区块链底层平台通用技术要求(T-SHBTA 002—2020).pdf

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1、团体标团体标准准T/SHBTA 0022020代替 T/SHBTA 0022019区块链底层平台通用技术要求General technical requirements forblockchain underlying platform2020-12-31 发布2020-12-31 实施上上海海区区块块链链技技术术协协会会发布发布T/SHBTA 002-2020I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 总则.25 区块链底层平台功能要求.25.1 基础层功能.25.2 核心层功能.35.3 服务层功能.46 区块链底层平台性能要求.56.1 交易确认时间.56.2

2、 吞吐率.56.3 延迟性.56.4 可扩展性.56.5 容错性.57 区块链底层平台安全要求.57.1 智能合约安全.67.2 数据安全.77.3 算法安全.77.4 隐私保护.8T/SHBTA 002-2020II前言本标准按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由上海区块链技术协会提出。本标准由上海区块链技术协会归口。本标准起草主要单位：上海统元科技有限公司、复旦大学、上海财经大学金融科技研究院、上海计算机软件技术开发中心、中加物联网与区块链产业发展研究

3、院、光大证券。本标准主要起草人：戴炳荣、凌力、韩景倜、王勇、李超、吴明娟、刘嵘、张至禹。首期承诺执行单位：上海玳鸽信息技术有限公司、上海尚象信息科技有限公司、上海分布信息科技有限公司、上海墨珩网络科技有限公司、上海玖链信息科技有限公司、上海茸孜科技有限公司、上海阿吉必信息技术有限公司、上海域乎信息技术有限公司、上海柯橙信息技术有限公司、上海统元科技有限公司。本标准代替 T/SHBTA0022019区块链底层平台通用技术要求，相较于原标准，本标准主要做了以下修改：1、前言中增加首期承诺执行单位名单；2、封面的标准层次信息书写改为“团体标准”字样；3、删除原标准第 4 章中“上海区块链技术协会负责

4、上海区块链企业认定工作的指导、管理和监督”字样；4、在原标准 5.3.2 条“节点管理”的描述中增加公有链部署的描述，7.1.3 条的内容中增加对不同安全等级要求下的虚拟机安全要求的表述;将原标准 7.2.1 条数据加解密和 7.2.2 条数据应用安全从区块链底层技术要求的描述中改在应用层的层面描述中；删除原标准 7.3 条 e 款中防量子攻击算法和 7.4 条的内容；将原标准 7.2.3 条 a)款中“采用科学合理的数据算法”的说法改为“采用数据同步、数据安全算法”，7.3 条 d)款“共识算法具有一定的防中心化机制”改为“共识算法是以去中心化的方式就网络的状态达成统一协议的过程，有助于验证

5、和验证信息被添加到分类账簿，确保真实的信息记录在区块链上，同时在一定程度上具有对不可信节点的容错性”;5、删除第 2 章规范性引用文件中引而木用的 CBD-Forum-0010-2017。使用帮助信息：任何单位和个人在使用本标准的过程中，若存在疑问，或有本标准的改进建议和意见，请与上海区块链技术协会秘书处联系。电话：021-55896632电子邮件：为了推动本标准的持续改进，欢迎社会各方力量参加本标准的持续改进，本标准的更多信息欢迎关注上海区块链技术协会官方网站。本标准于2020年12月31日发布。http:/ 002-20201区块链底层平台通用技术要求1范围本规范提供了区块链底层平台通用技

6、术要求，包括如下内容：a)区块链底层平台功能要求；b)区块链底层平台性能要求；c)区块链底层平台安全要求。本标准适用于：a)为计划选择和使用区块链底层平台的组织和机构提供参考；b)为区块链底层技术企业和区块链服务评估方的技术研发要求和评估评测提供有效的参考和借鉴。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。CBD-Forum-0010-2017 区块链 参考架构。3术语和定义3.1区块链 blockchain一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不

