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文档简介

1/1区块链技术在网络安全中的应用第一部分区块链的分布式账本特性 2第二部分智能合约在安全中的应用 5第三部分加密哈希函数和数字签名 8第四部分区块链共识机制与网络安全 10第五部分去中心化网络的抗攻击能力 13第六部分区块链溯源与取证 15第七部分区块链在数据安全中的作用 18第八部分区块链与身份认证 20

第一部分区块链的分布式账本特性关键词关键要点分布式共识机制

1.区块链上的每一个节点都维护一份完整的账本副本,确保数据的一致性和可靠性。

2.共识机制负责协调不同节点之间的交易验证和账本更新,确保账本的稳定性和防篡改性。

3.常见的共识机制包括工作量证明、权益证明和拜占庭容错,各有优缺点,适用于不同的应用场景。

加密和哈希函数

1.区块链使用密码学算法对交易和数据进行加密,确保信息安全和隐私。

2.哈希函数将任意长度的数据映射为固定长度的签名,具有单向性和抗碰撞性,保证交易的完整性和防篡改性。

3.加密和哈希算法的不断发展,进一步提升了区块链的安全保障。

智能合约

1.智能合约是在区块链上运行的计算机程序,可以根据预定义规则自动执行交易和操作。

2.智能合约的分布式特性和不可篡改性,确保了合约的执行透明、安全和可信。

3.智能合约的应用范围不断拓展,包括数字资产管理、供应链管理和去中心化金融等领域。

去中心化

1.区块链网络由多个独立的节点组成,没有单一中心机构控制,避免了单点故障风险。

2.去中心化架构增强了区块链的鲁棒性和抗审查性,即使部分节点出现故障或受到攻击,也不会影响整体网络的稳定性。

3.去中心化促进了区块链生态系统的开放性,鼓励创新和多元化。

不可篡改性

1.区块链上的数据一旦写入账本,就难以被修改或删除,确保了数据的持久性、完整性和可追溯性。

4.交易的不可逆性防止欺诈和恶意活动,增强了网络的安全性和信任度。

5.不可篡改性为数字身份管理、数字资产保障和电子证据保全提供了新的解决方案。

可扩展性和效率

1.区块链技术正在不断发展,以解决可扩展性和效率问题,提高交易处理速度和减少网络拥塞。

2.分片、通道和异构链等技术有助于提高区块链的吞吐量和并行处理能力。

3.可扩展性和效率的提升将推动区块链在更大规模和更多应用场景中的普及。区块链的分布式账本特性

区块链是一个去中心化的、分布式的账本,其中交易记录在一个称为区块的链式结构中。分布式账本特性赋予区块链一系列重要的网络安全优势。

不可篡改性

分布式账本的一个关键特性是其不可篡改性。一旦一个交易被添加到区块链中,它就变得永久且不可逆。这是因为:

*分散存储:交易数据存储在多个节点上,而不是中心化的服务器上。这使得黑客即使控制了其中一个节点,也无法篡改整个账本。

*共识机制:区块链使用共识机制,例如工作量证明或权益证明,来验证交易的真实性。这确保了只有经过网络大多数节点验证的交易才会被添加到区块链中。

*时间戳:每个区块都包含一个时间戳,用于记录它的创建日期。这使黑客无法回溯并篡改先前的交易。

透明度

区块链是完全透明的,这意味着所有交易都对网络上的所有节点可见。这种透明度增强了问责制和信任度,因为参与者可以验证交易的真实性和有效性。

抗审查性

由于其分布式本质,区块链具有抗审查性。没有中央权威可以审查或阻止交易。因此,即使政府或其他组织试图限制或禁止某些活动,区块链仍能继续运作。

匿名性(可选)

某些区块链,如比特币,为用户提供匿名性。通过使用加密密钥和地址,交易可以在不透露个人身份信息的情况下进行。然而,重要的是要注意,并非所有区块链都提供匿名性。

效率和成本效益

分布式账本消除了对中间人的需求,从而提高了效率并降低了交易成本。通过自动化流程和减少人为错误,区块链可以简化和加速网络安全流程。

具体应用举例

区块链在网络安全中的分布式账本特性具有广泛的应用,包括:

