區(qū)塊鏈講解上課講義課件

1、一、區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?？二、區(qū)塊鏈特征三、區(qū)塊鏈技術(shù)涉及關(guān)鍵點(diǎn)四、三大核心問題五、區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)六、區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)七、區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和未來一、區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?？?） 數(shù)據(jù)角度：一種幾乎不可能被更改的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。 “分布式”特點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)：存儲(chǔ)在所有參與記錄數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)中，并非集中存儲(chǔ)在中心化的機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中。2、數(shù)據(jù)的分布式記錄：系統(tǒng)參與者共同維護(hù)。（3）技術(shù)角度：多種現(xiàn)有技術(shù)整合（如加密算法、P2P文件傳輸）。 這些技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)以新的結(jié)構(gòu)組合在一起，形成一種新的數(shù)據(jù)記錄、傳遞、存儲(chǔ)與呈現(xiàn)的方式。 結(jié)論：區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N把區(qū)塊以鏈的方式組合在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它適合存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的、有先后關(guān)系的、

2、能在系統(tǒng)內(nèi)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，用密碼學(xué)保證了數(shù)據(jù)的不可篡改和不可偽造。它能夠使參與者對(duì)全網(wǎng)交易記錄的事件順序和當(dāng)前狀態(tài)建立共識(shí)。二、區(qū)塊鏈特征（1） 開放、共識(shí)：任何人都可以參與到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，每一臺(tái)設(shè)備都能作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都允許獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝。節(jié)點(diǎn)間基于一套共識(shí)機(jī)制，通過競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算共同維護(hù)整個(gè)區(qū)塊鏈。任一節(jié)點(diǎn)失效，其余節(jié)點(diǎn)仍能正常工作。（2） 去中心、去信任：區(qū)塊鏈由眾多節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)，不存在中心化的設(shè)備和管理機(jī)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)交換通過數(shù)字簽名技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，無需互相信任，只要按照系統(tǒng)既定的規(guī)則進(jìn)行，節(jié)點(diǎn)之間不能也無法欺騙其它節(jié)點(diǎn)。（3） 交易透明、雙方匿名：區(qū)塊鏈的運(yùn)行規(guī)則

3、是公開透明的，所有的數(shù)據(jù)信息也是公開的，因此每一筆交易都對(duì)所有節(jié)點(diǎn)可見。由于節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間是去信任的，因此節(jié)點(diǎn)之間無需公開身份，每個(gè)參與的節(jié)點(diǎn)都是匿名的。（4） 不可篡改、可追溯：?jiǎn)蝹€(gè)甚至多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改無法影響其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，除非能控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中超過51%的節(jié)點(diǎn)同時(shí)修改，這幾乎不可能發(fā)生。區(qū)塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學(xué)方法與相鄰兩個(gè)區(qū)塊串聯(lián)，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生。三、區(qū)塊鏈技術(shù)涉及關(guān)鍵點(diǎn)（1）去中心化（2）去信任（3）集體維護(hù)（4）可靠數(shù)據(jù)庫(kù)（5）時(shí)間戳（6）非對(duì)稱加密四、三大核心問題 問題一：如何建立一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)，使得該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠存儲(chǔ)下海量的信息，同時(shí)又能夠在

4、沒有中心化結(jié)構(gòu)的體系下保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性？ 問題二：如何記錄并存儲(chǔ)下這個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)，使得即便參與數(shù)據(jù)記錄的某些節(jié)點(diǎn)崩潰，我們?nèi)匀荒鼙ＷC整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與信息完備？ 問題三：如何使這個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)且完整存儲(chǔ)下來的數(shù)據(jù)庫(kù)變得可信賴，使得我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)無實(shí)名背景下防止詐騙？五、區(qū)塊鏈四大核心技術(shù) （1）核心技術(shù)1：區(qū)塊+鏈 對(duì)于問題一，區(qū)塊鏈解決辦法是： 將數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，把數(shù)據(jù)分成不同的區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊通過特定的信息鏈接到上一區(qū)塊的后面，前后順連來呈現(xiàn)一套完整的數(shù)據(jù)。 區(qū)塊結(jié)構(gòu)：塊頭+塊身塊頭：用于鏈接到前面的塊，為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)提供完整性的保證。塊身：包含經(jīng)過驗(yàn)證的、塊創(chuàng)建過程中發(fā)生的價(jià)值交換

