对区块链撒谎：将“垃圾进，垃圾出”问题应用在去中心化网络上

作者 | Steven Pu

翻译 | 火火酱~，责编 | 晋兆雨

出品 | 区块链大本营

头图 | 付费下载于视觉中国

在本文中，我们将讨论一个经常被忽略（大多是故意无视）的概念，即“真实世界中的数据如何与区块链交互”。

与其他系统一样，区块链也同样存在典型的“垃圾入、垃圾出”问题。区块链基础设施无法保证非链上生成的、不公开的数据的真实性，但不幸的是，世界上绝大多数数据都属于此类数据。因此，如果有人（或设备）向区块链提交了虚假数据的话，我们便没有办法确定该数据的真实性，最后只能将这些虚假数据永久地提交到区块链历史中。因此，如果把垃圾放到区块链中，便也会从区块链中得到垃圾。

如今，声称自己无意中忽略了这个问题的应用程序在市场上泛滥成灾，它们往往都会借助额外的技术层来营造数据正确的假象。比如：

• 去中心化的数据市场：用代币激励公司将其数据挂牌出售。但是你怎么知道买来的数据是真实的呢？

• 隐私保护查询：可以通过零知识证明来统计银行高净值客户，因此，就可以在银行不提供任何客户信息的情况下得到统计结果——你怎么知道银行的客户数据库不是捏造的呢？

对于公开的数据来说，你可以设计一款游戏，让有财务风险的玩家就所提供数据的真实性相互进行挑战（就像Chainlink或其他一些区块链项目那样）。但是，世界上绝大多数的数据都是非公开的。

那么，如何才能解决这个问题呢？关键是要从源头上保证数据安全。

最实用的方法：确保数据来源可靠

如果数据不是从源头处获得的，而是通过第三方中介获取的，那么如果中介不值得信任的话，数据的真实性也同样不可信。在处理数据时，涉及的中介越多，需要付出的信任就越多，直到某一刻，当涉及的中介太多时，数据就和从随机生成器中生成的没什么两样了。

因此，我们的目标是要尽可能从靠近数据源的地方获取数据。例如，与其从零售商的数据库中获取销售数据，不如从销售硬件处获取；与其从气象网站上订阅数据，不如从气象传感器那里收集；与其阅读桥梁运营公司的PDF报告，不如试着从安装在桥梁上的摄像机和传感器中获取原始数据。

但是如何从源头保护数据呢?既然世界上的大多数数据都是由设备生成或收集的，那么让我们先研究一下如何保护设备生成的数据。这里，我们面临三个可能会出现问题的故障点：

1. 身份：你怎么知道是什么在生成数据？是像你预期的那样来自温度传感器，还是来自恶意玩家的的随机数生成器？

2. 处理和传输：即使数据源是真实且可识别的，你又怎么知道数据在处理和传输过程中（例如从传感器转移到通信模块的过程中）没有被更改、损坏或彻底调包？

3. 数字/模拟接口：即使身份、处理和传输都是安全的，你又如何防止有人通过接入虚假输入信号，来改变设备收集数据的方式呢？

下面，让我们来看看能做些什么，逐一解决上述问题吧。

身份

为了保护数据生成设备的身份，可以在设备中嵌入一组公钥/私钥,将公钥公开，并且对硬件的实际输出进行现场检查，这才是能确保硬件提供可靠数据的切实可行的办法。但这仅仅是最简单的部分。

棘手的是，要如何确保这个身份不会被盗？我们可以使用一种名为安全元件（secure element, SE）的东西。该硬件可以在芯片内生成公钥/私钥对，并且具有很强的防篡改能力。SE通常只做一件事：为消息签名（提供身份证明的一种花哨讲法）。如果你用过信用卡或智能手机的话，就已经享受过安全元件的好处了。

处理和传输

为了保证数据处理和传输逻辑的安全，我们可以使用带有安全启动（secure boot, SB）的微控制器（MCU）。你可以把微控制器想象成一台非常简单的计算机。SB可以确保只有具有正确私钥的实体才能将应用程序加载到MCU中。可以提前与利害关系人共享应用程序逻辑和相关校验和，或者干脆开源，这样就可以在加载后对其进行验证了。

更重要的是，当应用程序彻底测试完毕后，我们需要从应用程序和MCU禁用所有修改功能，包括固件升级。这是为了确保应用程序逻辑保持现在的状态、不可变，甚至制造商也无法进行更改。

当然，这也存在明显的弊端，比如应用程序无法再进行升级。但是，我们也因此获得了真正的设备独立性，不受外界干扰，其行为值得信赖、具有确定性且不可改变。

数字/模拟接口

这个问题非常棘手，并且不能使用嵌入在数据收集和中继设备上的硬件来解决。一般来讲，要确保接口不被中断的话，就必须设计出新的机制，但这与应用程序有强相关性。我们可以用以下例子来进行说明。

假设你有一辆冷链物流公司的冷藏车，负责向当地超市运送鲜鱼。为了保证质量，鱼必须全程保持在一定的温度范围内。如果温度太高，鱼就会变质。如果温度太低，鱼的味道和口感就会变差。为了确保物流公司遵守合同规定的温度范围，超市在卡车上安装了温度传感器。

但是，如果卡车司机把传感器放在卡车前方的冰柜里，同时，为了节约能源成本而调高了制冷设备的温度，那会怎么样呢？传感器不知道自己被挪动了位置，收集并上传的温度数据一直都处于合同规定范围内。就这样，传感器被骗了。

降低这种风险的方法之一是将传感器硬连接到制冷装置中，使其无法被移动。但是，这种方法也不保险。比如说，可以在传感器周围包上一袋冰，这样一来，就可以将卡车其他地方的温度调高到要求范围以上了。

另一种更好（但更贵）的方法是在每包鱼上都贴上防篡改的封条，然后在每包鱼上都装上一个温度传感器。这样一来，如果司机想要取出温度传感器的话，就要破坏封条，这会违反合同的关键条款，并且这很容易就会被发现。

最后，要想解决数字/模拟接口的问题就需要进行大量的创新，解决方案往往具有高度的应用针对性。

当向企业客户提供区块链解决方案时，必须记住，如果存在更广泛的设备独立性问题，那么在应用于物联网时，仅有区块链是没有用的。我们要确保这些边缘设备生成的数据是真实可信的，并且完全不受外界影响。

原文链接：https://hackernoon.com/lying-to-the-blockchain-applying-the-garbage-in-garbage-out-problem-to-decentralized-networks-g52i3e66

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