*身份管理:区块链可以用来安全地存储和管理数字身份,从而防止身份盗窃和网络钓鱼攻击。

*供应链管理:区块链可以跟踪商品和服务的整个供应链,确保透明度和问责制,并防止假冒和篡改。

*网络取证:区块链可以提供不可篡改的审计日志,用于记录网络安全事件,从而简化调查和取证。

*恶意软件检测:区块链可以检测和隔离恶意软件,通过分析交易模式和寻找异常活动来识别可疑行为。

*风险评估:区块链可以整合来自多个来源的数据,以提供全面且实时的网络安全风险评估。第二部分智能合约在安全中的应用关键词关键要点智能合约在网络安全中的应用

1.访问控制和权限管理:

-智能合约可强制执行针对应用程序或网络资源的授权和身份验证规则。

-通过将用户角色和访问权限编码到合约中,可以限制对敏感数据或操作的访问。

2.代码完整性和不可变性:

-智能合约存储在分布式账本上,使其难以被篡改或编辑。

-这确保了合约代码的完整性和不可变性,可防止恶意行为者修改或破坏安全关键功能。

3.自动化安全审计:

-智能合约可自动执行安全审计,例如漏洞扫描和攻击模拟。

-这些合约可以定期运行,主动监视合约中的安全问题并向管理员发出警报。

4.数据加密和隐私保护:

-智能合约可用于加密和保护敏感数据。

-通过使用密码学技术,合约可以确保数据在网络上的机密性、完整性和不可否认性。

5.网络威胁检测和响应:

-智能合约可以部署在网络中以检测异常活动或安全威胁。

-这些合约可以触发自动化响应措施,例如隔离受感染设备或阻止恶意流量。

6.供应链安全:

-智能合约可用于验证产品或服务的来源和真伪。

-通过跟踪供应链中每个环节的交易和记录,可以防止假冒和盗版。智能合约在网络安全中的应用

前言

区块链技术近来受到广泛关注,其去中心化、不可篡改性和透明性等特性使其在网络安全领域具有广阔的应用前景。其中,智能合约作为区块链上的可编程代码,在网络安全中发挥着至关重要的作用。

智能合约

智能合约是一个存储在区块链网络上的自动化合同,它包含一段代码和一组预定条件。当满足这些条件时,合约自动执行。智能合约通常用于管理数字资产、执行交易并促进可信交互。

智能合约在网络安全中的应用

智能合约在网络安全中具有以下应用:

1.访问控制

智能合约可用于实施基于角色的访问控制(RBAC)系统。通过将访问权限编码到智能合约中,只有拥有适当权限的人员才能执行特定操作。这有助于防止未经授权的访问和数据泄露。

2.安全日志和审计

智能合约可作为不可篡改的日志来记录安全事件和事务。通过将安全日志存储在区块链上,可以确保其完整性和可靠性。这有助于审计人员检测和调查安全违规事件。

3.分散式身份管理

智能合约可用于创建和管理分散式身份。通过将身份信息存储在区块链上,用户可以控制自己的个人数据,并防止身份盗用和欺诈。

4.安全多方计算(SMC)

智能合约可用于促进SMC,这是一种使多个参与方在不泄露其输入的情况下共同计算结果的技术。这对于安全和隐私至关重要,因为它可用于执行涉及敏感数据的敏感计算。

5.恶意软件检测和预防

智能合约可用于检测和预防恶意软件。通过分析智能合约代码,可以识别可疑模式和行为,从而防止恶意软件的传播。

6.勒索软件保护

智能合约可用于保护数据免受勒索软件攻击。通过实施时间锁或多重签名机制,即使数据被加密,用户也可以在一定时间内恢复或释放数据。

7.数据完整性保护

智能合约可用于保护数据免受篡改。通过将数据哈希存储在区块链上,可以验证数据的完整性,并检测任何未经授权的更改。

8.软件供应链安全

智能合约可用于确保软件供应链的安全性。通过将软件代码和依赖项存储在区块链上,可以验证软件的真伪,并防止供应链攻击。

9.威胁情报共享

智能合约可用于促进威胁情报的共享。通过在区块链上创建可信的共享平台,安全研究人员和组织可以交换有关安全漏洞和威胁的信息。

10.事件响应自动化

智能合约可用于自动化安全事件响应。通过将响应措施编码到智能合约中,可以快速有效地应对安全事件,从而最大限度地减少损害。

结论

智能合约在网络安全中具有广泛的应用。它们可以增强访问控制、确保日志和审计、简化身份管理、促进SMC、检测和预防恶意软件、保护数据免受勒索软件攻击、维护数据完整性、提高软件供应链安全、促进威胁情报共享并自动化事件响应。随着区块链技术的不断发展,智能合约在网络安全领域的应用还将继续增长。第三部分加密哈希函数和数字签名关键词关键要点加密哈希函数