5、的所有記錄。 區(qū)塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）保證數(shù)據(jù)庫(kù)完整性：每一個(gè)區(qū)塊上記錄的交易是上一個(gè)區(qū)塊形成之后、到該區(qū)塊被創(chuàng)建前發(fā)生的所有價(jià)值交換活動(dòng)。（2）保證數(shù)據(jù)庫(kù)的嚴(yán)謹(jǐn)性（無法被篡改）：在絕大多數(shù)情況下，新區(qū)塊完成后被加入到區(qū)塊鏈的最后，此區(qū)塊的數(shù)據(jù)記錄就再也不能改變或刪除?！皡^(qū)塊+鏈”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：區(qū)塊（完整歷史）+ 鏈（完全驗(yàn)證）分布式冗余鏈表 區(qū)塊鏈：以比特幣為例 （2）核心技術(shù)2：分布式結(jié)構(gòu)開源的、去中心化的協(xié)議 問題二解決辦法：區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓每一個(gè)參與數(shù)據(jù)交易的節(jié)點(diǎn)都記錄并存儲(chǔ)下所有的數(shù)據(jù)。 1、如何讓所有節(jié)點(diǎn)都能參與記錄，區(qū)塊鏈解決辦法是： 構(gòu)建一整套協(xié)議機(jī)制，讓全網(wǎng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在參與記錄

6、的同時(shí)也來驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄結(jié)果的正確性。只有當(dāng)全網(wǎng)大部分節(jié)點(diǎn)（或甚至所有節(jié)點(diǎn)）都同時(shí)認(rèn)為這個(gè)記錄正確時(shí)，或者所有參與記錄的節(jié)點(diǎn)都比對(duì)結(jié)果一致通過后，記錄的真實(shí)性才能得到全網(wǎng)認(rèn)可，記錄數(shù)據(jù)才允許被寫入?yún)^(qū)塊中。 2、如何存儲(chǔ)“區(qū)塊鏈”嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)庫(kù)，區(qū)塊鏈解決辦法是： 構(gòu)建一個(gè)分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)更新并存放于所有參與記錄的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中。 區(qū)塊鏈中每一筆新交易的傳播都采用分布式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)P2P網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，消息由單個(gè)節(jié)點(diǎn)被直接發(fā)送給全網(wǎng)其他所有的節(jié)點(diǎn)。 （3）核心技術(shù)3：非對(duì)稱加密算法 區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)，所有權(quán)驗(yàn)證機(jī)制的基礎(chǔ)是非對(duì)稱加密算法。 1、保證信息的真實(shí)性：加密時(shí)的密碼（公

7、鑰）全網(wǎng)公開可見，參與者都可用自己的公鑰加密一段信息。 2、保證信息的安全性：解密時(shí)的密碼（私鑰）只有信息擁有者才知道，被加密過的信息只有擁有相應(yīng)私鑰的人才能夠解密。 （4）核心技術(shù)4：腳本 腳本一種可編程的智能合約。在區(qū)塊鏈去中心化的環(huán)境下，所有協(xié)議都需要提前取得共識(shí)，那腳本的引入不可或缺。優(yōu)點(diǎn)：1、可以靈活改變花費(fèi)掉存留價(jià)值的條件；2、可以靈活的在發(fā)送價(jià)值時(shí)附加一些價(jià)值再轉(zhuǎn)移的條件。 六、區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)6、1區(qū)塊鏈價(jià)值： 6、2主要應(yīng)用領(lǐng)域： 金融：（1）減少中間環(huán)節(jié)，降低交易成本，提高交易效率，簡(jiǎn)化大量手工金融服務(wù)流程；（2）提升數(shù)據(jù)安全性。交易時(shí)間長(zhǎng)、過程繁瑣區(qū)塊鏈：方便、快捷 公益：