7、可篡改和可追溯的块链式数据结构，实现和管理事务处理的模式。3.2对等网络 peer-to-peer network一种仅包含对控制和操作能力等效的节点的计算机网络。3.3共识算法 consensus algorithm区块链系统中各节点间为达成一致采用的计算方法。3.4加密 encipherment/encryption对数据进行密码变换以产生密文的过程。一般包含一个变换集合，该变换使用一套算法和一套输入参量。输入参量通常被称为密钥。3.5数字签名 digital signature附加在数据单元上的数据，或是对数据单元所作的密码交换，这种数据或变换允许数据单元的接受者用以确认数据单元的来源和

8、完整性，并保护数据防止被人（例如接受者）伪造或者抵赖。3.6摘要算法 digest algorithm又称摘要函数（或称 Hash 函数），通常通过将任意长度的消息输入变成固定长度的短消息输出来T/SHBTA 002-20202保障数据的完整性。3.7智能合约 smart contract以数字形式定义的能够自动执行条款的合约。4总则本标准提供了一个通用要求，用于描述区块链底层平台的功能、性能及安全要求。本标准主要面向的角色是区块链服务提供方和区块链评估方，用以区块链技术企业研发对标以及第三方机构对区块链技术企业的审核评估。本标准从功能、性能、安全角度出发，遵循区块链技术理念和应用原则，提出了

9、区块链功能要求、性能要求、安全要求，从而能够对企业区块链底层技术的研发和评估提供有效参考和借鉴。区块链企业认定管理工作应遵循突出企业主体、鼓励技术创新、实施动态管理、坚持公平公正的原则。5区块链底层平台功能要求区块链底层平台应具备完善的应用所需功能，主要分为基础层功能、核心层功能以及服务层功能等。5.1基础层功能基础层作为区块链底层平台或系统的基础支撑，为核心层、服务层以及基于区块链的应用提供所需的基础环境和组件。基础层功能至少应包含对等网络、存储、计算三个组成部分。5.1.1对等网络区块链平台运行的底层拓扑结构是分布式对等网络，采用对等网络协议组织区块链中的各个参与节点，各个参与节点间通常使

10、用点对点通信协议完成信息交换以支撑上层功能。对等网络通常应具备以下功能：a)能够进行点对点之间的高效安全通信；b)能够提供点对点通信基础上的多播能力；c)应支持对节点的的动态添加、减少的识别。5.1.2存储存储为区块链平台运行过程中产生的各种类型数据提供写入及查询功能，每个参与节点存储全量或部分区块链数据。存储选型包括但不限于关系型数据库、键值对数据库、文件数据库等。存储通常应具备以下功能：a)对等网络中，能够被每个节点部署并使用；b)能够高效、安全、稳定地提供数据写入及查询服务。T/SHBTA 002-202035.1.3计算计算功能为区块链系统运行提供计算能力支持，包括但不限于容器技术、虚

11、拟机技术、云计算技术等，一般应满足以下要求：a)对区块链系统提供运行环境支持；b)对等网络中，能够被每个节点采用。5.2核心层功能核心层是基于基础层提供的支撑，实现区块链的共识、加解密、智能合约等功能，并为区块链服务层提供相关功能支持服务。5.2.1共识机制共识机制是指在区块链系统中各参与共识节点对系统中进行事物的验证、存储、修改等行为达成一致确认的方法。针对不同的业务需求及网络组织形式，选择不同的共识算法来实现共识机制。共识机制应具备以下功能：a)支持多个节点参与共识和确认；b)支持独立节点对区块链网络提交的相关信息进行有效性验证；c)防止任何独立的共识节点未经其它共识节点确认而在区块链系统

12、中进行信息记录或修改；d)应具备一定的容错性。区块链系统宜提供不同的共识算法供不同的业务需求及网络组织形式来实现共识机制。5.2.2加密加密功能是区块链底层安全机制的核心，一般包括加密和解密两个操作。根据加密密钥和解密密钥是否相同，加密算法分为对称加密和非对称加密。加密功能宜满足以下要求：a)支持国际主流加密算法，如 AES256 等对称加密算法和 RSA、ECC 等非对称加密算法；b)支持我国商密算法，如 SM4、SM7 等对称加密算法和 SM2、SM9 等非对称加密算法；c)应具备明确的密钥管理方案，确保区块链底层安全机制正常运行；d)应具备抵御破解的能力，宜定期审核加密算法的安全性。5.