1.加密哈希函数是一种单向函数,输入任意长度的数据,输出固定长度且唯一的哈希值。

2.哈希值具有不可逆性,无法根据哈希值反推出原始数据。

3.哈希函数保证了数据的完整性,一旦数据被篡改,产生的哈希值将与原始哈希值不一致。

数字签名

1.数字签名是一种密码学技术,用于验证信息的真实性和完整性。

2.发送方使用自己的私钥对消息进行签名,接收方使用发送方的公钥验证签名的真实性。

3.数字签名与加密哈希函数结合使用,提高了网络安全的可靠性,防止消息被伪造或篡改。加密哈希函数

加密哈希函数是一种数学函数,它将任意长度的数据转换为固定长度的哈希值(又称摘要)。这个哈希值是独一无二的,即使对输入数据进行微小的更改,也会产生不同的哈希值。

哈希函数的特性:

*单向性:根据哈希值很难推导出原始数据。

*抗碰撞性:找到具有相同哈希值的两个不同输入数据的概率非常低。

*确定性:给定相同的输入数据,哈希函数始终产生相同的哈希值。

在网络安全中的应用:

*数据完整性验证:通过比较哈希值,可以验证数据是否在传输或存储过程中未被篡改。

*密码存储:密码以哈希值的形式存储,而不是明文形式,以防止攻击者访问明文密码。

*消息认证:数字签名中使用哈希函数来认证消息的真实性和完整性。

数字签名

数字签名是一种加密技术,它允许验证数字消息的真实性和完整性。通过使用私钥加密哈希值来创建签名,并使用公钥解密签名来验证消息。

数字签名的组成:

*私钥:用于生成签名的密钥。

*公钥:用于验证签名的密钥。

*哈希算法:用于对消息进行哈希的算法。

*签名:用私钥加密消息哈希值生成的数字。

数字签名的过程:

1.使用哈希算法对消息进行哈希。

2.使用私钥加密哈希值,生成签名。

3.将签名与消息一起发送给接收者。

数字签名的验证:

1.使用公钥解密签名,获取消息哈希值。

2.使用哈希算法对消息进行哈希,得到新的哈希值。

3.比较解出的哈希值和新的哈希值,如果相同则验证成功。

在网络安全中的应用:

*消息认证:确保消息来自声称的发送者,并且未被篡改。

*代码签名:验证软件代码的真实性和完整性。

*电子邮件签名:验证电子邮件的真实性和完整性,并防止电子邮件欺诈。第四部分区块链共识机制与网络安全关键词关键要点区块链共识机制与网络安全

1.去中心化决策:区块链采用共识机制,避免单点故障,使决策权分布在网络中,提高对网络攻击的抵御能力。

2.数据不可篡改:共识机制确保数据写入区块链后不可更改,从而防止恶意行为者篡改网络记录,增强数据的完整性和可靠性。

3.匿名性保障:许多共识机制采用匿名机制,保护参与者的身份,避免攻击者追踪和攻击网络成员。

工作量证明(PoW)

1.计算密集型验证:PoW要求矿工通过解决复杂的计算难题来验证交易,确保网络的安全并防止恶意行为者控制网络。

2.高能耗:PoW算法需要消耗大量电力,对环境造成负面影响,并可能成为网络攻击者的目标。

3.可扩展性挑战:随着网络规模的扩大,PoW可能无法满足高交易量和快速确认的需求,限制了网络的可扩展性。

权益证明(PoS)

1.持币参与验证:PoS机制允许拥有特定数量代币的持币者成为验证者,参与区块验证和达成共识。

2.能源效率:PoS消耗的能源比PoW少得多,因为它不依赖于计算能力,而是基于持币数量。

3.可扩展性增强:PoS可以处理更多的交易,因为验证不需要解决复杂的计算难题,提高了网络的可扩展性。

委托权益证明(DPoS)

