清华大学：2023基于分布式信任基础设施的新一代互联网体系结构白皮书_39页_1mb

分布式信任基础设施：构建新一代网络安全体系结构的关键技术与应用

白皮书核心观点
基于区块链技术的分布式信任基础设施旨在为互联网体系结构提供“信任平面”，解决当前开放网络环境下的信任缺失问题，支撑真实可信网络应用的构建。

技术架构
分布式信任基础设施主要包括四个核心模块：

1. 分布式共识基础设施：实现去中心化节点间的安全高效共识，例如抗链路错误的拜占庭容错共识和高性能分片技术；
2. 真实存储基础设施：通过链上链下协同存储，实现海量数据的可信记录与验证，例如可认证数据结构（ADS）与链下存储结合；
3. 真实计算基础设施：结合智能合约、可信执行环境（TEE）等技术实现分布式可信计算，例如蚂蚁链TECC协议；
4. 分布式数字身份基础设施：提供去中心化的身份认证与密钥管理，例如去中心化域名系统（Namecoin）和可验证凭证（VC）。

典型应用场景

1. 层次化域间源地址验证（SAVA）：采用时间同步状态机生成加密标签，验证自治域间的IP源地址真实性，支持IPv4/IPv6兼容，具备低开销与高可靠性；
2. 轻量级转发路径验证（MASK）：通过动态密钥共享与概率性标识加密，检测数据包篡改、丢弃和重放攻击，在Barefoot硬件上实现43纳秒处理延迟，显著优于同类方案。

主要挑战

• 稳定性问题：需提升共识算法的链路容错能力，避免DDoS攻击导致的拒绝服务；
• 安全隐私风险：共识节点间通信可能暴露隐私，需结合零知识证明等技术保护数据；
• 可扩展性瓶颈：海量节点与数据存储需求与区块链去中心化存储能力存在矛盾，需优化存储与计算模式。

标准化与部署建议
倡议加速分布式信任基础设施的标准化进程，推动产学研协同攻关关键技术，并通过测试网络验证方案可行性，探索金融、元宇宙等更广泛应用场景。

结论
分布式信任基础设施通过区块链技术创新，构建可信网络协议栈，可为解决传统互联网信任缺失提供根本性解决方案，推动新一代安全可信互联网体系的演进。