利用区块链保护信息安全：实践案例分析

随着互联网的飞速发展，人们的个人信息越来越容易被泄露。与此同时，黑客不断更新攻击手段，使得传统的信息安全保护措施越来越难以抵抗攻击。在这种背景下，区块链技术成为了一种备受关注的新型安全防护手段。本文将通过一个实践案例，介绍基于区块链的信息安全保护方案。

一、案例分析

某电商公司拥有数百万用户，每个用户的个人信息都非常重要。公司采用了传统的加密技术来保护用户信息，但最近发现用户的个人信息居然被出售到了黑市。经过调查，公司发现黑客通过攻击公司的数据库，窃取了用户信息并进行了二次销售。传统加密技术保护措施无法防范这种攻击，因此公司需要一种新的保护方案。

二、方案设计

为了解决上述问题，我们考虑使用区块链技术来保护用户信息。具体方案如下：

1. 用户信息存储

将用户信息存储在区块链上，并采用哈希算法保护用户信息的完整性。在写入区块链之前，需要先对用户信息进行加密处理，并生成一个唯一的哈希值。只有存储了这个哈希值的区块才会被添加到链上。这样一来，即使黑客攻击了数据库，也只能拿到加密后的信息，无法改变原始信息，因此保证了用户信息的完整性和安全性。

2. 访问权限控制

为了防止黑客利用合法用户的账号登陆系统，我们需要采用基于区块链的身份验证方案。具体来说，每个用户的身份信息都存储在区块链上，并采用私钥和公钥来进行身份验证。用户在登陆时需要提供自己的私钥，然后系统会验证该用户的身份是否合法。同时，系统还可以设置访问权限，只允许用户访问自己的信息或者经过授权的信息，从而避免黑客通过权限漏洞获得敏感信息。

3. 数据访问日志

为了防止内部人员窃取用户信息，我们需要对数据访问行为进行监控和记录。具体来说，每次访问用户信息时，都需要记录下该访问行为，并存储在区块链上。管理员可以查询访问日志，查看每个人员的访问行为，从而及时发现异常行为并采取相应的措施。

三、技术实现

针对上述方案，我们可以采用以太坊为基础的智能合约来实现。具体来说，我们可以使用Solidity语言来编写智能合约，通过调用合约实现用户信息存储、身份验证和数据访问日志记录等功能。下面我们分别介绍这三个功能的实现方法。

1. 用户信息存储

我们可以在Solidity合约中定义一个结构体，用来存储用户信息：

struct UserInfo {
    string userName;
    string password;
    string idCard;
    string phoneNum;
}

然后，我们可以定义一个mapping来存储用户信息：

mapping(address => UserInfo) users;

在对用户信息进行哈希处理之后，我们可以将哈希值存储在该用户对应的区块中：

function setUserInfo(string memory userName, string memory password, string memory idCard, string memory phoneNum)
        public {
        UserInfo memory userInfo = UserInfo(userName, password, idCard, phoneNum);
        bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked(userName, password, idCard, phoneNum));
        bytes memory _hash = new bytes(32);
        for (uint i = 0; i < 32; i++) {
            _hash[i] = hash[i];
        }
        users[msg.sender] = userInfo;
        blockchain.write(_hash);
}

其中，blockchain.write(_hash)函数用来将哈希值写入区块链中。

2. 身份验证

我们可以在Solidity合约中定义一个mapping，用来保存每个用户的私钥和公钥：

mapping(address => bytes) private keys;

然后，我们可以编写一个身份验证函数：

function verify(address addr, bytes memory signature) public view returns (bool) {
        bytes32 message = keccak256(abi.encodePacked("verify", addr));
        bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", message));
        address signer = recover(hash, signature);
        return signer == addr;
}

该函数用来验证用户的身份是否合法，即用户提供的私钥是否与该用户的公钥匹配。具体来说，该函数会将message哈希后，再将该哈希值加上一个固定的字符串"\x19Ethereum Signed Message:\n32"后再哈希，最后用恢复函数recover来获取签名者的地址。如果地址与用户提供的地址相同，则表示用户身份合法。

3. 数据访问日志记录

我们可以在Solidity合约中定义一个结构体，用来存储访问日志：

struct AccessLog {
    address userAddr;
    string userName;
    string action;
}

然后，我们可以定义一个mapping来存储访问日志：

mapping(uint => AccessLog) accessLogs;

在访问用户信息时，我们可以在合约中添加日志记录：

function getUserInfo() public {
        require(verify(msg.sender, keys[msg.sender]), "Invalid signature");
        UserInfo memory userInfo = users[msg.sender];
        AccessLog memory accessLog = AccessLog(msg.sender, userInfo.userName, "Get user info");
        accessLogs[accessIndex++] = accessLog;
}

其中，require(verify(msg.sender, keys[msg.sender]), "Invalid signature")用来验证身份是否合法，如果身份合法，则添加访问日志。

四、总结

本文介绍了一种基于区块链的信息安全保护方案，通过在区块链上存储用户信息、采用基于区块链的身份验证方案和记录数据访问日志等措施来保护用户信息的安全。该方案可以有效地防止黑客攻击和内部人员窃取用户信息。同时，该方案也可以应用于其他领域，如金融、医疗等信息安全敏感领域。