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近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的加速融合，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命正蓬勃興起，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。

所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是指全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結(jié)果。它通過智能機器間的連接并最終將人機連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)力。為了提供生產(chǎn)效率和效益，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)會越來越開放，但是薄弱的防護，暴露了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的諸多問題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全作為一個工業(yè)信息安全當中的新挑戰(zhàn)，帶了問題和威脅有：

（1） 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全；

（2） 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和控制層的安全問題；

（3） 工業(yè)大數(shù)據(jù)安全問題；

（4） 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全問題。

目前諸多領(lǐng)域應(yīng)用了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括市政供水供熱、能源管理、智能交通、智能家居、智能電網(wǎng)等，由于安全性問題，一旦被入侵，整個系統(tǒng)就會癱瘓。過去的網(wǎng)絡(luò)病毒也許只能控制一部手機，如今可以控制一家工廠，近年來，工業(yè)數(shù)據(jù)平臺被曝出的漏洞日益增多，且大量集中在裝備制造、交通、能源等重要領(lǐng)域。一些黑客正是利用這些漏洞，竊取了大量的工業(yè)信息。2007年，加拿大一個水利SCADA控制系統(tǒng)被攻擊者入侵，取水調(diào)度的控制計算機癱瘓；2008年，波蘭某城市地鐵系統(tǒng)被攻擊者入侵，攻擊者通過電視遙控器改變軌道扳道器，導(dǎo)致四節(jié)車廂脫軌；2012年，攻擊多個中東國家的惡意程序Flame火焰病毒，它能收集各行業(yè)的敏感信息；2016年，烏克蘭電力公司的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遭到黑客攻擊，導(dǎo)致大規(guī)模的停電。

從全球發(fā)展趨勢來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)數(shù)據(jù)日益成為黑客攻擊的重點目標。

而工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET作為新型的網(wǎng)絡(luò)安全模式，應(yīng)用到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上能解決這些安全問題嗎？

工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET是一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)所帶來的價值傳輸生產(chǎn)方式構(gòu)建出的一個云鏈混合的分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，對制造業(yè)商業(yè)模式進行整體重構(gòu)。工業(yè)區(qū)塊鏈是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的新型應(yīng)用模式，其按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以鏈條的方式組合成特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用加密鏈式區(qū)塊結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用自動化腳本代碼(智能合約)來編程和操作數(shù)據(jù)。總的來說，工業(yè)區(qū)塊鏈具有去中心化、安全性、匿名性等特性，使得區(qū)塊鏈技術(shù)可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各領(lǐng)域可以大有作為。

圖1 工業(yè)區(qū)塊鏈（DIPNET）分層圖（源自《工業(yè)區(qū)塊鏈（DIPNET）白皮書》）

為了更好保證工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全，工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET在架構(gòu)上采用分層模式，工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET主要分為網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)服務(wù)層、合約層和接口層。其中，前三者與工業(yè)數(shù)據(jù)安全密切相關(guān)。

網(wǎng)絡(luò)層：

其基于以太坊 devp2p 協(xié)議（DPT、IPFS等），實現(xiàn)工業(yè)區(qū)塊鏈（DIPNET）底層網(wǎng)絡(luò)。devp2p 協(xié)議是以P2P協(xié)議為基礎(chǔ)，是對等網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，節(jié)點支持任意數(shù)量的子協(xié)議，并處理子協(xié)議與子協(xié)議之間的協(xié)商，記錄單個連接上的消息。其主要特點是：1）分布式網(wǎng)絡(luò)，無中央服務(wù)器，非中心化；2）用戶之間互聯(lián)并分享文件；3）可擴展：全分布系統(tǒng)；4）健壯性：耐攻擊、高容錯；5）隱私保護；6）負載均衡；這些特點為工業(yè)區(qū)塊鏈保證工業(yè)數(shù)據(jù)安全提供了絕佳的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境特性和通信協(xié)議。

基礎(chǔ)服務(wù)層：

其一，工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET采用股權(quán)授權(quán)證明（DPOS）共識的鏈式區(qū)塊結(jié)構(gòu)。DPOS共識機制中，持有股份的用戶通過投票來選取超級節(jié)點，由選出的超級節(jié)點來產(chǎn)生區(qū)塊并記錄區(qū)塊鏈，保障系統(tǒng)安全運行。一旦超級節(jié)點作惡，例如出現(xiàn)宕機、延遲等情況，它就會被投票出局。DPOS要求21個超級節(jié)點的三分之二以上確認后，區(qū)塊才能生效。所以，一旦工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)個別入侵者，就會被踢出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，從而保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全。

其二，工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET使用ECDSA-secp256k1數(shù)字簽名方案，涉及一種橢圓曲線數(shù)字簽名加密技術(shù)，如圖為算法公式曲線，是不是看著有點詭異？