13、2.3摘要摘要是指将任意长度的消息输入变成固定长度的短消息输出。摘要功能主要用在对数据的完整性提供保护，对于给定的数据明文和摘要，摘要功能可以验证该数据明文是否被篡改。摘要功能宜满足以下要求：a)支持国际主流摘要算法，如 SHA256 等；b)支持我国商密算法，如 SM3；c)摘要算法应具备抵御破解的能力，宜定期审核摘要算法的安全性。T/SHBTA 002-202045.2.4数字签名数字签名用于被接受者确认数据单元的完整性以及不可伪造性，即确定消息确实是由签发方签署的。数字签名技术是非对称加密技术与数字摘要技术的结合，一般包括数字签名和签名验签两个具体操作。数字签名功能宜满足以下要求：a)支

14、持国际主流的数字签名算法，如 RSA、ECC 等；b)支持我国商密的数字签名算法，如 SM2 等；c)数字签名算法应具备抵御破解的能力，宜定期审核数字签名算法中使用的非对称加密算法和摘要算法的安全性。5.2.5智能合约智能合约是指以数字形式定义的能够自动执行条款的合约。区块链通过可编程的智能合约，自动执行多方间合约条款。智能合约由用户签名或其他的事件触发执行。智能合约宜满足以下要求：a)合约编写应符合代码书写规范、逻辑要求等规范性要求；b)对于与去了系统外部数据进行交互的智能合约，外部数据源的影响范围应仅限于智能合约范围内，不应影响区块链系统的整体运行；c)支持多方共识下的合约内容升级。5.3

15、服务层功能服务层是为使用者提供接入区块链服务的实现。服务层至少包含对使用者提供接入服务访问接口，以及支持接口调用的开发工具包。服务层功能主要包括接入管理、节点管理、账本应用等。5.3.1接入管理接入管理为外部业务系统及使用者提供核心层接入服务。接入管理功能应满足以下要求：a)提供区块链账户信息查询服务；b)提供区块链账本信息查询服务；c)提供区块链事务操作处理服务。5.3.2节点管理节点管理支持对区块链节点的部署、信息查询和管理控制，区块链节点通常至少包括共识节点和接入节点两种。共识节点参与区块链网络的共识过程，用于区块的生成。接入节点用于外部应用系统同步账本信息和提交事务处理。节点管理应满足

16、以下要求：a)节点部署：公有链支持任意节点部署加入，联盟链及私有链具有节点部署准入机制；T/SHBTA 002-20205b)节点服务器信息查询：提供区块链节点服务器的节点状态信息查询服务；c)节点服务启动关闭控制：提供区块链节点服务器的启动与关闭服务；d)节点服务配置：提供区块链节点服务器的节点服务能力配置；e)节点网络状态监控：提供区块链节点服务器网络连接状态监控服务；f)节点授权管理：提供区块链节点准入准出配置和节点事务处理及账本查询授权配置。5.3.3账本应用账本应用用于实现基于区块链账本记录，一般应满足以下要求：a)链上内容发行和交换；b)共识前的逻辑验证和共识后的结果验算；c)可对

