BOA:從安全性角度，看“可信數字底座”有何價值_ISC

前言：萬向區塊鏈此前提出“可信數字底座”這一概念和技術，即將區塊鏈與物聯網、人工智能、隱私計算等數字化技術相融合，為數字經濟的構建打造“基礎設施”。安全是數字經濟中的“命門”。本篇研究報告將從“安全性”這個角度，闡述“可信數字底座”在數字經濟建設中的價值。

作者：萬向區塊鏈首席經濟學家辦公室王普玉

審核：萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉

概念對比

1、數字底座

數字底座是信息化通用基礎設施。數字底座從分布式數據中心、網絡傳輸、安全保障、數據匯聚、共享融合到數據賦能，面向各類行業的治理、公共服務、產業發展，提供統一、標準化的數字化服務支撐。數字底座包括兩層架構：設施底座和數據中樞。

2、可信數字底座

旨在打造以可信數據為基礎的、從數據采集到儲存交換到計算賦能都嵌入可信技術、并最終實現可信數據資產化的數據要素價值閉環的系統架構。

3、數字底座和可信數字底座的對比

技術：數據底座強調的是圍繞數據的可視、可用構建軟硬件技術；可信數據底座是基于數據的可信構建軟硬件。

目的：數字底座要求數據能夠匯聚、基于數據產生智能，最終實現持續的數字化運營。可信數字底座是發揮數據價值，用于變現、新產品研發等。

功能：數字底座強調數據安全；可信數字底座強調數據安全、可信及不可篡改。

從上面對比可以總結出，數字底座和可信數字底座之間的關系并不是歸屬關系，只是在部分功能上存在重疊。

圖1：數字底座與可信數字底座對比本文將圍繞重疊部分——安全技術，討論以華為的沃土數字化平臺作為中心化數字底座代表，分析其“3T+1M”安全解決方案的實現能力，從安全角度，對比與萬向區塊鏈可信數字底座的區別。同時，探索可信數字底座價值。

圖2：華為沃土數字化平臺框架

圖3：可信數字底座技術框架和平臺架構

安全技術對比

本部分參考《可信數字底座白皮書》，根據可信數字底座技術框架來進行分析，分為五個部分：硬件層、端感知層、數據通信層、數據資源層和數據賦能層。

1、硬件層

萊特幣已啟動Litecoin Core v24開發:4月11日消息，據萊特幣官推宣布，目前已在其核心開發人員David Burkett領導下啟動開發 Litecoin Core v24，新版本將新增對MWEB的硬件支持、對輕客戶端的P2P支持、對不需要訪問私人支出密鑰即可識別已發送或接收交易的“Watch-only”錢包支持、以及新增支付證明等。[2023/4/11 13:55:12]

硬件層以數據為對象，提供運算、存儲和網絡資源。終端設備安全問題主要集中于設備固件和應用程序安全上，本地應用程序存在信息泄露和濫用的風險，對數據的存儲和處理都未加密的明文固件。設備越來越輕量化，安全越來越難做。

可信硬件層

萬向區塊鏈采用一種區塊鏈芯片，基于開源芯片RISC-V指令集開發架構并融合區塊鏈開源特征。根據具體場景的威脅模型分析，提供抗硬件軟件攻擊的方法和措施，為數字底座從基礎開始可信賦能，主要包含：安全啟動，可信執行環境TEE，加解密算法，加密存儲，遠程證明等。

麒麟芯片

華為鯤鵬包括底層芯片和服務器及PC及芯片，鯤鵬920是業界首顆64核的數據中心處理器，性能比業界主流處理器高25%、內存帶寬高60%；同時把CPU、橋片、網絡和磁盤控制器“4合1”，是業界集成度最高的數據中心處理器。華為依賴于其強大的品牌效應，快速構建鯤鵬開源生態，華為自身負責基礎設施搭建，產品主要借助于集成硬件進行拓展，鼓勵更多合作伙伴加入到生態的建設。如鯤鵬整機建設，合作伙伴有東華軟件、神州數碼、拓維信等在內的多家公司。

