来自欧洲经济区主网利益集团成员 Andreas Freund 的意见
区块链有一个很少被提及的问题，它独立于加密市场的起伏，并且可能会阻碍在直接面向消费者和一些 B2B 用例之外的长期区块链采用：区块链加密算法不符合 NIST，这是一个符合 FISMA（联邦信息安全管理法）的主要因素！ 当企业与政府打交道或经常与与政府打交道的企业打交道时，NIST/FISMA 合规性或美国以外的等价物是一件大事。
为什么区块链通常不符合 NIST 标准？ 嗯，主要原因是区块链的诞生源于对 2008 年大萧条之后政府运营和认可的任何事物的深深不信任。 包括政府认可的密码算法。 无论如何，今天被广泛接受的 SHA-3 哈希算法直到 2015 年才最终确定，因为以太坊等区块链已经对哈希算法做出了选择。 因此，大多数区块链（例如以太坊）使用的算法不仅未经 NIST 批准，而且 NIST 建议不要使用。 请注意，有符合 NIST 的区块链，例如在 IBM 的 LinuxONE 上运行的 Simba-Chain 或 Fabric。 但是，它们成本高，在生产中难以管理[1] 企业在花费数千万美元的咨询和实施费用后了解到。 使成本问题更加复杂的是，它们通常不会产生预期的业务成果，因为所选择的用例一开始就不适合区块链！ 下面讨论的主要内容是，任何新的企业区块链方法都必须有效地解决 NIST 合规性以及成本和管理复杂性问题，以吸引新的业务赞助商。
这是否意味着当 NIST 合规性、成本和管理复杂性成为问题时，企业中的区块链一切都没有希望了？
幸运的是，答案是否定的，并非没有希望。 不是微不足道的，但也不是没有希望的。
为了理解这意味着什么，让我们回顾一下基于区块链的应用程序的特点 能够 有：
- 数据的完整性：如果你只需要那个，那么不要使用区块链。 有更便宜的替代品。
- 可证明的时间戳：对于审计跟踪更有趣和有用，例如跨供应链。
- 没有单点故障：如果您需要 100% 的可用性，价格低廉。
- 审查制度阻力：对数据的访问，例如需要由在数据创建时不一定确定的第三方审计的数据，或独立于任何第三方执行（基本上）不可逆转的交易。
- 双花保护：仅当您在区块链上处理数字资产时才相关。 换句话说，你真的很喜欢 DeFi。
- 继承区块链安全保障: 那个很有趣，如果你需要应用程序的可扩展性，同时又需要高安全性。 我们稍后会谈到这一点。
请注意，以上都没有谈到数据隐私，这是企业应用程序需求的无价之宝之一。 但不用担心，您可以实现数据隐私，而无需将业务敏感数据到处公开。 我们稍后也会谈到这一点。
在我们超越自己之前，让我们在这里暂停一下，讨论这些特征如何与 NIST 合规性相关。 乍一看，不多，但让我们仔细研究每个特征并更详细地讨论其含义。 首先，值得一提的是，从政府（例如美国政府）获得运营授权 (ATO) 许可[2]，可以使用不符合 NIST 的加密算法，或 NIST 尚未形成意见的算法，只要这些算法不是应用程序安全性及其数据隐私的基础。 例如，您需要证明合同是在特定日期执行的，并且此后没有被更改。 使用区块链，人们将使用合约的（NIST 批准的）加密散列形成加密指纹，然后将该散列锚定在（公共）区块链上，一旦包含在块中，该区块链通过以下组合提供可证明的时间戳块号、块哈希和时间戳。 如果区块链被重组，例如通过 51% 攻击，仍然可以使用合约哈希及其区块进行交易，并将两者包含在另一个（公共）区块链中。 因此，原始（公共）区块链的安全性并不是用例的基础。
考虑到这一点，让我们再次查看每个特征，重点关注其对使用区块链技术的应用程序的 NIST 合规性的影响：
- 数据的完整性：这很容易，因为您始终可以拥有您锚定的相关数据的副本，例如通过区块链上的加密哈希以及另一种形式的数据完整性保护，例如具有 NIST 批准的加密签名算法的防篡改 W3C 可验证凭证.