圖2 secp256k1算法曲線圖

加密算法一般分為對稱加密和公開密鑰加密。對稱加密就是使用同一密鑰進行數(shù)據(jù)的加密和解密；而DIPNET的加密方式選擇的ECDSA-secp256k1數(shù)字簽名為公開密鑰加密，公開密鑰加密也稱非對稱加密，即加密和解密使用不同的密鑰，分別是公開密鑰和私有密鑰，簡稱公鑰和私鑰。

非對稱加密算法實現(xiàn)機密信息交換的基本過程是：A用戶生成一對密鑰（公鑰和私鑰）并將其中的一把作為公鑰向其它方公開；得到該公鑰的B用戶使用該公鑰對機密信息進行加密后再發(fā)送給A用戶；A用戶再用自己保存的私鑰對加密后的信息進行解密。簡單地說，就是公鑰用于加密和認證，私鑰用于解密和簽名。

那么，我們來看看采用區(qū)塊鏈技術(shù)的公鑰是怎么產(chǎn)生的？

第一步，隨機選取一個32字節(jié)的數(shù)、大小介于1 ~ 0xFFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFE BAAE DCE6 AF48 A03B BFD2 5E8C D036 4141之間，作為私鑰。

18E14A7B6A307F426A94F8114701E7C8E774E7F9A47E2C2035DB29A206321725

第二步，使用橢圓曲線加密算法（ECDSA-secp256k1）計算私鑰所對應(yīng)的非壓縮公鑰。 (共65字節(jié)， 1字節(jié) 0x04, 32字節(jié)為x坐標，32字節(jié)為y坐標）關(guān)于公鑰壓縮、非壓縮的問題不做詳解。

0450863AD64A87AE8A2FE83C1AF1A8403CB53F53E486D8511DAD8A04887E5B 23522CD470243453A299FA9E77237716103ABC11A1DF38855ED6F2EE187E9C582BA6

第三步，計算公鑰的 SHA-256 哈希值

600FFE422B4E00731A59557A5CCA46CC183944191006324A447BDB2D98D4B408

第四步，取上一步結(jié)果，計算 RIPEMD-160 哈希值

010966776006953D5567439E5E39F86A0D273BEE

第五步，取上一步結(jié)果，前面加入地址版本號（比特幣主網(wǎng)版本號“0x00”）

00010966776006953D5567439E5E39F86A0D273BEE

第六步，取上一步結(jié)果，計算 SHA-256 哈希值

445C7A8007A93D8733188288BB320A8FE2DEBD2AE1B47F0F50BC10BAE845C094

第七步，取上一步結(jié)果，再計算一下 SHA-256 哈希值（哈哈）

D61967F63C7DD183914A4AE452C9F6AD5D462CE3D277798075B107615C1A8A30

第八步，取上一步結(jié)果的前4個字節(jié)（8位十六進制）

D61967F6

第九步，把這4個字節(jié)加在第五步的結(jié)果后面，作為校驗（這就是比特幣地址的16進制形態(tài)）。

00010966776006953D5567439E5E39F86A0D273BEED61967F6

第十步，用base58表示法變換一下地址（這就是最常見的比特幣地址形態(tài)）。

1M8DPUBQXsVUNnNiXw5oFdRciguXctWpUD

如果你想破解，建議先算一下，用一臺較快的計算機，運行多久才能破解。

合約層：

工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET通過VM實現(xiàn)智能合約，智能合約是部署在區(qū)塊鏈上的一段可自動執(zhí)行的程序，廣泛意義上的智能合約包含編程語言、編譯器、虛擬機、事件、狀態(tài)機、容錯機制等。其中，對應(yīng)用程序開發(fā)影響較大的是編程語言以及智能合約的執(zhí)行引擎，即虛擬機。虛擬機作為沙箱被封裝起來，整個執(zhí)行環(huán)境都被完全隔離。虛擬機內(nèi)部執(zhí)行的智能合約不能接觸網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)或者系統(tǒng)中的其他線程等系統(tǒng)資源。

工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET是全球首個分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，是全球最大的工業(yè)垂直公鏈，擁有全球最大的工業(yè)區(qū)塊鏈社區(qū)，應(yīng)用于多方協(xié)同生產(chǎn)、供應(yīng)鏈清結(jié)算，工業(yè)資產(chǎn)數(shù)字化等領(lǐng)域，具有去中心化、安全、高效等特點。在工業(yè)4.0、智能制造、智能生產(chǎn)的大趨勢下，工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET將是工業(yè)數(shù)據(jù)安全問題的一種良好的解決方案，應(yīng)用到工業(yè)控制、工業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個領(lǐng)域和行業(yè)中，相信工業(yè)區(qū)塊鏈DIPNET可以推動整個工業(yè)的轉(zhuǎn)型及新型模式的發(fā)展。