基于區(qū)塊鏈技術(shù)的個人信息管理系統(tǒng)

鄭露露 趙建川 徐藝 胡尋尋 蔣隆盛 王杭

摘 要：區(qū)塊鏈技術(shù)即去中心化，讓系統(tǒng)中任意多個節(jié)點某時刻的全部信息交流數(shù)據(jù)被密碼學(xué)翻譯到一個數(shù)據(jù)塊，并借助分布系統(tǒng)將數(shù)據(jù)加密。文中通過介紹區(qū)塊鏈技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代社會的個人信息特點，描述基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息管理方式和特點，以期區(qū)塊鏈技術(shù)原理應(yīng)用到個人信息管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù)；個人信息；隱私保護；加密處理

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）09-0-02

0 引 言

2008年，金融業(yè)崩潰，一種加密電子貨幣，比特幣應(yīng)運而生。比特幣是一種P2P形式的數(shù)字貨幣，這種形式意味一個支付系統(tǒng)去中心化。隨著比特幣的興起，作為其核心支撐的區(qū)塊鏈技術(shù)聚焦了國內(nèi)外的視線。文獻(xiàn)[1]表明區(qū)塊鏈技術(shù)可應(yīng)用在需要公平、公正、誠信的領(lǐng)域。文獻(xiàn)[2]說明基于區(qū)塊鏈技術(shù)下，有學(xué)術(shù)研究針對中介機構(gòu)采集用戶數(shù)據(jù)時泄露大量個人隱私問題的去中心化。文獻(xiàn)[3]展望了區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景，分為六個場景，分別是數(shù)字貨幣、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)鑒證、金融交易、資產(chǎn)管理、選舉投票。文獻(xiàn)[4]從不同維度討論區(qū)塊鏈，分析區(qū)塊鏈技術(shù)在生活中的應(yīng)用和基本特征，以及區(qū)塊鏈面臨的挑戰(zhàn)和對未來的展望。文獻(xiàn)[5]基于區(qū)塊鏈的技術(shù)思想，設(shè)計了一套加密信息備份系統(tǒng)。文獻(xiàn)[6]通過介紹個人隱私的基本概念，就大數(shù)據(jù)時代個人隱私面臨的問題和挑戰(zhàn)展開討論，概述了個人信息隱私保護技術(shù)。

當(dāng)下人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋闶腔ヂ?lián)網(wǎng)，通過電腦或手機瀏覽網(wǎng)站，接收各種碎片化信息，但訪問網(wǎng)站，便會留下數(shù)據(jù)足跡。在大數(shù)據(jù)時代下，這種隱私泄露愈加容易，如購物習(xí)慣暴露在淘寶、京東、亞馬遜等各大購物網(wǎng)站，查詢記錄暴露在百度、谷歌等搜索引擎，社交網(wǎng)絡(luò)暴露在QQ、微信、微博等社交軟件。個人信息的泄露成為一個待解決的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和研究問題。而區(qū)塊鏈技術(shù)的誕生，標(biāo)志著個人信息隱私保護的一個發(fā)展方向。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)原理

2016年，工信部發(fā)布了《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》，根據(jù)概述，區(qū)塊鏈技術(shù)狹義上講，是一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)塊以時間順序連接，并保證加密和不可確定的分布式分類賬簿。廣義上來說，它是使用塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)進行驗證和存儲，通過分布式節(jié)點一致性算法對數(shù)據(jù)進行生成和更新，使用加密方法來保護數(shù)據(jù)傳輸和訪問，并使用自動腳本代碼組件。屬于一種新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)和智能合約計算范例，用于編程和操作數(shù)據(jù)。

1.2 區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)和塊鏈結(jié)構(gòu)

1.2.1 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概述及特點

區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即點對點（P2P）。P2P一詞可翻譯為對等網(wǎng)絡(luò)、“端對端”網(wǎng)絡(luò)或“點對點”網(wǎng)絡(luò)，它是構(gòu)成區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)的核心技術(shù)之一?！包c對點”網(wǎng)絡(luò)模式中，沒有中心服務(wù)器或中心路由器，彼此鏈接的成千上萬計算機在點對點網(wǎng)絡(luò)中的地位上是對等的，每個節(jié)點直接相連，自由進入和退出。點對點結(jié)構(gòu)具有去中心化、公開透明、集體維護和隱私保護的特點。去中心化即點對點網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)中不存在中心化的硬件或中介機構(gòu)，信息和資源分散在不用的節(jié)點中，信息的傳輸都在節(jié)點間進行，所有節(jié)點的權(quán)利和義務(wù)是平等的，即使網(wǎng)絡(luò)中的某一個節(jié)點損壞或信息丟失，也不會影響整個系統(tǒng)的正常運行。

（1）公開透明：點對點網(wǎng)絡(luò)是開放的，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈的運行機制是公開透明的，除了交易節(jié)點之間的私有數(shù)據(jù)被加密外，對全網(wǎng)各節(jié)點而言，其余數(shù)據(jù)均可見。