鯤鵬920處理器內置數據加解密加速引擎，提升密鑰和數據安全，即加解密引擎集成在CPU的片內，原始數據通過片內的總線傳輸到加密引擎來加密，避免數據泄露風險。在傳輸和存儲中均是加密數據形態存在，即使丟失也能夠確保數據內容不會泄露出去。

對比分析

市場：RISC-V提出到現在僅十幾年時間，但相比ARM和X86，其指令集開源且低耗能廣受市場好評，近年來眾多公司加入RISC-V生態布局，大家一致認為未來屬于RISC-V。這項技術本身不是壁壘，無論數字平臺還是可信數字平臺均可使用RISC-V開源指令集搭建架構來制造出屬于自己的芯片。但區塊鏈技術結合RISC-V有其特殊性，即利用開源的RISC-V打造虛擬機，可以很好的縮短硬件和軟件行業的距離，并且帶來更豐富的開發生態。

安全：無論ARM和X86在過去都經歷過Spectre攻擊，在區塊鏈技術加持下的RISC-V還未真正大面積普及，無法通過數據判斷兩項技術的安全性。從理論上分析，無論ARM、X86還是RISC-V均有其特有的安全機制，例如ARM為其微處理器提供了ARMTrustzone技術，RISC-V內核對應的安全機制之一是Multizone。根據RISC-V基金會安全工作組的重要專家CesareGarlati對兩種安全技術的對比，無論ARM還是RISC-V架構，都是基于隔離機制的安全理念，但ARM在硬件安全時是將兩個域硬編碼到硬件中,而RISC-V則是由軟件定義域，通過硬件強化。在軟件方面，ARMV8-A采用OP-TEE軟件模型，其配置和工具大多來自ARM生態合作伙伴。RISC-VMultiZone安全軟件模型的代碼量比較小，運行速度更快。此外，市場認為安全問題是持續優化的過程，而RISC-V因為其開源特征，一旦發現潛在風險，會及時被社區人員發現并快速提出解決方案。

比特幣 NFT 市場 Gamma.io 宣布推出比特幣 ordinals 市場:3月21日消息，比特幣生態 NFT 市場 Gamma.io 宣布推出比特幣 ordinals 市場，支持用戶輕松在比特幣上創建和交易 ordinal inscriptions。據悉，Gamma 由 L1 上的 ordinals 協議和 L2 上的 Stacks 提供支持。[2023/3/21 13:16:14]

2、端感知層

設備通過感知層獲取外部環境信息，屬于物聯網的信息源。感知層的特點包括：大量的端節點數目；多樣的終端類型；復雜的部署環境、無人戶外部署等。因此，感知層受到的安全威脅如圖4所示，具體可以歸為三類：物理攻擊，身份攻擊和資源攻擊。

圖4：LPWAN物聯網感知層的安全問題及安全技術安全防御也基于三類問題提出解決方案：第一是硬件物理安全機制；第二是證實身份合法性的認證授權機制；第三是訪問控制機制。

可信數字底座——BoAT

BoAT(BlockchainofAIThings)，通過與區塊鏈網絡約定的方式直接或間接調用鏈上智能合約，將物聯網終端所采集或生成的數據傳遞給智能合約做鏈上處理。BoAT在開放的協議棧層次體系上，疊加的一層區塊鏈客戶端協議。應用可以向這層區塊鏈客戶端協議，請求區塊鏈交易、智能合約調用等區塊鏈業務。區塊鏈客戶端協議再進一步結合密鑰生命周期管理、設備Attestation等，構成了基于模組的區塊鏈軟件框架，或稱為區塊鏈設備錢包。區塊鏈模組對不同蜂窩模組類型的針對性適配，解決物聯網數據碎片化、離散化、差異化問題。

BoAT基于平臺安全架構，為具體業務場景提供該領域通用的安全解決方案，使物聯網設備基于PSA安全實現閉環落地，發揮PSA安全的乘法效應：安全容器×分布式密碼學=高階安全保護。安全的兩項重要技術分別是安全容器和密碼學。其中，安全容器的安全性會隨著時間推移而下降，層出不窮的攻擊，往往令依賴于安全容器的設備在其生命周期內遭受的安全失效，這是軟件無法解決的。而密碼學的安全性高度依賴于密鑰的安全存儲和使用，但密鑰安全和使用方便之間的矛盾難以調和，令其往往成為短板。目前區塊鏈技術下主流做法是應用分布式密碼學將密鑰拆分為多個獨立分片，單一分片泄露不會影響體系安全。如果利用安全容器存儲密鑰分片，進一步降低分片泄露可能。

