優(yōu)化共識過程，提高效率和系統(tǒng)的可擴展性，常用于需要高吞吐量的區(qū)塊鏈應(yīng)用。BFT類算法，如PBFT（實用拜占庭容錯算法），則能夠在參與者之間達(dá)成共識，適用于有高信任度要求的小型網(wǎng)絡(luò)，但隨著節(jié)點數(shù)增加，性能可能受到一定影響[3]。選擇適合的共識算法對于保障信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系的穩(wěn)定性、吞吐量和安全性至關(guān)重要。例如，對于金融類應(yīng)用，可以選擇PoS或DPoS算法，既能保障數(shù)據(jù)安全，又能提高處理效率。而對于高安全性要求的場景，PoW或PBFT算法可能更為合適。總的來說，依據(jù)不同的應(yīng)用需求，合理選擇共識算法將是提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全性的關(guān)鍵。

3.智能合約應(yīng)用

智能合約是區(qū)塊鏈技術(shù)中的一種自動化協(xié)議，它能夠在無需中介的情況下，按照事先編定的規(guī)則和條件執(zhí)行合約條款。在信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系中，智能合約的應(yīng)用主要體現(xiàn)在自動化的安全控制、數(shù)據(jù)訪問管理和合規(guī)審計等方面。智能合約通過代碼化的規(guī)則和邏輯實現(xiàn)了自動化的決策和執(zhí)行，能夠有效減少人為干預(yù)，提升系統(tǒng)的效率和透明度。

在數(shù)據(jù)訪問控制方面，智能合約可以根據(jù)用戶身份、時間、位置等信息自動判斷是否授予訪問權(quán)限。對于需要多方協(xié)同的安全防護(hù)體系，智能合約可以自動執(zhí)行防護(hù)措施，如在發(fā)現(xiàn)安全威脅時，立即觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)機制，確保系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。同時，智能合約能夠確保合約內(nèi)容不可篡改，一旦部署在區(qū)塊鏈上，其執(zhí)行結(jié)果將具有高度的可信度，防止了傳統(tǒng)合約中可能出現(xiàn)的篡改、偽造和執(zhí)行不透明等問題。智能合約還在安全審計與監(jiān)控中發(fā)揮著重要作用。區(qū)塊鏈本身的透明性使得所有交易記錄和合約執(zhí)行過程都可以被追溯和審查，智能合約的執(zhí)行情況也可以實時監(jiān)控，確保其按照預(yù)定規(guī)則執(zhí)行，沒有偏差或漏洞。在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系中，智能合約的應(yīng)用能夠提升安全性、減少人力干預(yù)、提高效率，增強整體防護(hù)效果，智能合約成為提升區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系的重要技術(shù)之一。

四、信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系優(yōu)化策略

（一）加強數(shù)據(jù)加密和隱私保護(hù)

在信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系中，加強數(shù)據(jù)加密和隱私保護(hù)是防止數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊的關(guān)鍵措施。數(shù)據(jù)加密能夠確保信息在傳輸和存儲過程中不被未授權(quán)訪問，同時保障用戶的隱私。首先，應(yīng)加強對敏感數(shù)據(jù)的加密處理，尤其是金融、醫(yī)療等行業(yè)中用戶的個人信息、交易記錄等，這些數(shù)據(jù)一旦被泄露，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果?？梢允褂酶邚姸鹊募用芩惴ǎ鏏ES-256（對稱加密）和RSA-2048（非對稱加密），以提高數(shù)據(jù)的安全性。隱私保護(hù)不僅僅依賴加密技術(shù)，還需要采用匿名化技術(shù)和數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)。特別是在大數(shù)據(jù)分析和云計算環(huán)境中，通過使用數(shù)據(jù)脫敏手段，可以在不泄露敏感信息的情況下，繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。為了進(jìn)一步增強數(shù)據(jù)保護(hù)效果，還可以結(jié)合多重身份驗證（MFA）技術(shù)，確保只有合法用戶能夠訪問加密數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用可以為數(shù)據(jù)提供更高的安全性，通過去中心化的數(shù)據(jù)存儲和不可篡改的特點，進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)的完整性和可信度。綜上所述，數(shù)據(jù)加密和隱私保護(hù)的加強能夠有效提升信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系的防護(hù)能力。

（二）多層次的防火墻與入侵檢測系統(tǒng)

為了有效應(yīng)對日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊，必須優(yōu)化和強化信息網(wǎng)絡(luò)的防火墻與入侵檢測系統(tǒng)（IDS）。防火墻作為網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，能夠過濾進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的流量，阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問。傳統(tǒng)的防火墻通常根據(jù)規(guī)則來匹配和過濾流量，但現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)攻擊手段日益復(fù)雜，傳統(tǒng)防火墻可能面臨性能瓶頸和規(guī)則不完備的問題。因此，提升防火墻的智能化和自適應(yīng)能力是優(yōu)化防護(hù)體系的關(guān)鍵。同時，入侵檢測系統(tǒng)（IDS）能夠在網(wǎng)絡(luò)中實時監(jiān)控，檢測到異常流量和潛在的攻擊行為。在防護(hù)體系中，IDS與防火墻協(xié)同工作，共同提供多層次的防御。為了提高網(wǎng)絡(luò)防御的實時性和準(zhǔn)確性，IDS可以結(jié)合行為分析和機器學(xué)習(xí)算法來識別新的攻擊模式[4]。通過不斷更新攻擊特征庫和利用大數(shù)據(jù)分析，IDS能夠識別出零日攻擊和未知威脅?；谏疃葘W(xué)習(xí)的入侵檢測系統(tǒng)（IDS）在識別復(fù)雜攻擊時表現(xiàn)優(yōu)異，能夠從海量數(shù)據(jù)中提取攻擊特征，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性。通過構(gòu)建多層次的防火墻和入侵檢測系統(tǒng)，可以有效避免單一防線的弱點，提高整體安全性。

