XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

Технология блокчейна за последние десятилетия значительно трансформировала понимание и подходы к безопасности цифровых систем. Блокчейн — это децентрализованная технология, которая обеспечивает запись транзакций в неизменяемый, криптографически защищенный реестр. Эта технология получила широкое распространение не только в финансовых операциях, где она изначально стала популярной благодаря криптовалютам, но и в других областях, таких как управление цепочками поставок, здравоохранение, голосование и защита интеллектуальной собственности.

Центральным преимуществом блокчейна является его способность предоставлять высокий уровень безопасности и надежности без необходимости доверия к центральному регулятору. Блокчейн использует распределенную сеть узлов, которая одновременно проверяет, одобряет и записывает все изменения в его реестре. Это позволяет предотвратить несанкционированные изменения данных, обеспечивая тем самым их прозрачность и целостность.

С появлением блокчейна возникли новые подходы к решению проблем, связанных с безопасностью цифровых систем. Одним из ярких примеров использования блокчейна является создание "умных контрактов" — самоисполняющихся контрактов, код которых выполняется на блокчейне автоматически при наступлении согласованных условий. Эти инновации открывают потенциал для радикального изменения многих отраслей, предоставляя возможности для автоматизации, снижения затрат и увеличения эффективности операций.

Тем не менее, несмотря на множество преимуществ, технология блокчейна сталкивается с рядом вызовов, включая проблемы масштабируемости, потребление ресурсов (например, высокое энергопотребление в сетях, использующих механизм доказательства выполнения работы) и сложности интеграции с существующими технологическими системами.

Данное исследование направлено на анализ возможностей и ограничений блокчейн-технологий в контексте создания защищенных систем. Особое внимание будет уделено анализу способов оптимизации производительности и повышения эффективности блокчейн-решений, а также исследованию перспективных областей применения, где блокчейн может стать основой для создания новых, более безопасных и надежных систем управления данными.

Методология:

Для анализа и разработки защищенных систем на базе блокчейна, данный проект включает в себя разнообразные методы, направленные на оценку ключевых характеристик блокчейн-технологий и их пригодность для создания надежных систем. Методология исследования строится на следующих этапах:

1. Выбор платформы блокчейна: Оценка различных блокчейн-платформ, таких как Ethereum, Hyperledger Fabric и другие, с точки зрения их архитектуры, уровня безопасности, поддержки умных контрактов и способности обрабатывать транзакции.

2. Разработка прототипа: Создание прототипов блокчейн-решений для выбранных приложений, включая разработку умных контрактов и их интеграцию с внешними данными через оракулы.

3. Тестирование и валидация: Проведение стресс-тестов и анализ безопасности разработанных систем для оценки их устойчивости к атакам и ошибкам в коде.

4. Оценка производительности: Измерение времени обработки транзакций, затрат энергии и других ресурсов для оценки масштабируемости и эффективности систем.

5. Анализ результатов: Сравнение полученных данных с традиционными системами учета данных для выявления преимуществ и недостатков блокчейн-решений.

Применение методологии на примере управления цепочками поставок:

Для иллюстрации применения методологии выбрана система управления цепочками поставок на базе блокчейна. Этапы реализации включали:

• Выбор платформы: Hyperledger Fabric из-за его модульности и поддержки конфиденциальности транзакций.

• Разработка прототипа: Создание умных контрактов для автоматизации процессов верификации происхождения товаров.

• Тестирование и валидация: Проверка устойчивости системы к попыткам несанкционированного изменения данных.

• Оценка производительности: Замеры времени выполнения транзакций и их стоимости.

Таблица производительности системы на базе блокчейна:

Эта таблица демонстрирует основные показатели двух платформ блокчейна, используемых в прототипировании системы управления цепочками поставок, выделяя их сильные и слабые стороны в контексте задачи.

Заключение:

На основе данных экспериментов можно будет сделать выводы о целесообразности использования блокчейн-технологий для конкретных приложений, а также определить направления для дальнейших исследований в улучшении производительности и безопасности блокчейн-систем. Результаты показывают, что блокчейн предлагает значительные преимущества в обеспечении безопасности и надежности данных, но также сталкивается с вызовами, связанными с масштабируемостью и интеграцией в существующие системы. Дальнейшая работа может включать разработку новых методов управления транзакциями и хранения данных, что позволит блокчейн-технологиям стать более эффективными и доступными для широкого спектра применений.

Выводы по результатам:

Анализ защищенных систем на базе блокчейна выявил несколько ключевых выводов, которые могут иметь значительное влияние на дальнейшее применение и развитие этой технологии:

1. Эффективность блокчейна в обеспечении безопасности: Исследование подтвердило, что блокчейн обеспечивает высокий уровень безопасности за счет децентрализации данных и криптографических методов. Это делает технологию блокчейна идеально подходящей для систем, где требуется защита от несанкционированного доступа и манипуляций.

2. Проблемы масштабируемости и производительности: Несмотря на значительные преимущества в области безопасности, блокчейн-системы сталкиваются с проблемами масштабируемости и производительности, особенно в сетях, использующих механизмы доказательства работы (Proof of Work). Время обработки транзакций и высокие затраты энергии ограничивают их применение в крупномасштабных и высоконагруженных приложениях.

3. Потенциал умных контрактов: Умные контракты продемонстрировали свою эффективность в автоматизации процессов и снижении необходимости в посредниках. Они предоставляют значительные возможности для инноваций в таких сферах, как управление цепочками поставок, финансовые услуги и право.

4. Необходимость дальнейших исследований: Результаты исследования подчеркивают необходимость в дальнейших исследованиях для улучшения архитектур блокчейн-систем, сокращения их энергопотребления и улучшения интеграции с существующими технологическими инфраструктурами. Кроме того, важным аспектом является разработка новых подходов к управлению конфиденциальностью данных в публичных блокчейнах.

Исследование показывает, что блокчейн имеет огромный потенциал для создания защищенных, надежных и эффективных систем в различных отраслях. Однако для достижения максимальной эффективности необходимы дополнительные усилия в области исследований и разработки.

Библиографический список

1. Технология блокчейн с точки зрения информационной безопасности. - [Электронный ресурс] // URL: https://safe-surf.ru/specialists/article/5278/658923/?ysclid=lx95rtxotb261031947 (дата обращения: 10.06.2024).

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДАННЫХ- [Электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-tehnologii-blokcheyn-dlya-zaschity-dannyh?ysclid=lx95rv7d98785851364 (дата обращения: 10.06.2024).

3. Security in Blockchain Applications- [Электронныйресурс] // URL: https://fsblockchain.medium.com/security-in-blockchain-applications-43e73193512d (датаобращения: 10.06.2024).

4. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ BLOCKCHAIN. - [Электронный ресурс] // URL: https://kubsu.ru/sites/default/files/users/8791/portfolio/kursovaya_rabota_gorenko_a.s.pdf?ysclid=lx95vxb0u3951394671 (дата обращения: 10.06.2024).

5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИЗМА BLOCKCHAIN ПРИ РАЗРАБОТКЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ- [Электронный ресурс] // URL: https://rep.vsu.by/bitstream/123456789/29415/1/%D0%9C%D1%8B%D1%81%D0%B8%D0%BD%20%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B0.pdf?ysclid=lx95vycl1p706758759 (дата обращения: 10.06.2024).