- 可证明的时间戳: 有点难但可行。 如果使用的链遭到破坏，人们仍然可以使用包含例如文档的 NIST 兼容加密散列及其时间戳的相关交易获取块，并通过另一个区块链上的另一个 NIST 兼容加密散列将整个块与交易锚定； 没有造成真正的伤害。
- 没有单点故障: 好的，所以这有点棘手，因为 NIST 还没有形成关于共识算法的建议。 这意味着只要共识模型有坚实的学术基础，例如安全性的数学证明，它就可以被成功论证，并且我们将其放入不符合 NIST 的桶中。
- 审查制度阻力：这听起来很简单，但因为这意味着（几乎）所有参与者都可以轻松看到数据，所以必须非常小心地对放在区块链上的数据使用正确的混淆方法，以成功地证明数据隐私得到了维护. 所以这有点棘手，但可以克服。 坚持住，马上上来。
- 双花保护：现在这个真的很难，因为它将前面的要点与确定性事务执行、事务验证和块形成结合在一起，这些都错综复杂地依赖于所使用的加密算法。 无需详细说明，如果您需要双重支付保护作为基于区块链的应用程序的关键功能，那么您在 NIST 合规性方面就不走运了……如果您的数字资产诞生于区块链！ 我们也将在一秒钟内回到这一点。
- 继承区块链安全保障: 这个好像很清楚。 如果您的安全性严重依赖于底层区块链的安全性，而该区块链的安全性依赖于不符合 NIST 的算法； 故事的结局。 再说一次，没那么快。 问题是什么的安全保证？ 如果是针对在区块链上诞生的数字资产，那么答案与双花保护相同。 但是，如果数字资产首先是从区块链创建的，然后才复制到区块链上，那么该数字资产的安全性就不再与底层区块链相关联，我们的论点与可证明的时间戳相同摆脱 NIST 的难题！
鉴于该应用程序的特定用例要求，上述影响评估现在可以用作针对区块链应用程序的 NIST 合规性需求的清单。
在继续并为不符合 NIST 的基于区块链的应用程序提供应用程序蓝图之前，让我们先谈谈数据隐私。 鉴于上述标准和现有的数据隐私法规，即使使用符合 NIST 的加密算法，将加密数据放在区块链上也是一个愚蠢的想法。 那么替代方案是什么？
答案：零知识证明 (ZKP)
ZKP 是关于在不泄露潜在敏感数据的情况下发表声明，例如 ACME 公司的账户余额超过 100,000 美元，或者此折扣代码已正确应用于此订单。
有用的 ZKP 有很多类型——Merkle Proofs、Pedersen Commitments、Bulletproofs、ZK-SNARKs、ZK-STARKs 等等。 关键是在使用 ZKP 时使用符合 NIST 或不符合 NIST 的加密算法。 否则，去吧！ ZKP 是企业满足其内部和监管数据隐私要求的绝佳工具。
现在，我们可以就如何构建（非非）符合 NIST 的基于区块链的企业应用程序提出明智的建议——蓝图。
实际部署和运营成本不公开，但根据作者的知识，以美元计算在 15 和不错的数字之间，运营成本通常在 25 - XNUMX% 范围内 - 另请参阅一些参考资料 此处 和 此处. 这些成本范围是大型企业系统实施和运营（例如 ERP 系统）的典型成本。
源自 FISMA 法案和 OMB A-130 通告，各机构有责任确保已确定并接受使用信息系统执行访问、传输、存储、处理联邦数据等活动的风险，并且ATO 已被批准用于此类系统。