1.选民委派验证:DPoS允许代币持有者将投票权委派给代表,这些代表作为验证者参与区块验证。

2.高效率:DPoS由于采用了选民委任制度,而具有较高的验证效率和快速的共识达成时间。

3.中心化风险:DPoS可能导致少数验证者控制网络,存在中心化风险,影响网络的安全性。

实用拜占庭容错(pBFT)

1.拜占庭容错:pBFT可以容忍一定数量的拜占庭节点(表现出恶意或故障的节点),确保网络即使在存在恶意行为下也能正常运作。

2.高性能:pBFT采用确定性共识机制,可以达到高吞吐量和快速确认时间,适合需要高性能的场景。

3.有限节点:pBFT通常适用于节点数量有限的网络,因为随着节点数量的增加,共识达成的时间和资源消耗都会增加。区块链共识机制与网络安全

共识机制是区块链技术中不可或缺的一部分,它确保不同参与者在分布式网络中达成一致,并就交易记录达成共识。在网络安全领域,共识机制发挥着至关重要的作用,因为它有助于防止恶意的参与者破坏网络或操纵交易。

工作量证明(PoW)

PoW是比特币和其他加密货币网络中使用的最常见的共识机制。在PoW机制中,矿工通过解决复杂的数学问题来竞争添加新交易到区块链的权利。第一个解决问题的矿工获得奖励,并将其块添加到区块链中。

PoW的安全性源于其计算密集型本质。攻击者需要控制超过51%的网络算力才能双重花费或操纵交易。这对于大多数攻击者来说在计算和成本方面都是不可行的。

权益证明(PoS)

PoS是一种替代PoW的共识机制。在PoS机制中,矿工根据他们持有的加密货币数量来验证交易。持币最多的矿工更有可能被选择验证交易块。

PoS比PoW更节能,因为它不需要矿工投入大量计算资源。然而,它可能更中心化,因为持币最多的矿工拥有更大的影响力。

委托权益证明(DPoS)

DPoS是一种PoS的变体,旨在提高效率和可扩展性。在DPoS机制中,代币持有者选举一组委托人来代表他们验证交易块。委托人获得奖励,但他们也对确保网络安全负责。

DPoS比PoS更集中化,因为它依赖于一组相对较小的委托人。然而,它也更快速、更高效,这使其适用于各种应用程序。

其他共识机制

除了PoW、PoS和DPoS之外,还有许多其他共识机制可用于区块链网络。这些包括:

*拜占庭容错(BFT):BFT机制可以容忍网络中一定数量的恶意节点。它在需要高安全性和可靠性的应用程序中很受欢迎。

*实用拜占庭容错(PBFT):PBFT是一种BFT机制,它被认为是BFT协议中最简单的实现。它已用于各种区块链网络中。

*证明权益和时间(PoST):PoST是一种共识机制,它结合了PoS和时间延迟的概念。它旨在提高PoS的安全性,同时保持其效率。

共识机制对网络安全的影响

共识机制在维护区块链网络的安全性方面发挥着至关重要的作用。通过确保不同参与者就交易记录达成一致,共识机制有助于防止以下攻击:

*双重花费攻击:这种攻击涉及使用同一笔资金进行多次交易。共识机制确保每个交易只能添加到区块链一次,从而防止双重花费。

*51%攻击:这种攻击涉及控制超过51%的网络算力或持币量。通过控制大多数网络,攻击者可以操纵交易或双重花费资金。共识机制通过使双重花费代价高昂来减少51%攻击的可能性。

*女巫攻击:这种攻击涉及创建多个节点或账户来操纵共识机制。共识机制通过要求每个节点或账户拥有独特的标识符来防止女巫攻击。

结论

区块链共识机制是维护区块链网络安全至关重要的基础。不同的共识机制具有不同的优点和缺点,适用于不同的应用程序。通过选择最合适的共识机制,区块链网络可以最大限度地提高其安全性,防止各种类型的攻击。第五部分去中心化网络的抗攻击能力关键词关键要点【分布式架构的弹性抵御】