17、特定事务处理进行多签名权限控制设置；d)可基于智能合约功能组件执行合约逻辑。6区块链底层平台性能要求区块链底层平台应具备一定的交易吞吐能力和低延时特性，宜支持海量服务和扩容。区块链底层平台性能要求主要包括交易确认时间、吞吐率、延迟性、可扩展性、容错性。6.1交易确认时间交易确认时间是指从用户发起一笔事务操作，到该事务经过节点共识并记录到区块链上的时间。交易确认时间与节点规模、区块链底层平台采用的共识算法等有关联。6.2吞吐率吞吐率是指单位时间区块链网络内能够完成交易的最高个数，吞吐率与区块链底层平台采用的共识算法、节点规模、加密算法等密切相关。吞吐量衡量可采用以下方式：a)针对单链的性能，使用

18、较高配置机制和万兆网络进行吞吐率测试，取最高峰值；b)可模拟设置负责广域网的网络抖动情况进行吞吐率的衡量；6.3延迟性延迟性是指每个事物处理的反应时长。延迟性评测过程中通常采用最小值、最大值、平均值、百分比进行记录和衡量。6.4可扩展性可扩展性是区块链底层平台适应变化的能力，当节点数量和并发工作负载数据增加时，吞吐率和延迟的变化。6.5容错性容错性是指在节点故障期间，吞吐率和延迟的变化。可通过模拟系统崩溃、网络延迟和随机的信息损毁来进行评测。7区块链底层平台安全要求T/SHBTA 002-20206区块链底层平台的安全主要为区块链各模块协议提供保密性、完整性、可用性和隐私保护等安全属性的保障，

19、应提供多层面、全方面的安全防护，满足高要求的安全标准。区块链底层平台安全主要包括智能合约安全、数据安全、算法安全、隐私保护。身份认证、访问控制、加密、隐私保护、安全策略管理五个方面。7.1智能合约安全智能合约安全是指智能合约代码漏洞以及执行过程中的安全，应针对安全性开展智能合约审计，主要包括合约逻辑安全、合约代码安全性、智能合约虚拟机安全。7.1.1合约逻辑安全合约逻辑安全是指智能合约的业务流程和操作逻辑符合合约构建规范，即满足以下要求：a)对所有公共成员变量与函数的引用对象，进行对外暴露的风险分析；b)对所有条件选择语句和交易步骤进行完备性检查，满足条件动作描述的完备要求；c)避免已知的逻辑

20、漏洞和低级的逻辑错误。7.1.2合约代码安全性针对合约代码漏洞，采用形式化验证等方式进行合约代码安全性分析，应在合约部署上线前尽可能消除漏洞，降低安全风险。智能合约代码漏洞包括但不限于以下内容：a)整数溢出：合约中危险的数值操作，导致合约失效等风险；b)越权访问：访问控制处理不当，导致越权操作等风险；c)信息泄露：信息隐私保护处理不当，导致重要信息泄露风险；d)逻辑错误：执行时缺乏必要校验，导致恶意转账等风险；e)拒绝服务：循环语句、递归函数、外部合约调用等处理不当，导致无限循环、递归栈耗尽等拒绝服务风险；f)函数误用：伪随机函数调用和接口函数实现，导致可预测随机数、接口函数返回异常等风险。7

21、.1.3智能合约虚拟机安全区块链虚拟机是智能合约的运行环境，应为智能合约的顺利执行提供保障。智能合约虚拟机安全分为四级安全保护要求，其分级安全保护要求包括以下内容：a)智能合约虚拟机第一级安全保护要求：智能合约用户账号保护：支持用户身份账号验证体系，实现主体对虚拟机的访问授权。智能合约恶意代码防范：虚拟机应安装经过安全加固的操作系统或进行主机恶意代码防范。智能合约镜像和快照安全：应支持镜像和快照提供对虚拟机镜像和快照文件的完整性保护；防止虚拟机镜像、快照中可能存在的敏感资源被非授权访问。b)智能合约虚拟机第二级安全保护要求：智能合约入侵访问：应能检测到虚拟机对宿主物理资源的异常访问。智能合约虚

