北京航空航天大学数学与系统科学学院副院长张筱：区块链智能安全的应用与实践

2月10日，由中国信息通信研究院和贵阳区块链发展和应用推进工作指挥部主办，蓝石区块链实验室、贵州蓝石科技有限公司和数据观（北京）传媒科技有限公司共同承办，全球区块链技术发展论坛（GBF）联合数据观布络客区块链沙龙推出的专场活动的全球区块链技术发展论坛“区块链与智能安全专场暨蓝石区块链实验室成立仪式”在北京举办。

 

会上，北京航空航天大学数学与系统科学学院副院长、智能理论与复杂智能系统协同创新研究院执行院长张筱在“区块链与智能安全”的主题演讲中发表了主题报告，介绍了获得国家科技进步一等奖的可研成果，并从区块链目前的学术进展、科技研发和场景应用等方面阐述了区块链智能安全的应用与实践。

 

当下，区块链是聚集度很高的社会热点话题，每一个接触过区块链的人，大概都有自己对区块链的认识，区块链也已经被写进标准及白皮书等，全球知名企业等也都将区块链作为他们五年、十年甚至五十年的发展规划，认为区块链是场景创新的动力所在。

如今，区块链尤其火，用一句话形容它就是：“手拿菜刀砍电线，一路火花带闪电”，由此能听得出来它究竟有多火。张筱表示，更关心的是从学术角度怎么看区块链，在科学认知下研究区块链，需要发现它的难题在哪里，可以从技术和科学两个层面上去突破。

技术层面集中在三方面要素：安全、效率、可扩展性。而这三方面要素各自奔着自己的目标去做，难题是体现在要素并不是孤立的，提升安全同时必然要付出效率、可扩展性的代价，三个要素之间是相互关联的，这样的关联关系并不是简单搭建或此消彼涨的关系，研究这个关系体现了从学术角度研究区块链的难题，对这个关系的认知就进入到了科学的层面。

“我们发现区块链是一个系统，安全、效率、可扩展性是它的子系统，子系统中随时间不断演化的难题，在子系统组成大系统过程中相互耦合，在区块链规模大、维数高、参数高、高可变这样的环境下组成复杂的信息系统，这类复杂信息系统是由非线性的特征支撑的。区块链是因为非线性特征显著的复杂信息系统，是我们对区块链的一种科学认知。”张筱说，这样的科学认知是我们在区块链的技术研发、产业推广，解决区块链难题的一个基础。

其中关于“非线性”这个关健词，正是将牛顿时代和现代科学划好分界线的关健词，也是处于未来的关健词。区块链是非线性显著的复杂性系统，意味着区块链是属于未来的，在这样的科学认知和平台下开展研究做事情很有前景。这是张筱眼中的区块链。

基于以上认知，接下来就需要了解同行眼中的区块链，张筱介绍了区块链目前的学术进展。在一些顶尖会议，包括CCF顶级会议、网络信息安全顶尖会议上，自2013年起开始，就有区块链学术性文章发表，再到2017年，已有大量学术论文发表，甚至很多会议列了数个区块链专题，这就意味着区块链的学术热度已经达到了，区块链的学术研究氛围已经起来了，在上面发表文章的这些单位、研究机构，都是国际顶尖的研究机构，这说明区块链的研究层次已经上水平了。

那么，都发表了什么样的文章解决了什么样的问题？张筱列举了几个简单的例子：一个是从硬件方面实现POL同等安全级别，硬件提升了效率的例子：改善拜占廷的协议，解决了其中的安全问题，同时提升了它的可扩展性；一个是关于Off Blockchain，从效率和可扩展性角度提出的，对它安全问题提升的例子；还有围绕量子计算开展研究，未来为了保障量子时期安全的例子，就现在来说就是可以促进线性区块链上的运行效率；还有一直存在的网络攻防问题，攻防一直是矛和盾的关系，区块链方面的问题也一直是学术热点。

以上列举的会议关注度以及发表文章的例子，张筱总结了区块链需要关注的四个要点：第一，它确实是一个学术热点，凡是学术交叉平台总会有这样的汇聚；第二，安全、效率、可扩展性，由应用汇聚的核心要素，所有学术要点都围绕这三个要素；第三，三方面要素是相关的，而且不是此消彼涨的关系，同时并没有人从科学角度去研究到底是什么样的关系，非线性的关系是怎么存在的，怎么解决问题的；第四，中国学者在国际大会上发声很少，这就意味着我们在区块链的国家战略布局层面一直冲在前面，但是产业、学术布局并不超前，需要一些学术学者在底层瞄向区块链发展问题。

在这样区块链科学平台大发展下能做什么事情？聚焦“区块链与智能安全”主题，张筱选了一个突破口——智能安全，阐述了自己的学术观点。如今做智能的人很多，张筱表示，从科学层面提出的学术观点认为智能是不确定事件的确定性判断。这和区块链是什么关系？区块链是一类非线性特征显著的复杂信息系统，非线性带来了随机、高动态，都是不确定性事件的体现和集合。对于不确定实践的求解，就是想对区块链问题里核心问题的求解，如果得到判定性结论，就能解决问题，这是智能安全解决区块链的关系。

能不能做出这样的确定性判断？张筱举了一个简单的例子，并介绍了开展的工作。关于DDOS攻击的防御一直是区块链的关键问题，如：香港比特币交易场所受到DDOS攻击，之后经济损失一天之内达6000万美金。这就意味着，可信的平台也存在安全问题，而且这个问题很致命。围绕这个问题，知名会议上一直有相关进展，也形成了成体系的进展。

分布式集群防御、负载均衡、自适应的带宽分配，攻击从哪里来就在哪里防，但为什么仍未解决这个问题，现实还是会出现巨大漏洞？张筱说出了这其中最关键最核心的原因所在，因为不确定攻击从哪里来，它的核心问题就在于不确定性，如果不确定攻击从哪里来，就做不到确定性防御，这里面的不确定性和确定性的关系，正是智能安全智能算法所要解决的问题。

在前期复杂信息系统研究里，一个重要的工作就是超级传播子的研究，超级传播子是网络中最具影响力的传播结点集，这样的结点承载了大量的信息，如果它是恶意的，那发生供给的能力也是巨大的。它在网络中是不确定的存在，但如果能准确找到它，在第一时间里解决问题，就解决了DDOS攻击防御里提到的确定和不确定问题。

“将识别超级传播子方法用到DDOS攻击防御问题上，这些工作在2014年就有发表，2015年，包括《自然》等一些著名的期刊就已经对我们论文进行了评价，MIT专门有8页纸评述，认为我们工作是全球的首个工作，带来了重大的影响力。”张筱表示，这就是一个将系统不确定性问题找到确定性答案的一件事情，脚踏实地时稍微踩出声响的事情，类似的声响如果踩得出来，后续将希望在区块链上全面布局，找到区块链里的问题，然后进行各个突破。

问题在哪儿？张筱进一步介绍了，包括数据层考虑智能安全算法问题，这里的智能就是上述一直反复强调的“对不确定事件确定性判断的问题”。可能会在各方面应用场景里有显著的性能、功能方面的体现。在网络层，做智能安全网络，包括传播机制、安全交互、攻击防御等；在合约层和共识层，做智能安全协议；共识层、网络层、数据层，做智能安全方案。一系列算法、网络、协议和方案，组成起来就是所要构建的智能安全区块链，这样的区块链核心就是要解决非线性问题，而非线性一直是一个和牛顿划时代的问题，属于未来的问题，所以张筱表示希望将区块链与智能安全相结合，能够连接未来！

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