如图所示，我们从顶部的传统企业软件堆栈开始——首先是应用程序层，然后是应用程序抽象层，然后是中间件层——具有所有必需的合规性，例如内置的 NIST 合规性。 在堆栈的底部，我们有一个公共区块链，因为它消除了企业建立复杂联盟的需要，花费大量资金，并允许他们更快地随着新产品的开发而行动。 在中间件和公共区块链层之间，是专注于隐私和速度的“神奇”处理层。 由于堆栈将使用保护隐私的 ZKP，而不是主要使用在公共区块链上创建的数字资产，因此之前对公共区块链使用的担忧突然消失了。 如图左侧的向上和向下箭头所示，随着我们从顶层到底层，即公共区块链，堆栈安全性会增加。 其他三个关键特征——隐私、速度和控制——恰恰相反； 它们从底层增加到顶层，单个企业可以完全控制所有数据，因此即使对于最敏感的数据，也可以在保持高速/可扩展性的同时确保隐私。 然而，这并不意味着隐私、速度和控制在堆栈底部较低，它只是意味着它在堆栈的顶层高于底层。
现在，那个“神奇的”处理层/网络呢？
以下是该层可以使用现有技术来满足企业需求的功能：
- 数据隐私
- 交易的零知识证明
- 强加密（如果需要）
- 最新的密码学技术，例如量子安全算法
- 安保行业
- 当使用锚定在区块链上的正确 ZKP 时，继承公共区块链的安全保证
- 数字资产数据可以通过公共区块链上的 ZKP 直接获得，以便在需要时使用
- 可验证
- 任何人都可以在公共区块链上验证证明
- 证明可以递归地验证所有资产交易和整个资产交易历史
- 在公共区块链上验证证明之前，一切都没有最终确定
- 迅速的
- 交易的并行化
- 通过使用（递归）证明对交易进行批处理来汇总交易
- 每笔交易的成本更低
总之，“魔法”处理层有
- 与使用的公共区块链相同的安全保证，
- 100 – 1000 倍的可扩展性，
- 保证数据可用性，
- 时刻保护隐私，
- 低得多的交易费用，
- 任何人都可以在公共区块链上验证所有证明
- 允许 KYC 和 AML
这听起来好得令人难以置信。 这种技术是否已经存在？ 答案是肯定的，Starkware、Aztec、zkSync 等公司正在努力让他们的 ZK-Rollup “Layer 2”技术完全为企业做好准备。 所有这些努力的重点是公共以太坊，因为它提供了最高的安全保证（矿工/验证者的数量和总价值锁定（TVL）），并结合了其执行层中内置的所需加密支持。
当然，这并不是基于区块链的应用程序获得政府 ATO 的唯一可能方法。 然而，这是一种相当简单的方法，而且现在已经很好理解了。
那么这里的网络是什么？
企业现在有
- A 框架 评估用例需求与区块链特性，以及这些需求如何通过可以获得政府 ATO 的基于区块链的企业应用程序来满足。
- A 蓝图 以一种允许他们获得政府 ATO 的方式构建基于区块链的企业应用程序，同时如上图所示，还允许获得额外的好处：
- 更高的信任度 通过公共区块链、公共可验证性和加密强制隐私
- 更低的花费 通过更容易的可审计性（验证 ZKP 既快速又便宜）和第 2 层应用程序中的精美事务批处理（汇总）
- 更快的处理 通过计算的并行化，通过汇总进行更多交易以及更小的区块链占用空间，因为公共区块链在设计上应该很慢以提供更高的安全性
- 更多的灵活性和选择 通过让传统资产支持区块链上的加密资产的能力，第 2 层和公共区块链之间更简单的集成，以及将第 2 层资产轻松扩展到例如现有的 DeFi 生态系统
最后，重要的是要注意，在美国政府的例子中，为信息系统获得 ATO 不仅限于加密工件和加密模块。 这些代表了在获得 ATO 所需的风险管理过程中确定的安全控制的重要部分，如 NIST SP 800-37 Rev 2 和 NIST FIPS-199 中详细列出和解释的那样。 该流程还包括不同使用场景下的用户认证/授权、系统和流程变更控制、灾难恢复和业务连续性等要素。