華為數字底座

根據華為《IoT安全技術白皮書》，針對IoT不同應用場景、具備不同處理能力的終端，提供與其能力匹配、端云協同的關鍵安全技術族。主要從終端防攻擊能力和惡意終端檢測與隔離兩方面著手：

第一、終端防攻擊能力

以太坊L2網絡總鎖倉量為41.2億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至12月28日，以太坊Layer2上總鎖倉量為41.2億美元，7日內跌幅為3.16%。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約22.1億美元，占比54.3.71%；其次是Optimism，鎖倉量為11.1億美元，占比27.12%；第三為dYdX，鎖倉量為3.9億美元，占比9.48%[2022/12/28 22:12:51]

對于弱終端需滿足基本安全能力，如數據傳輸層加密協議DTLS或DTLS+、終端可信DICE、FOTA升級、安全啟動等；對于強終端，還進一步需滿足安全證書管理、入侵檢測、加密認證、TPM等。

第二、惡意終端檢測與隔離

通過為NB-IoT網絡提供管道側的放海量終端浪涌式風暴檢測服務；基于大數據分析檢測NB-IoT終端異常，實現對設備正確、可疑、異常三種狀態可視檢測，并將確定的惡意終端進行隔離；支持網絡訪問黑白名單等手段來增強海量物聯網終端異常行為的檢測與隔離能力。

對比分析

硬件攻擊防御：

無論中心化模式還是去中心化模式，硬件攻擊防御模式類似，包括物理世界的防拆卸措施、外部設施嵌入監視和系統端對硬件實時動態數據的監控來判斷。此外，華為通過公私鑰方式管理設備，即設備被盜走，如果沒有正確的私鑰也無法打開嵌入設備的公鑰；華為為防止設備在治安混亂的國家或地區安全，采用此類方法管理。

身份攻擊防御：

當通信兩端彼此信任，可通過身份認證許可雙方進行通信并傳輸數據。身份認證包括用戶向系統出示自己的身份證明和系統查核用戶的身份證明，這是判明和確定通信雙方真實身份的兩個重要環境。進行身份認證的技術方法主要是密碼學方法，包括使用對稱加密算法、公開密鑰密碼算法、數字簽名算法、數字證書等。

對稱加密算法是根據Shannon理論建立的一種變換過程，該過程將一個密鑰和一個數據充分混淆和置亂，非法用戶在不知密鑰的情況下無法獲得原始數據信息。典型的對稱加密算法包括DES和AES。

公鑰密碼算法需要2個密鑰和2個算法，即發送方使用接收方的公鑰打包信息，接收方在收到信息后使用自己的私鑰解密即可閱讀信息。典型的公鑰密碼算法包括RSA公鑰密碼算法和數字簽名標準DSS。

數字簽名屬于公鑰的一種，區別在于發送方在發送信息前，先使用自己的私鑰對信息簽名，驗證者使用簽名者公鑰進行驗證，這樣實現了只有擁有合法私鑰的人才能產生數字簽名和得到用戶公鑰的人才可以進行驗證的功能。

數字證書也稱公鑰證書，是由證書認證機構簽發的包含公開密鑰擁有者信息、公開密鑰、簽發者信息、有效期以及擴展信息的一種數據結構。最簡單的數字證書包含了一個公開密鑰、名稱以及證書授權中心的數字簽名。一般來說，數字證書主要包括證書所有者的信息、證書所有者的公鑰、證書頒發機構的簽名、證書的有效時間和其他信息等。根據用途不同，數字證書可以分為服務器證書、電子郵件證書、客戶端個人證書等。

美聯儲卡什卡利：沒看到通脹方面有何進展 應繼續加息:10月19日消息，美聯儲卡什卡利表示，美聯儲需意識到強勢美元和其他全球反饋環對美國經濟的影響；非常關注英國經濟的狀況；對六個月后通脹在何水平非常沒有把握；沒有看到通脹方面有何進展，應該繼續加息。[2022/10/19 17:32:02]