（三）強化身份認(rèn)證和訪問控制

強化身份認(rèn)證和訪問控制是確保信息網(wǎng)絡(luò)安全的另一重要策略。無論是內(nèi)部人員還是外部用戶，確保其身份的合法性是防止未授權(quán)訪問和數(shù)據(jù)泄露的前提。傳統(tǒng)的用戶名和密碼驗證方式已經(jīng)難以應(yīng)對現(xiàn)代復(fù)雜的安全威脅，因此，采用多因素認(rèn)證（MFA）成為提升身份認(rèn)證安全性的重要手段。MFA要求用戶提供多種驗證方式，如密碼、生物識別信息、動態(tài)驗證碼等，極大提高了賬戶安全性，減少了密碼泄露帶來的風(fēng)險。除了加強身份認(rèn)證外，完善的訪問控制策略同樣重要。最小權(quán)限原則是確保系統(tǒng)安全的基本策略之一，即每個用戶僅被授予完成任務(wù)所需的最小權(quán)限。通過角色基于訪問控制（RBAC）和屬性基于訪問控制（ABAC）模型，可以根據(jù)用戶的角色、屬性、權(quán)限等級等動態(tài)地控制其對資源的訪問權(quán)限。這種策略能夠有效地減少權(quán)限濫用和內(nèi)部威脅，確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶能夠訪問敏感信息和關(guān)鍵資源。結(jié)合日志審計和行為分析工具，能夠?qū)崟r追蹤訪問行為，并在發(fā)生異常時發(fā)出警報，進(jìn)一步提高安全防護(hù)的精確度和響應(yīng)速度。

五、實例分析與效果評估

（一）實際應(yīng)用場景選取

某金融機構(gòu)基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建了信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系。通過區(qū)塊鏈的去中心化特點，確保了數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)耐该餍耘c不可篡改性。使用智能合約自動驗證用戶身份與權(quán)限，提升了身份認(rèn)證的安全性。區(qū)塊鏈的分布式賬本有效防止了單點故障和數(shù)據(jù)丟失問題[5]。利用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行實時日志審計和溯源，確保數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性，在發(fā)生安全事件時可以迅速定位源頭，提升了整體防護(hù)能力，降低了網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險。

（二）效果評估

見表1，可以明顯看出優(yōu)化后的信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系在各項指標(biāo)上取得了顯著改善。數(shù)據(jù)泄漏率從3%下降至0.05%，降低幅度約98%，表明數(shù)據(jù)保護(hù)能力得到了極大提升；身份驗證失敗率減少至0.2%，減少了約96%的失敗，提升了身份驗證的精準(zhǔn)性與安全性；合約執(zhí)行錯誤率降低了95%，表明智能合約執(zhí)行的準(zhǔn)確性顯著提高；審計過程所需時間縮短了90%，有效提高了工作效率；網(wǎng)絡(luò)攻擊成功率從8%降至0.5%，防護(hù)能力得到了顯著增強；存儲數(shù)據(jù)丟失率從0.7%降至0.01%，有效保障了數(shù)據(jù)的完整性和安全性?？傮w來看，優(yōu)化后的體系大幅提升了信息網(wǎng)絡(luò)的安全性、效率與可靠性。

六、結(jié)語

區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其去中心化、透明性和不可篡改的特性，為信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)提供了有效解決方案。通過優(yōu)化體系架構(gòu)、強化身份驗證、智能合約執(zhí)行和數(shù)據(jù)存儲等環(huán)節(jié)，顯著提升了網(wǎng)絡(luò)防護(hù)能力和效率。隨著技術(shù)的不斷成熟，區(qū)塊鏈將在保護(hù)敏感數(shù)據(jù)、保障信息傳輸安全等方面發(fā)揮越來越重要的作用。未來，結(jié)合區(qū)塊鏈與其他前沿技術(shù)的深度融合，將進(jìn)一步提升信息安全防護(hù)體系的可靠性與可持續(xù)性。

參考文獻(xiàn)

[1]曾麗萍.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的集團財務(wù)共享服務(wù)中心構(gòu)建與優(yōu)化[J].商業(yè)會計，2023（17）：94-97.

[2]柴夢竹.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化分析[J].商情，2023（51）：137-140.

[3]趙斌，姜雪，周洋.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的在線電子商務(wù)信用信息共享方法[J].情報科學(xué)，2023，41（01）：158-165.

[4]修佳鵬，劉卉馨，楊正球，等.NDN區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化模型[J].通信學(xué)報，2024，45（11）：46-58.

[5]李興福，肖仁鋒.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化分析[J].數(shù)碼設(shè)計，2023（01）：32-34.

作者單位：齊齊哈爾高等師范專科學(xué)校

責(zé)任編輯：張津平 尚丹