基于區(qū)塊鏈技術(shù)的MTC電子發(fā)票平臺安全性分析

一、引言

隨著移動支付的迅猛發(fā)展，高速公路不停車收費系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。在MTC環(huán)境下開具電子發(fā)票成為大勢所趨。由于電子發(fā)票涉及支付、開票等環(huán)節(jié)，其安全性和真實性備受關(guān)注。傳統(tǒng)電子發(fā)票系統(tǒng)采用中心化架構(gòu)，存在數(shù)據(jù)篡改、信息泄露、單點故障等安全隱患。區(qū)塊鏈作為一種去中心化、防篡改、可追溯的分布式賬本技術(shù)，在構(gòu)建安全可信的電子發(fā)票體系中有著廣闊的應(yīng)用前景。

二、MTC電子發(fā)票平臺面臨的安全挑戰(zhàn)

MTC電子發(fā)票平臺作為一個新興的電子票據(jù)系統(tǒng)，在為用戶提供便利的同時也面臨著許多安全挑戰(zhàn)。由于電子發(fā)票是虛擬形式存在的，電子發(fā)票很容易被偽造或篡改，因此需要采取有效的技術(shù)手段來確保發(fā)票確實是由指定的合法機構(gòu)簽發(fā)，防止發(fā)生欺詐行為。常見的做法是使用數(shù)字簽名技術(shù)對發(fā)票進行簽名認(rèn)證。發(fā)票數(shù)據(jù)的完整性不容忽視。發(fā)票上的金額、稅率等信息一旦被惡意篡改，將直接影響納稅計算，引發(fā)糾紛。在發(fā)票的傳輸和存儲過程中，必須保證數(shù)據(jù)的完整性，防止被非法修改或損壞，利用哈希值校驗、數(shù)字簽名等密碼學(xué)技術(shù)。發(fā)票包含購買方和銷售方的隱私信息，如何保護這些隱私信息的安全也是一大挑戰(zhàn)。通常的做法是對隱私數(shù)據(jù)進行加密，只有經(jīng)過適當(dāng)授權(quán)才能訪問，從而最大限度地避免隱私泄露。電子發(fā)票與紙質(zhì)發(fā)票相比，其查驗過程更加依賴技術(shù)手段，需要為納稅人和稅務(wù)機關(guān)提供安全可靠的查驗渠道，確保發(fā)票信息可追溯和查詢。同時，防范惡意查詢等行為。MTC電子發(fā)票平臺的建設(shè)需要綜合運用多種密碼學(xué)技術(shù)和安全策略，全方位保障發(fā)票真實性、完整性、隱私性，并提供便利有效的查驗機制，才能獲得用戶的信任，保證系統(tǒng)的順利運行。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)概述

（一）區(qū)塊鏈的基本原理

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的分布式賬本技術(shù)，通過使用密碼學(xué)算法進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸和存儲。它由一系列按照時間順序連接起來的區(qū)塊組成，每個區(qū)塊中都包含經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點共識驗證過的有效數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈沒有中心節(jié)點，所有的數(shù)據(jù)都由網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點共同維護和存儲，形成了真正的分布式賬本。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧嗣艽a學(xué)算法，一旦數(shù)據(jù)被寫入，就無法被任何單個節(jié)點或者中心機構(gòu)進行篡改和偽造，從而保證了數(shù)據(jù)的不可更改性和不可偽造性。

（二）區(qū)塊鏈的主要特征

區(qū)塊鏈采用去中心化的設(shè)計，沒有任何中心節(jié)點掌控整個系統(tǒng)，所有節(jié)點均為平等關(guān)系，從根本上避免了中心化系統(tǒng)存在的單點故障風(fēng)險。區(qū)塊鏈通過密碼學(xué)機制如哈希算法、數(shù)字簽名等保證了鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性，任何對區(qū)塊數(shù)據(jù)的修改都將被網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點發(fā)現(xiàn)和拒絕，有效保證了數(shù)據(jù)的完整性和真實性。而且，區(qū)塊鏈上的所有數(shù)據(jù)都帶有精確的時間戳記錄，形成了一條不可被偽造的審計鏈，使得數(shù)據(jù)在未來的任意時間點都是可追溯和可查詢的，為相關(guān)審計工作提供了重要保障。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還具備智能合約編程的特性，通過在區(qū)塊鏈上部署自動化執(zhí)行的程序代碼，嵌入規(guī)則約束，實現(xiàn)對鏈上數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的精細(xì)化控制，提高了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可編程性和自動化程度。

（三）區(qū)塊鏈在電子發(fā)票中的應(yīng)用優(yōu)勢

區(qū)塊鏈技術(shù)天生具備安全可信、分布式存儲、可追溯查詢等特性，非常適合應(yīng)用于電子發(fā)票領(lǐng)域。區(qū)塊鏈有效保證電子發(fā)票的真實性和防偽性；基于區(qū)塊鏈的分布式賬本可永久保存發(fā)票記錄，并隨時可供查詢；智能合約可實現(xiàn)自動開票等，提高發(fā)票處理效率。