不同于傳統的設備認證“挑戰-應答”方法，物聯網應用環境下，一些感知節點的資源有限，包括計算資源、存儲資源和通信資源，實現“挑戰-應答”機制可能需要付出很大的代價，這種情況下通常使用輕量級認證。當前為了實現輕量級的要求，通常使用對稱密鑰，但其安全性與傳統設備安全相比還是存在劣勢。

以上介紹的幾種方法均是通過密碼學技術實現，無論在傳統中心化方案還是區塊鏈技術均可使用，那么基于區塊鏈技術的身份認證又有什么優勢？目前主流觀點是打破權力和數據在中心化機構的壟斷，利用共識機制和分布式存儲，能夠從整個社會層面更安全。

資源攻擊：

無論物理攻擊還是用戶身份攻擊，都是為獲取數據庫中的數據。除了以上防御措施外，還需要通過密碼學對數據庫中的數據進行加密保存，對高安全需求的數據還需構建數據傳輸可信通道和數據處理及存儲的可信空間。

去中心化方式最大的優勢是所有數據訪問和調用記錄，會通過智能合約運行的記錄被上鏈存儲，相關人員無法做出修改和刪除。相反，中心化管理方式容易被質疑，操作系統屬于中心化機構、數據存儲在中心化數據存儲，對數據做手腳成本非常低，但事實是否這樣？我們從上海車展特斯拉女車主維權的事件來簡單看看該問題，涉事司機認為車輛肇事原因是特斯拉剎車系統出現異常，并要求特斯拉公司公開數據；經過多次溝通及相關監管機構介入，最終特斯拉向《中國市場監管報》提供了河南“剎車失靈”事故前的原始數據。然而涉事司機對數據提出質疑，認為特斯拉提供數據并非原始數據，要求特斯拉進一步公布數據來源、提取方式、制作方式及篩選原則。這里關于特斯拉提取的數據是否作假問題，在技術領域出現巨大爭議。通過相關資料顯示，特斯拉在車輛信息采集中使用的是EDR系統，主要用來記錄車輛在發生碰撞事故時與車輛動態系統和安全系統相關的數據，從而有助于了解車輛系統的運行情況。EDR數據是一式兩份，車輛黑匣子中存儲一份，還有一份是上傳至特斯拉云端。對EDR數據作假，需要多家公司合作，這個可能性很低。即使特斯拉與云服務公司合作實現云端數據作假，但對車輛黑匣子內數據作假可能性基本為零。

綜上，從可信角度，中心化平臺也擁有一套成熟的數據管理方法來證明數據的真實性。值得一提的是，為避免上海車展類似事件發生，特斯拉上線了EDR查詢軟件，所有車主均可實時查詢行駛數據。在傳統方式有一套成熟的解決方案時，去中心化解決方案是否能撼動傳統模式的市場地位？這里需要打上問號。

3、數據通信層

依托網絡實現端到端，節點到節點的數據傳輸和轉發，將感知層獲取的信息及時、準確、可靠、安全地傳輸到目的地。感知層異構多元的特點，使數據通信層面臨的安全風險也多樣化。因此對網絡層提出了接入安全，網路協議安全，路由安全，鑒權認證等要求。

以太坊L2網絡總鎖倉量為44.7億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至5月30日，以太坊Layer2上總鎖倉量為44.7億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約24.億美元，占比53.97%。其次是dYdX，鎖倉量9.54億美元，占比21.33%。Optimism占據第三，鎖倉量4.69億美元，占比10.5%。[2022/5/30 3:49:48]

可信數字底座——工業級智能網關

eCube-A全稱邊緣數據網關，對現場數據收集和現場級別的數據策略起著非常重要的作用。邊緣計算網關具有強大的邊緣計算能力，并具有工業級的智能網關，支持遠程自定義配置、遠程部署、網關狀態監測等技術。利用邊緣計算網關體系結構和MQTT協議，實現了對云服務的訪問，并通過大數據平臺構建了工業物聯網平臺，實現了數據實時響應、數據模型分析判斷、設備遠程維護下載等功能。