1.区块链网络中的节点分散在全球各地,分布式架构使得攻击者无法集中攻击单个节点或服务器。

2.攻击者需要同时破坏大量节点才能对网络造成影响,而分布式网络的冗余性和容错性使其能够承受大量的攻击。

3.即使个别节点受到攻击或发生故障,网络其余部分仍能继续正常运作,保持数据的完整性和服务的可用性。

【共识机制的防篡改】

去中心化网络的抗攻击能力

区块链技术的核心特征之一是去中心化,它分散了网络控制权,提高了对网络攻击的抗性。去中心化网络具有以下优势:

#分布式数据存储

区块链将数据存储在分布在不同地理位置和所有者手中的节点网络上。这与集中式系统形成对比,后者将数据存储在一个中央位置。分散式存储使攻击者难以破坏或操纵整个网络,因为他们需要同时攻击多个节点才能获得成功。

#共识机制

区块链依赖于共识机制来验证交易和更新区块链。这些机制,如工作量证明或权益证明,确保网络中的大多数节点就区块链状态达成一致。这使攻击者难以在网络中传播虚假信息或篡改数据,因为他们需要控制大多数节点才能这样做。

#匿名性和伪匿名性

区块链网络通常允许用户匿名或伪匿名地参与。这使得攻击者难以针对特定个人或组织发动攻击。匿名和伪匿名性可降低网络受到社会工程攻击或DDoS攻击的风险。

#网络弹性

去中心化网络的分布式性和共识机制使其高度弹性,可以承受针对单个节点或部分网络的攻击。如果某个节点受到攻击或脱机,网络可以继续运行,因为其他节点可以接管被攻击的节点的功能。

#数据完整性

区块链使用密码学技术来确保交易和数据的完整性。一旦记录在区块链上,交易就无法更改或删除。这使得攻击者难以对网络上的数据进行篡改或伪造交易。

#具体示例

*Bitcoin网络:Bitcoin是区块链技术的先驱,其分布式共识机制和网络弹性使其成为历史上最成功的加密货币之一。在2011年和2018年遭受重大DDoS攻击后,网络继续平稳运行。

*以太坊区块链:以太坊是一个去中心化的平台,用于开发智能合约和其他分布式应用程序。其分布式数据存储和匿名性使其成为抵御网络攻击的理想场所。

*分布式自治组织(DAO):DAO是在区块链上运行的去中心化组织。其分散的治理结构和匿名参与使其难以受到网络攻击。

#结论

去中心化网络的抗攻击能力是区块链技术的一个关键优势。通过分散数据存储、共识机制、匿名性和伪匿名性、网络弹性以及数据完整性,区块链网络可以抵御各种网络攻击,使其成为网络安全和分布式应用的可靠平台。第六部分区块链溯源与取证关键词关键要点【区块链溯源】

