主流區塊鏈安全屬性分析——以太幣
區塊鏈安全是信息安全的一個應用領域。
信息安全是指：保證信息系統中的數據在存取、處理、傳輸和服務的保密性、完整性和可用性，以及信息系統本身能連續、可靠、正常的運行，並且在遭到破壞後還能迅速恢復正常使用的安全過程。
本節就三個典型的區塊鏈應用：比特幣、以太幣、Zcash中的以太幣進行分析。
以太幣
以太幣（ETH）是以太坊（Ethereum）的一種數字代幣，和其他數字貨幣一樣，以太幣可以在交易平台上進行買賣。2013年年末，以太坊創始人VitalikButerin發布了以太坊初版白皮書，啟動了項目。以太坊客戶端的源代碼地址在：https://github.com/ethereum，目前有C++，go等多個版本，本文針對go版本進行介紹。
下載go-ethereum源代碼：gitclone https://github.com/ethereum/go-ethereum.git。然後用makeall命令進行編譯，完成後將在build/bin文件夾中生成可執行文件：
以太坊命令
通常情況下，人們只想與以太坊網路進行交互：創建賬戶、轉移資金、部署並與合約進行交互，很多用戶並不關心歷史數據，所以我們可以用以下命令快速地同步到網路的當前狀態：
$./geth --fast --cache=512 console
對於以太坊的開發者，在開發過程中往往希望創建以太坊智能合約時，並不需要支付真實的費用。在這種情況下，開發者不需要連接到主網路，而是通過節點連接到測試網路，測試網路的功能幾乎與主網路完全相同，只是使用以太測試幣：
$./geth --testnet --fast --cache=512 console
其中，-testnet表明連接到測試網路，並創建文件夾~/.ethereum/testnet，測試網路的數據都會存放在這個文件夾中。對於新用戶，需要先創建一個賬號：
>personal.newAccount(「password」)
賬號創建完成後，可以使用>eth.accounts來查看。創建賬號的同時，會生成一個密鑰用於以太坊交易，存放在~/.ethereum/testnet/keystore。這裡的密鑰是加密後進行存儲，使用的加密演算法是AES-128，而AES-128加密所用的密鑰就是創建賬號時用戶輸入的口令。備份密鑰時，只需把keystore中的文件複製到目標文件夾，同時還要備份創建賬號時的口令，為了達到更高的安全性，建議把密鑰備份到多個不同的地方，以便防範火災、洪水、地震等風險。
冷存儲可以提高密鑰的安全性，在一台離線的電腦上生成以太幣地址和私鑰，由這台電腦生成的私鑰永遠不在其他電腦或者網路上出現。以太幣可以發到這個離線生成的地址上面進行保存，使用這些以太幣時，需要在離線電腦上簽名。目前，以太坊官方go-ethereum錢包1.6版本還未實現離線簽名功能，所以還不支持冷存儲。可以使用其他工具進行冷存儲，比如icebox工具:https://github.com/ConsenSys/icebox。
多重簽名也有助於提高以太幣的安全性,可惜我們在以太坊官方go-ethereum錢包1.6版本中沒有發現生成多重簽名的命令，但可在官方發布的web瀏覽器Mist生成多重簽名的錢包合約。
對以太坊交易進行簽名的也是ECDSA演算法，事實上，以太坊和比特幣調用了相同的secp256k1代碼庫。簽名時生成的密鑰也是256比特，密鑰的長度決定了橢圓曲線密碼的安全強度，密鑰越長，安全性就越強。橢圓曲線密碼的數學安全基礎是橢圓曲線離散對數問題（ECDLP），它決定著橢圓曲線密碼的存在和使用。對於規模不是非常大的ECDLP，在現實中可以使用Pollardrho演算法求解出來。
以太坊中生成密鑰時調用了Golang語言中的rand包中的Reader，它是一個密碼應用的偽隨機生成器。在linux系統中，當getrandom(2)可獲取時，Reader就會調用這個函數，否則會調用/dev/urandom；在Windows系統中，Reader將使用CryptGenRandom介面。為了測試rand.Reader生成的隨機數是否足夠隨機，我們用它生成了1200個長度為106的比特流。使用NISTSTS的隨機數測試套件對這些比特流進行了測試，NISTSTS的隨機數測試套件一共有15項測試：單比特頻數檢測、塊內頻數檢測、累加和檢測、遊程檢測、塊內最大「1」遊程檢測、矩陣秩檢測、離散傅里葉檢測、非周期模塊匹配檢測、重疊模塊匹配檢測、通用統計檢測、近似熵檢測、隨機遊動檢測、隨機遊動變體檢測、序列檢測、線性複雜性檢測，測試結果如圖
rand.Reader隨機性測試
由於分析結果很長，我們只截取了前後兩部分內容。從圖中可以看出，絕大部分比特流都通過了測試，僅有很少的比特流沒通過，比如Serial測試中，在1200個樣本中通過了1197個，而只要大於1177就說明這項測試通過。只有randomexcursion(variant)測試例外，只要在749個樣本中，大於733個通過就行了。從整個分析報告可以得知：rand.Reader生成的隨機數通過了NISTSTS的所有15項測試。所以，以太坊中的密鑰是一個足夠隨機的數。需要指出的是：在golang語言中還有一個math/rand包，雖然它也可以生成隨機數，但是當生成密碼學應用領域的隨機數時，最好還是使用crypto/rand包，特別是密鑰的生成。
下一章我們將介紹剩下的一個典型應用——Zcash。
比特幣介紹：區塊鏈安全|主流區塊鏈安全屬性分析——比特幣
感謝機械工業出版社華章分社的投稿，本文來自於華章出版的著作《區塊鏈安全技術指南》。
作者簡介：
黃連金
矽谷Dynamic Fintech Group管理合伙人
吳思進
33複雜美創始人及CEO
曹鋒
PCHAIN發起人，中物聯區塊鏈協會首席科學家
季宙棟
Onchain分布科技首席戰略官，本體聯合創始人，
馬臣雲
北京信任度科技CEO、信息安全專家、產品管理專家
李恩典
美國分散式商業應用公司董事與中國區總裁
徐浩銘
CyberVein數脈鏈項目技術負責人
翁俊傑
IBM 10餘年開發及解決方案經驗，批Fabric應用開發者，NEO核心開發者之一。
矩陣財經出品
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