8、（1）項(xiàng)目捐贈(zèng)情況公開透明；（2）善款用途可持續(xù)追蹤。公眾捐贈(zèng)慈善機(jī)構(gòu)公開、公正區(qū)塊鏈 政府稅收監(jiān)管：（1）交易數(shù)據(jù)與發(fā)票擁有公開、透明以及可追 蹤性； （2）減少因?yàn)槿斯な韬龆鴮?dǎo)致錯(cuò)開發(fā)票的情況。傳統(tǒng)情況：虛開大額發(fā)票，偽造虛假交易發(fā)票 能源管理：（1）交易整個(gè)流程不需要人參與； （2）數(shù)據(jù)可信； （3）隨時(shí)交易，瞬間完成； （4）記錄所有交易過程，無法篡改。 游戲：（1）玩家行為可追溯，區(qū)塊鏈證明減少糾紛； （2）杜絕游戲商惡意刷量，真實(shí)體現(xiàn)游戲內(nèi)在價(jià)值。傳統(tǒng)情況：游戲玩家可能存在作弊行為，游戲商刷量制造火爆假象。 旅游：（1）消費(fèi)款項(xiàng)透明，保險(xiǎn)款項(xiàng)可以自由選擇，避免旅行社欺騙消費(fèi)者，出現(xiàn)

9、額外收費(fèi)的情況；（2）導(dǎo)游信息記錄在鏈，根除宰客行為。游客區(qū)塊鏈?zhǔn)召M(fèi)合理，項(xiàng)目明確 旅游：（1）不需要第三方代理，價(jià)格公開透明，避免商業(yè)欺詐。游客貨幣區(qū)塊鏈平臺(tái)證照預(yù)定保險(xiǎn)第三方商戶 醫(yī)療：（1）使得病例數(shù)據(jù)真正的掌握者是患者自己，而不是某個(gè)醫(yī)院或第三方機(jī)構(gòu)，提高隱私性。（2）方便病人可以跨醫(yī)院就醫(yī)，并且可以做健康規(guī)劃。 創(chuàng)建 & 記錄 讀取 研究 & 更新 總結(jié)醫(yī)院A醫(yī)院B 供應(yīng)鏈：（1）查看貨物的來源地，并且跟蹤物流信息，防止造假。原材料制造商貿(mào)易商核心生產(chǎn)商銷售商共享賬本：訂單信息、發(fā)貨信息、物流倉(cāng)庫(kù)、發(fā)票、融資放款、付款到賬區(qū)塊鏈 七、區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和未來7、1區(qū)塊鏈應(yīng)用面臨的問題

10、： 區(qū)塊鏈相關(guān)落地的應(yīng)用少，除了比特幣外，很難看到殺手級(jí)應(yīng)用，更多是停留在技術(shù)理論層面。共識(shí)機(jī)制POW：消耗資源、共識(shí)周期長(zhǎng)POS：需要挖礦、容易分叉成多條鏈、安全性待驗(yàn)證DPOS：依賴代幣、安全性待驗(yàn)證智能合約智能合約不夠智能智能合約不夠安全門檻高，穩(wěn)定安全的合約少系統(tǒng)性能單位時(shí)間處理交易數(shù)有限交易確認(rèn)速度慢區(qū)塊同步速度慢系統(tǒng)迭代更新緩慢目前比特幣的區(qū)塊大小為1M，每個(gè)區(qū)塊的生成時(shí)間平均為10分鐘，則每秒的最大確認(rèn)7筆交易如果需要?jiǎng)?chuàng)建完整節(jié)點(diǎn)，需要同步之前的所有區(qū)塊，最近比特幣的區(qū)塊數(shù)量已經(jīng)突破44萬塊，數(shù)據(jù)量超過90GB 區(qū)塊鏈與云計(jì)算：（1）區(qū)塊鏈底層開發(fā)是高門檻工作，云計(jì)算具有低成本、快速部署的特質(zhì)；（2）兩項(xiàng)技術(shù)融合，幫助中小企業(yè)快速、低成本地進(jìn)行區(qū)塊鏈開發(fā)部署；（3）加快區(qū)塊鏈技術(shù)成熟，推動(dòng)區(qū)塊鏈向更多領(lǐng)域拓展。 區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)：（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析能力較弱；（2）保證數(shù)據(jù)質(zhì)量；（3）保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的正確性和數(shù)據(jù)挖掘的效果。（1）海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和靈活高校的分析技術(shù)；（2）規(guī)范數(shù)據(jù)的使用，精細(xì)化授權(quán)