（2）集體維護：點對點網(wǎng)絡(luò)是公開透明的，在系統(tǒng)中具有維護功能的所有節(jié)點共同參與數(shù)據(jù)維護，且任何人都可參與。

（3）隱私保護：在點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個對等的節(jié)點之間直接進行信息和數(shù)據(jù)的傳輸，中間無須經(jīng)過中心化服務(wù)器，因而降低了用戶個人信息被竊聽或泄露的風(fēng)險。

1.2.2 區(qū)塊鏈的塊鏈結(jié)構(gòu)概述

區(qū)塊鏈由區(qū)塊和鏈兩部分構(gòu)成，完整記錄了交易歷史。交易數(shù)據(jù)以電子化形式永久存儲，形成數(shù)據(jù)存儲單元，即“區(qū)塊”。每個區(qū)塊就是一頁賬簿，賬簿中每筆數(shù)據(jù)按時間先后順序自動排列。區(qū)塊每隔一段時間就會自動生成，并記錄下經(jīng)過驗證、區(qū)塊創(chuàng)建過程中發(fā)生的所有交易。新的區(qū)塊只要被加入到區(qū)塊連中，難以更改或刪除。時間戳按先后順序?qū)⑺袇^(qū)塊有序連接起來，形成一條區(qū)塊的鏈條。

區(qū)塊結(jié)構(gòu)分為兩部分，區(qū)塊頭和區(qū)塊體。區(qū)塊頭包含區(qū)塊的關(guān)鍵信息，其中尤為重要的信息是哈希值，又分為頭哈希值、父哈希值。此外，區(qū)塊頭還包含了區(qū)塊順序編號、時間戳、版本號、Merkle樹根數(shù)據(jù)、難度目標(biāo)和隨機數(shù)等信息。區(qū)塊鏈?zhǔn)疽馊鐖D1所示。

區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的第一節(jié)點是頭節(jié)點，用來記載區(qū)塊鏈的基本信息，即所謂的創(chuàng)世區(qū)塊。第二節(jié)點頭是第一個節(jié)點的哈希函數(shù)，哈希函數(shù)具有抗碰撞（對同一個f（x）很難找到兩個不一樣的x）性質(zhì)和單向性（知道x可求f（x），反之則不行）。第三節(jié)點頭對第二節(jié)點哈希，但第二節(jié)點又包含第一節(jié)點的哈希值，因此全部連接起來，又由于哈希函數(shù)的特征，已生成的節(jié)點不可再更改。因而每一個區(qū)塊的哈希值都唯一，且不可逆。即區(qū)塊鏈的塊鏈結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)庫的嚴(yán)謹(jǐn)性，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的不可篡改。

1.3 區(qū)塊鏈技術(shù)特點

區(qū)塊鏈由于獨特的結(jié)構(gòu)，使得區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有分布式高冗余存儲（每個節(jié)點存儲一份數(shù)據(jù)）、時序數(shù)據(jù)且不可篡改和偽造、安全和隱私保護、去中心化信用、自動執(zhí)行的智能合約等顯著特點。

2 現(xiàn)代社會下的個人信息

2.1 個人信息的內(nèi)容及特性

個人信息包括基因信息、病例和健康檢查資料、犯罪記錄、家庭住址和私人活動的內(nèi)容。它的特性有三個方面：

（1）個人性，自然人是個人信息僅限的主體，不包括法人。

（2）私密性，即在一般情況下，個人信息是個人不愿向他人或者社會公開的信息。

（3）可識別性，指根據(jù)個人信息可以直接或間接識別本體的特性。

2.2 現(xiàn)代社會個人信息的特點

大數(shù)據(jù)時代，個人信息很容易湮滅在大數(shù)據(jù)中，茫茫眾多信息數(shù)據(jù)里，若單獨來看，個人信息微乎其微?，F(xiàn)代社會的個人信息數(shù)據(jù)量極大，而這些信息大多暴露在各種機構(gòu)，例如互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商、淘寶賣家、房地產(chǎn)開發(fā)商、中介機構(gòu)等各種企業(yè)或個人中，幸運的是，這些大多是正規(guī)機構(gòu)，若僅登錄一個網(wǎng)頁、瀏覽一封郵件，自己的信息是否落在不法分子眼里，而不法分子能夠使用這些信息做出超乎想象的有損個人利益的犯罪事件是不得而知的。因此個人信息的易暴露，也導(dǎo)致了安全隱患。綜上所述，個人信息的數(shù)據(jù)量大且易暴露導(dǎo)致安全隱患。

