Msingi wa Kuaminika Uliojitegemea kwa Usalama wa Miundombinu ya Blockchain

Yaliyomo

1 Utangulizi

Teknolojia ya Blockchain inaonekana kama msingi unaowezekana wa mfumo wa kifedha wa kimataifa wa baadaye. Mfumo wa Bitcoin uliopendekezwa na Nakamoto mwaka 2008 ulianzisha dhana za kimapinduzi zikiwemo ushiriki wazi katika uchimbaji kupitia makubaliano ya uthibitisho wa kazi. Hata hivyo, mifumo ya sasa ya blockchain inakabiliwa na changamoto kubwa za usalama ambazo lazima zitatuliwe kabla ya kupitishwa kwa upana kwa kifedha.

2 Changamoto katika Mifumo ya Blockchain

Changamoto kuu ni pamoja na mwingiliano wa anonimasi wa nguvu ya hashi, ukosefu wa vikwazo vya kijiografia vinavyowezesha mashambulio yanayowezekana, na ugumu wa kuanzisha uaminifu miongoni mwa washiriki waliojitegemea. Uhuru na utambulisho usiojulikana wa nodi za uchimbaji huunda udhaifu ambapo watendaji wenye nia mbaya wanaweza kuathiri makubaliano ya mtandao.

3 Mfumo wa TCB: Historia Fupi ya Uhakiki wa Kompyuta

Dhana ya Msingi wa Kuaminika wa Kompyuta ilitokana na Kitabu cha Machungwa cha DoD katika miaka ya 1980, ikiweka kanuni za msingi za mifumo salama ya kompyuta.

3.1 Uaminifu wa Kitabu cha Machungwa

Vigezo vya Tathmini ya Mfumo wa Kompyuta Unaominika (TCSEC), kinachojulikana kama Kitabu cha Machungwa, kilifafanua vigezo vya tathmini ya usalama kwa mifumo ya kompyuta, na kuweka msingi wa uhakiki wa kisasa wa kompyuta.

3.2 Kikundi cha Uhaki wa Kompyuta

Kikundi cha Uhaki wa Kompyuta (TCG) kinaendelea na kazi ya kuanzisha viwango vya usalama vinavyotegemea vifaa, na kutoa maelezo ya moduli za jukwaa la kuaminika na vipengele vingine vya usalama.

3.3 Moduli ya Jukwaa la Kuaminika

TPM hutoa kazi za usalama zinazotegemea vifaa ikiwemo uzalishaji na uhifadhi salama wa funguo, shughuli za usimbu fiche, na vipimo vya uadilifu wa jukwaa.

3.4 Kiini cha Uaminifu cha Intel SGX

Vipengele vya Ulinzi vya Programu vya Intel (SGX) hutoa usimbu fiche wa kumbukumbu unaotegemea vifaa ambao hutenga msimbo maalum wa programu na data kwenye kumbukumbu, na kuunda maeneo salama yaliyolindwa kutoka kwa michakato mingine.

4 Sifa Zinazohitajika za TCB Iliyojitegemea

TCB iliyojitegemea inapanua dhana za kitamaduni za TCB kwa mazingira yaliyosambazwa, na inahitaji sifa mpya za uaminifu wa kiufundi na shughuli zilizolenga kikundi.

4.1 Sifa za Uaminifu wa Kiufundi

Sifa muhimu ni pamoja na mizizi ya uaminifu inayotegemea vifaa, uwezo wa kuthibitisha kwa mbali, usimamizi salama wa funguo, na utaratibu wa kupima uadilifu ambao hufanya kazi katika mazingira yaliyojitegemea.

4.2 Vipengele Vinavyowezekana vya Kikundi

Vipengele vinavyolenga kikundi huwezesha hesabu salama za pande nyingi, uzalishaji wa funguo uliosambazwa, saini za kizingiti, na utaratibu wa uvumilivu wa makosa ya Byzantine kwa makubaliano ya blockchain.