BoAT區塊鏈應用框架，如圖5所示，支持的5G蜂窩物聯網邊緣網關產品，分擔了部署在云端的計算資源，承載邊緣測AI算法的推理與應用，在物聯網邊緣節點實現數據優化、實時響應、敏捷鏈接、模型分析等業務，具備訪問區塊鏈和調用智能合約的能力，物聯網應用可以通過BoAT,在數據上傳到云的同時將數據上鏈，實現“鏈上-云上”數據可信應對。

圖5：區塊鏈模組支持下的物聯網業務棧華為數字底座安全保障

華為邊緣網關提供了完備的安全保護方案，包括安全啟動、TPM、TCM、VPN、容器、IPsec、CA證書等技術共同構筑邊緣測安全。同時，華為最新上線了智能邊緣小站IES，將云基礎設施和云服務部署到企業現場，適合對應用訪問時延、數據本地化留存即本地系統交互等有高要求的場景，可便捷的將云端豐富應用部署到本地。IES是整機柜設計，實現軟硬件一體化安全，實現對設備、數據、云邊網絡多級保護。

對比分析

基于區塊鏈應用框架的工業級智能網關，與中心化ecube-A最大區別在于開放的協議棧層次體系上，增加了一層區塊鏈客戶端協議，方便上層應用可以向這層請求區塊鏈交易、智能合約調用等區塊鏈業務，所以它更多是從功能上增強區塊鏈技術的可用性，而智能網關安全，包括接入安全，網路協議安全，路由安全，鑒權認證仍然依賴于中心化機構提出的一套技術解決方案。

4、數據資源層

數據資源層位于數據感知層和通信層之上，基于應用層的數據處理需求和數據合規及可信需要，對數據進行整理和存儲。數據資源層面臨的安全問題主要為：物理或網絡攻擊引起的數據完整性機密性的損壞；數據采集和共享過程中侵犯信息保護法律法規及泄露用戶隱私或商業機密的風險。

基于區塊鏈技術的可信數據

利用區塊鏈技術+隱私計算技術搭建可信數據資源層，保障數據從采集到應用過程中明確數據主權以及數據責任主體，保障數據不可篡改，確保隱私數據的可控協作。

可信區塊鏈管理平臺是支撐可信數字底座區塊鏈網絡的高效管理運維平臺，為可信數字底座提供底層支撐，保障可信數據底座的底層區塊鏈網絡的安全、高效、可信運轉。提供包括監控服務、區塊鏈網絡管理、智能合約管理、運維管理等全方位服務、降低區塊鏈應用的開發、管理、運維等方面的門檻。可信區塊鏈管理平臺包含了區塊鏈網絡管理、聯盟治理、區塊鏈瀏覽器、智能合約管理、運維與監控、日志管理等。

華為數據底座——ROMA

華為認為企業數字化轉型中，數字平臺的建設60%的時間和支出用于集成工作，打通四個邊界，實現企業“內部互通、內外互通、多云互通”。

第一是連接應用與數據，打通數據邊界；包括兩方面：①以數據、消息、API和物聯網為集成對象，開發配置化，降低技術門檻；②支持異構數據源間相互同步，實現對軟件包實現非侵入式改造。

第二是連接企業與合作伙伴，打通生態價值邊界；包括：①打通地域限制，實現企業資源分布式共享；②跨網安全對接，實現企業與供應商、客戶合作廠商合作協同生態。

第三是連接云上云下，打通企業系統邊界；分別是：①無差別引入公有云服務，幫助企業應用上云、用云、跨云協同；②實現多云環境下，核心業務、SaaS、移動電商等業務無縫對接。

第四是連接IT與OT，打通物理與數字邊界；分別是：①設備數字化，助力物聯網設備智能化創新；②提供開放框架，支持多種協議，簡化設備連接方式，構建智能應用。

圖6：華為ROMA集成管理這其中主要應用了五項核心技術，分別是：

FDI數據集成組件，實現跨數據源、跨網絡、跨云等的快速靈活、無侵入式的數據集成。

MQS消息集成組件，提供發布訂閱、消息軌跡資源統計監控報警等一套完整的消息云服務。

API管理組件，實現從API設計、開發、管理到發布的全生命周期管理和端到端集成。

LINK設備集成，基于邊緣框架和安全的數據通道，實現設備快速接入、數據采集等物聯網應用。

CBS多云管理組件，實現跨云調度和跨云集成能力支持企業業務應用上云和跨云集成，把內網延伸至安全的公有云。

華為通過ROMA融合集成平臺，已可以做到16個流程域、2200個以上的應用系統間協同、30000個以上的集成功能點、2.3億次日均運行任務、以及140億日數據流量。