22、拟化安全：应实现虚拟机之间的 CPU、内存和存储空间安全隔离；应禁止虚拟机对宿主机物理资源的直接访问。T/SHBTA 002-20207c)智能合约虚拟机第三级安全保护要求：智能合约入侵访问：应能检测到虚拟机对宿主物理资源的异常访问，并对恶意攻击或恶意对外连接进行检测和告警。智能合约虚拟化安全：应实现虚拟机之间的 CPU、内存和存储空间安全隔离，能检测到非授权管理虚拟机等情况并进行告警；应禁止虚拟机对宿主机物理资源的直接访问。d)智能合约虚拟机第四级安全保护要求：智能合约入侵访问：应能检测到虚拟机对宿主物理资源的异常访问，并对恶意攻击或恶意对外连接进行检测和告警。智能合约虚拟化安全：应实现虚拟

23、机之间的 CPU、内存和存储空间安全隔离，能检测到非授权管理虚拟机等情况并进行告警；应禁止虚拟机对宿主机物理资源的直接访问，应对异常访问进行告警；应监控虚拟机的运行状态，并提供接口供安全管理中心集中监管。7.2数据安全区块链底层平台需保障相关数据在存储、访问与验证等过程中的安全，宜具备相应的数据一致性保障机制。7.2.1数据存储安全数据存储是指将区块链数据保存在节点中的过程，包括但不限于打包生成区块、广播区块至其他节点、获取密钥解密隐私数据等。数据存储安全应符合以下要求：a)隐私数据解密前获得对于数据拥有者的授权同意，并明确告知解密的隐私数据类型及用图；b)敏感数据以加密方式进行存储，并严格进

24、行权限管理。7.2.2数据访问安全数据应用是指对解密后的隐私数据进行使用、修改、更新以及处置等操作的过程。数据应用安全应符合以下要求：a)默认采用密文展示隐私数据，除该客户端或应用系统已获取隐私数据的授权；b)使用隐私数据时，明确记录使用者、使用数据内容以及使用频率等信息；c)访问隐私数据时，明确记录访问者、访问数据内容以及访问时间等信息。7.2.3数据一致性数据一致性是保障整个账本数据的一致性，以及链上与链下数据互相对应，是实现区块链服务互操作和可移植的前提。数据一致性宜满足以下要求：a)采用数据同步、数据安全算法等，包括共识机制、加密、数字签名等，降低数据同步延迟；b)采用防篡改机制，保障

25、链上与链下数据的互为对应。7.3算法安全算法安全主要是指区块链密码算法安全、共识算法安全。区块链的签名与加密方式以及共识算法是信息完整性、真实性以及可信任的关键保障。算法安全宜满足以下要求：T/SHBTA 002-20208a)加密算法应具备抗穷举攻击方式；b)散列函数具备较高的防穷举攻击、抗碰撞攻击以及抗长度扩展攻击能力；c)开源加密算法具备一定的防后门攻击能力；d)共识算法是以去中心化的方式就网络的状态达成统一协议的过程，有助于验证和验证信息被添加到分类账簿，确保真实的信息记录在区块链上，同时在一定程度上具有对不可信节点的容错性。隐私保护7.3.1隐私保护策略隐私保护功能通常通过数据加密和访问控制手段来实现，通常有以下四个隐私保护策略：a）减少用户资料和个人行为进入区块链；b）不宜采用全网广播方式，将数据的传输限制在正在相关的授权节点之间；c）对用户数据的访问采用权限控制，持有密钥的访问者才能解密和访问数据；d）采用例如零知识证明、环签名和同态加密等隐私保护算法，规避隐私暴露。7.3.2隐私监管对区块链底层平台隐私保护进行监管，在区块链结构上进行一系列设置：a）提供具有特定功能的监管节点和角色；b）提供监管类智能合约的运行环境和接口；c）具备用户实名认真功能。_