5 TCB Zilizojikita kwenye Vifaa katika Mazingira ya Wingu Vilivyowekwa kwa Virtual

Miundombinu ya blockchain inapohamia kwenye mazingira ya wingu, TCB zilizojikita kwenye vifaa hutoa usalama wa msingi katika mazingira yaliyowekwa kwa virtual.

5.1 Kuweka Tabaka za TCB

Kuweka tabaka za TCB huunda uhusiano wa uaminifu wa kihierarkia ambapo kila tabaka linajengwa juu ya usalama wa tabaka za chini, na kuunda mnyororo wa uaminifu kutoka kwa vifaa hadi programu.

5.2 Mifano ya Kuweka Tabaka za TCB

Utimilifu wa vitendo unajumuisha TPM ya vifaa kama tabaka la mzizi, tabaka la usalama la hypervisor, tabaka la ufuatiliaji wa mashine virtual, na tabaka la usalama maalum la programu kwa nodi za blockchain.

6 Kesi ya Matumizi: Milango ya Uwezo wa Kuunganisha kwa Blockchain

Milango ya blockchain inawakilisha eneo muhimu la matumizi ambapo DTCB inaweza kuboresha usalama na uaminifu kati ya mitandao tofauti ya blockchain.

6.1 Mifumo ya Kujitawala ya Blockchain

Mifumo ya kujitawala ya blockchain inahitaji utaratibu imara wa usalama wa kufanya kazi kwa kujitegemea huku ikiendelea kuwa na uwezo wa kuunganisha na mifumo mingine.

6.2 Milango Kati ya Mifumo ya Blockchain

Milango hurahisisha mawasiliano na uhamisho wa thamani kati ya mitandao tofauti ya blockchain, na inahitaji dhamana imara ya usalama ili kuzuia mashambulio ya mnyororo mwingine.

6.3 Matumizi ya Vipengele vya DTCB kwa Milango na Milango Mbalimbali

Vipengele vya DTCB huwezesha miradi salama ya saini nyingi, kubadilishana kwa atomiki kwa mnyororo mwingine, na huduma za oracle zinazoaminika ambazo huboresha usalama na utendaji wa milango.

7 Hitimisho na Mawazo ya Zaidi

Msingi wa kuaminika uliojitegemea unawakilisha mageuzi muhimu ya dhana za uhakiki wa kompyuta kwa mazingira ya blockchain. Kazi ya baadaye inapaswa kulenga upatanishi wa viwango, uboreshaji wa utendaji, na ushirikiano na usanifu mpya ya blockchain.

8 Uchambuzi wa Asili

9 Mfumo wa Kiufundi

Msingi wa Kihisabati

DTCB inategemea misingi ya usimbu fiche ikiwemo:

Uthibitishaji wa Mbali: $Verify(P, M, σ) → {0,1}$ ambapo $P$ ni hali ya jukwaa, $M$ ni kipimo, $σ$ ni saini

Usimbu Fiche wa Kizingiti: $Sign_{threshold}(m) = \prod_{i=1}^{t} Sign_{sk_i}(m)^{λ_i}$ ambapo $t$ ni kizingiti na $λ_i$ ni vibadala vya Lagrange

Mfumo wa Uchambuzi wa Usalama

10 Matumizi ya Baadaye

Kesi Mpya za Matumizi

• Fedha Zilizojitegemea (DeFi): Uhamisho salama wa mali kwa mnyororo mwingine na itifaki za mkopo
• Mnyororo wa Usambazaji: Asili ya bidhaa inayoweza kuthibitishwa na uhalisi unaotegemea vifaa
• Huduma za Afya: Ugawaji wa data ya mgonjwa kati ya mitandao ya blockchain na dhamana ya faragha
• Serikali: Mifumo salama ya kupigia kura na utambulisho wa kidijitali katika maeneo yote

Maelekezo ya Utafiti

• Usanifu wa DTCB unaostahimili quantum
• TCB nyepesi kwa vifaa vilivyo na vikwazo vya rasilimali
• Uthibitishaji rasmi wa sifa za usalama za DTCB
• Uwezo wa kuunganisha na viwango vya usimbu fiche vya baada ya quantum

11 Marejeo