四、基于區(qū)塊鏈的MTC電子發(fā)票平臺設(shè)計

在發(fā)票開具環(huán)節(jié)，利用區(qū)塊鏈的智能合約功能自動化開票流程（見圖1）。當(dāng)交易發(fā)生后，智能合約會自動根據(jù)約定的規(guī)則生成電子發(fā)票，并將發(fā)票數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈賬本。使用區(qū)塊鏈上的共識算法，確保各節(jié)點對發(fā)票數(shù)據(jù)達(dá)成一致，保證了發(fā)票數(shù)據(jù)的真實性和不可篡改性。電子發(fā)票的存儲和查詢充分利用了區(qū)塊鏈分布式賬本的特點。所有已開具的發(fā)票數(shù)據(jù)都會復(fù)制存儲在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，形成分布式存儲，提高數(shù)據(jù)的可靠性和容錯性。納稅人在任意節(jié)點查詢發(fā)票記錄，由于區(qū)塊鏈的加密和時間戳特性，發(fā)票記錄都是可追溯和可審計的。

為保護發(fā)票隱私數(shù)據(jù)安全，在區(qū)塊鏈上建立基于密鑰的訪問控制機制。對于發(fā)票中的隱私字段，使用加密算法進行加密保護，只有擁有相應(yīng)私鑰的授權(quán)方才能解密獲取數(shù)據(jù)，有效防止隱私泄露。此外，針對跨機構(gòu)的復(fù)雜發(fā)票場景，區(qū)塊鏈技術(shù)也可以提供支持。不同機構(gòu)作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，通過共識實現(xiàn)發(fā)票信息的可信交互和共享，有助于打破數(shù)據(jù)孤島。

五、區(qū)塊鏈提升MTC電子發(fā)票平臺安全性分析

（一）提高發(fā)票數(shù)據(jù)真實性和防偽能力

在基于區(qū)塊鏈的電子發(fā)票平臺中，每一張發(fā)票數(shù)據(jù)都會通過復(fù)雜的加密算法打包進區(qū)塊，再通過分布式節(jié)點共識的方式永久寫入?yún)^(qū)塊鏈賬本。由于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可篡改性，一旦寫入就無法被任何人修改或偽造，從根本上保證了發(fā)票數(shù)據(jù)的真實可信。區(qū)塊鏈上的時間戳機制也為每張發(fā)票提供了可靠的時間證明。

（二）增強發(fā)票信息完整性保護

傳統(tǒng)的發(fā)票系統(tǒng)易受中間人攻擊、數(shù)據(jù)丟失等威脅，發(fā)票信息的完整性無法得到很好保障。而區(qū)塊鏈通過分布式賬本和加密技術(shù)，能夠確保發(fā)票數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中不被竊取或損壞。即使攻擊者試圖修改數(shù)據(jù)，由于區(qū)塊鏈的密碼學(xué)原理，其他節(jié)點也會立即檢測到異常，從而維護發(fā)票信息的完整性。

（三）實現(xiàn)發(fā)票隱私數(shù)據(jù)保護

發(fā)票中包含很多隱私信息，如果不加保護就直接寫入?yún)^(qū)塊鏈，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的隱私泄露風(fēng)險。區(qū)塊鏈可通過多種加密方案對隱私數(shù)據(jù)進行保護，如使用零知識證明技術(shù)對數(shù)據(jù)進行匿名化處理，或采用可信硬件等方式實現(xiàn)隱私計算。只有獲得授權(quán)的參與方才能解密獲取相關(guān)信息。

（四）提供發(fā)票追溯查詢機制

基于區(qū)塊鏈，所有已開具的發(fā)票都會被分布式存儲并形成一條完整的審計鏈條。通過這條鏈條，相關(guān)方可隨時查詢發(fā)票流轉(zhuǎn)全過程，核查其真實性。與此同時，區(qū)塊鏈上的時間戳和加密機制保證了查詢結(jié)果不可偽造，從而為稅務(wù)部門的發(fā)票審計提供了技術(shù)支持。

六、結(jié)語

基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建MTC電子發(fā)票平臺，通過發(fā)票上鏈、共識存證、隱私保護、可信驗真等機制，能夠全面提升電子發(fā)票的安全性。區(qū)塊鏈有望破解傳統(tǒng)電子發(fā)票系統(tǒng)的諸多安全困境，為電子發(fā)票平臺安全保駕護航。未來，隨著區(qū)塊鏈與密碼學(xué)、人工智能等技術(shù)的融合創(chuàng)新，MTC電子發(fā)票平臺將實現(xiàn)更高水平的安全、更廣泛的互信。這對于優(yōu)化營商環(huán)境、促進數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展具有積極意義。

作者單位：洪斌 浙江高速公路智能收費運營服務(wù)有限公司；鄭清照 杭州今日頭條科技有限公司