安全方面，ROMA給企業員工設置不同的訪問權限，以達到不同員工之間的權限隔離，通過統一身份認證服務進行精細的權限管理。該服務提供用戶身份認證、權限分配、訪問控制等功能，可以安全的控制資源的訪問。其次，ROMA應用了安全防護機制，提供數據安全、系統安全、網絡安全、業務安全等多層安全防護機制。

圖7:華為OneAccess統一身份與訪問管理架構圖對比分析

平臺側功能與商業模式有著緊密的關系，區塊鏈技術賦能數字底座最大程度實現可視化、公平性，數據上鏈避免聯盟內任何人作假，且實現共同治理商業生態。而ROMA構建開放社區，是基于對中心化企業華為的信任。技術側所涉及的技術在前面均有涉及，不在本部分重述。

5、數據賦能層

基于豐富且可信的數據資源，通過數據共享，交易，挖掘賦能數字城市生態應用。數據賦能層面主要面臨的安全信任問題主要表現為：兩方或多方數據流轉場景下的信任問題，數據挖掘算法安全問題，業務應用層面的流程和數據保護安全問題。

可信數字底座解決方案

可信數字底座從數據產生到傳輸，再到交易和共享擁有一套完整的方案。區塊鏈技術的不可篡改、可追溯特征，從源頭保證了數據的可信及安全性。在數據交易中，通過MPC、零知識證明等加密技術為數據交易和共享提供多種合作方式，保證數據安全。

華為數字底座解決方案

中心化數據可以實現數據安全性的保障，但其不具備可信證明的功能。

安全方面除了前面在各技術層的安全保障外，華為在安全與運維方面提出智能化安全態勢感知能力，包括安全運維、定期物聯網安全評估、安全報告和基于最佳實踐策略自動識別安全事件。如在車聯網中，采集端側車內日志或事件，及其他系統車輛日志和安全事件，在車聯網安全運營中心進行統一處理和分析，自動檢測安全事件并生成告警，評估風險的嚴重性，在Dashboard呈現或郵件通知運營人員。

在隱私保護方面，主要的關注點是不可關聯、透明性和可干預性。隨著差分隱私保護技術逐漸成熟，未來一定會大面積應用在各行業用戶數據保護中，技術配合相應的安全機制也能夠達到類似GDPR相關法律法規的要求。

對比分析

除去安全角度，區塊鏈技術的最大魅力在于其共識機制和治理，通過一套完備的激勵及治理體系，對數據的貢獻者給予工分激勵，引導企業、平臺參與到可信數字底座的建設中來，鼓勵更多參與方加入生態，實現參與方之間的有效的價值流轉和治理。在多方參與的商業模式中，中心化解決方案也能夠制定完整的共識機制和治理方案，但無法做到彼此利益的真正綁定，彼此的目標不一致；但在去中心化解決方案中，token或積分能夠將多方利益綁定，一旦任何一方做出有損生態建設的行為，將會在token或積分的價值上有所反應，并影響到所有參與者。在去中心化模式下，大家積極維護生態利益，也等同于維護著自己的利益。

思考與建議

本文從安全角度對比了華為的沃土數字化平臺和萬向可信數字底座的區別，從技術對比可以發現，中心化平臺有一套完整的數據安全保護方案，在一定程度上能夠應對外部攻擊和數據篡改問題，同時證明數據的真實性。以文中特斯拉案例我們可以發現，中心化模式下的數據真實性并不是單純從技術層面實現，還需結合制度層面的管理。相比之下，去中心化的數據真實性是從純技術角度來實現，成本更低且受影響因素更小。從市場角度看，相比中心化模式這很重要，但并不是區塊鏈的主要優勢；從前面分析可以看出，可信數字底座最主要優勢在于其完備的激勵與治理體系，這是中心化平臺所不具備的，激勵與治理體系才能鼓勵數據流轉、交易，更好的發揮數據要素價值。

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