2.3 個人信息面臨的危機

個人信息在當(dāng)今時代下，正以形形色色的方式和途徑“被”泄露?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)商、淘寶賣家、電信運營商、中介機構(gòu)、房地產(chǎn)開發(fā)商等等各種企業(yè)或個人在長期的經(jīng)營中，用戶信息數(shù)據(jù)庫逐漸“被”積累，其中涉及了大量的個人信息。有的是因為管理不善而“被動泄露”，有的則是“主動泄露”。諸如此類，如在淘寶網(wǎng)上買東西，從選定好商品到貨品到達(dá)確定交易的過程，資金一直被第三方中介機構(gòu)牢牢把持著。這些第三方中介機構(gòu)，例如銀行、大型社交媒體公司、信用卡公司等等，主要由他們來構(gòu)建經(jīng)濟中的信用體系，并承辦各式各樣商業(yè)貿(mào)易的一切流程。從身份驗證，及對各種形式記錄的清除，設(shè)定和保存。個人信息的管理借助于第三方，且這些中介機構(gòu)太過于集中，這表示一旦遭受到黑客攻擊，大量的個人信息將面臨公之于眾的危機，而對此將會導(dǎo)致不堪設(shè)想的后果。例如，西南政法大學(xué)經(jīng)濟法學(xué)教授陳鵬飛表示，對比房地產(chǎn)、銀行等傳統(tǒng)行業(yè)所泄露的個人信息，快遞單上的信息更完整，潛藏危害性更大，極易滋生刑事犯罪，如假冒領(lǐng)件、勒索敲詐等。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的個人信息管理的方式和特點

3.1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的個人信息管理方式

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的個人信息管理系統(tǒng)，若想要自由配置數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限，可使用區(qū)塊鏈的多重簽名技術(shù)?？芍付?個人中必須獲得4個人的私鑰授權(quán)才能獲得訪問權(quán)限。即個人信息的數(shù)據(jù)所有權(quán)是決定在用戶手中，使得用戶本身可自由擁有并控制自己的數(shù)據(jù)信息，保證了信息的個人性和私密性。一旦數(shù)據(jù)進入到區(qū)塊鏈中，基于區(qū)塊鏈的特性，數(shù)據(jù)便不可篡改，因此個人信息掌握在用戶手中，自主安全管理。

3.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)高冗余存儲和安全保護

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)，由于其高冗余存儲，即每個節(jié)點都可存儲一份數(shù)據(jù)，使其特別適合存儲個人信息數(shù)據(jù)。而對于信息數(shù)據(jù)存儲的保護，區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、隱私保護和高安全性避免因中介機構(gòu)不當(dāng)管理或黑客攻擊而導(dǎo)致的信息泄露或丟失。任意數(shù)據(jù)記入?yún)^(qū)塊鏈時，通過哈希運算生成相應(yīng)的Merkle樹打包記入，由系統(tǒng)內(nèi)共識節(jié)點的算力和非對稱加密算法保證信息的安全性。

3.3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息的可識別性

當(dāng)個人信息以區(qū)塊鏈技術(shù)存儲，由于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)帶有時間戳、由共識節(jié)點共同驗證和記錄、不可篡改和偽造的特點，這些特點使得個人信息保證了一定的存在性和真實性。例如，政府機構(gòu)核發(fā)的各類許可證、登記表、證明、執(zhí)照、認(rèn)證和記錄等信息若是由區(qū)塊鏈存儲，可使之永久安全存儲，即可在任何時間點方便地證明某項數(shù)據(jù)的存在性和一定程度上的真實性，保證了個人信息的可識別性。

4 結(jié) 語

本設(shè)計概述了區(qū)塊鏈技術(shù)和現(xiàn)代社會下個人信息的特點，在此之下，結(jié)合兩方面內(nèi)容，綜述了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的個人信息管理系統(tǒng)的方式和特點。本文旨在能夠借助區(qū)塊鏈技術(shù)對個人信息做到隱私保護，能夠?qū)ι鐣幸?，有效減少并預(yù)防刑事犯罪的發(fā)生，營造一個和諧安穩(wěn)的社會。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡維德，郁蓮，王榮，等.基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法研究[J].軟件學(xué)報，2017，28 （6）：1474-1487.

[2]張寧，王毅，康重慶，等.能源互聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)：研究框架與典型應(yīng)用初探[J].中國電機工程學(xué)報，2016，36 （15）：4011-4023.

[3]袁勇，王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].自動化學(xué)報，2016，42 （4）：481-494.

[4]鄧迪.區(qū)塊鏈技術(shù)最新的認(rèn)識和成果[J].新經(jīng)濟，2016 （19）：90-91.

[5]庹小忠.基于區(qū)塊鏈的加密信息備份系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].成都：西南石油大學(xué)，2017.

[6]劉雅輝，張鐵贏，靳小龍，等.大數(shù)據(jù)時代的個人隱私保護[J].計算機研究與發(fā)展，2015，52 （1）：229-247.

[7] 楊慧琴，孫磊，趙西超.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的互信共贏型供應(yīng)鏈信息平臺構(gòu)建[J].科技進步與對策，2018，35（3）：21-31.

[8]李彬，盧超，曹望璋，等.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的自動需求響應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用初探[J].中國電機工程學(xué)報，2017（13）：3691-3702.