1.区块链不可篡改和透明的特性,使得数据记录和交易难以被伪造或篡改,为网络安全溯源提供了可靠的基础。

2.每个区块中包含时间戳和哈希值,形成时间链,可追溯数字资产或数据的来源和流向,方便取证调查。

3.利用智能合约,可以自动触发溯源流程,当特定条件满足时自动记录和存储数据,增强溯源效率。

【区块链取证】

区块链溯源与取证

区块链技术通过其不可篡改、透明性和分布式特性,为网络安全溯源和取证提供了强大的基础。

溯源

*数据不可篡改:区块链上的数据一旦被记录,就无法被修改或删除,确保了数据的完整性和真实性。

*透明性:所有交易和交互记录都在公共分类账上,任何人都可以查看和审计。

*追溯性:可以通过区块链追溯每个交易或事件到其来源,从而建立清晰的审计轨迹。

取证

*证据收集:区块链上的数据为取证分析提供了宝贵的证据,例如交易记录、日志文件和智能合约。

*证据验证:区块链的分布式特性和共识机制确保了证据的真实性和完整性。

*透明度:调查人员可以透明地访问区块链数据,增强对证据的信任和可信度。

用例

*供应链管理:区块链溯源可跟踪产品的来源、生产和运输,帮助识别假冒产品并确保产品质量。

*医疗保健:区块链溯源可记录患者病历、药物开具和治疗记录,促进透明性和提高患者安全。

*金融服务:区块链溯源可跟踪资金流向、识别洗钱和非法活动,增强反欺诈措施。

*数字取证:区块链取证可为网络攻击、数据泄露和勒索软件事件提供不可篡改的证据。

*知识产权保护:区块链溯源可证明数字资产的出处和所有权,帮助防止盗版和侵权行为。

优势

*不可篡改性:区块链技术确保了数据的完整性和真实性。

*透明性:所有交易和交互都公开记录,增强了可追溯性和信任度。

*自动化:区块链自动记录和存储数据,简化了取证和溯源流程。

*成本效益:区块链分布式架构消除了中间人的需要,降低了取证和溯源的成本。

局限性

*隐私问题:区块链的透明性可能会影响个人隐私,需要采取适当的隐私保护措施。

*可扩展性挑战:随着区块链网络上交易量的增加,可扩展性可能会限制其在某些用例中的应用。

*监管障碍:区块链技术在网络安全中的应用需要清晰的监管框架,以确保合规性和可信度。

结论

区块链技术在网络安全溯源和取证中具有巨大的潜力。其不可篡改性、透明性和分布式特性提供了可靠的证据基础,并增强了审计、调查和欺诈检测的能力。通过解决隐私问题、可扩展性挑战和监管障碍,区块链技术有望在保护网络安全和维护数字化世界信任方面发挥至关重要的作用。第七部分区块链在数据安全中的作用关键词关键要点区块链在数据完整性保护中的作用

1.不可篡改性:区块链使用加密散列函数创建数据块,使得任何更改都会导致散列值的改变,从而确保数据在传输和存储过程中不被篡改。

2.分布式存储:数据分散存储在多个节点上,而不是中央服务器,消除了单点故障风险,确保数据的持续可用性。

3.审计跟踪:每个事务在区块链中都有一个唯一的哈希值,形成一个不可变的审计跟踪,允许对数据更改和访问进行追溯和验证。

区块链在数据隐私保护中的作用

1.加密:区块链中的数据可以通过密码学保护,防止未经授权的访问,确保数据机密性。

2.匿名性:区块链允许用户匿名进行交易,保护其个人身份和其他敏感信息,避免数据泄露和身份窃取。

3.数据最小化:区块链可以实现数据最小化,只存储交易所需的数据,减少个人可识别信息的收集和存储,降低数据违规风险。区块链在数据安全中的作用

一、概述

区块链技术是一种分布式、去中心化的账本系统,具有不可篡改、透明度高和安全性强的特点。在数据安全领域,区块链被广泛应用于存储、传输和保护敏感数据。

二、不可篡改性

区块链记录的数据一旦被写入,就无法被篡改或删除。这是因为每个区块都包含前一个区块的哈希值,形成了一条不可分割的链。如果攻击者尝试修改某个区块,必须修改链中所有后续区块,这在计算上是不可行的。

三、透明度

区块链账本是公开透明的,任何人都可以查看交易记录。这提供了数据安全性的审计跟踪,有助于防止数据泄露、篡改或欺诈。

四、分布式存储

区块链数据存储在分布式网络中的多个节点上,而不是集中存储在单个服务器上。这种分布式存储机制提高了数据的可用性和可靠性,防止数据丢失或损坏。

五、加密和访问控制

区块链技术可以使用加密算法来保护数据隐私,只有授权用户才能访问敏感数据。此外,区块链还可以实现细粒度的访问控制,允许不同用户访问不同级别的信息。

六、具体应用

区块链在数据安全方面的具体应用包括:

*身份管理:存储和管理身份凭证,防止身份盗窃和欺诈。

*医疗保健:保护患者健康记录,提高数据隐私和安全性。

*供应链管理:跟踪商品流转,防止商品造假和篡改。

*金融服务:保护交易记录和客户数据,提升金融体系的信任度。

*网络安全:检测和防止网络攻击,如分布式拒绝服务(DDoS)、网络钓鱼和勒索软件。

七、挑战和机遇

虽然区块链在数据安全方面具有巨大潜力,但也存在以下挑战:

*可扩展性:随着数据量的增长,区块链账本可能变得庞大且难以管理。

*性能:区块链交易确认时间可能相对较长,影响实用性。

*监管:各国对于区块链技术的监管仍处于初期阶段,存在法律和合规风险。

展望

尽管存在挑战,区块链技术在数据安全领域的前景仍然广阔。随着可扩展性、性能和监管框架的不断完善,区块链将在保护数据隐私、防止欺诈和增强网络安全方面发挥越来越重要的作用。第八部分区块链与身份认证关键词关键要点区块链与身

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