區(qū)塊鏈技術(shù)與應用

區(qū)塊鏈技術(shù)與應用網(wǎng)絡安全與信息工程系副主任IEEE區(qū)塊鏈專委會理事2021/6/271教育背景與工作經(jīng)歷教育經(jīng)歷2001/09~2005/07本科計算機科學與技術(shù)武漢理工大學2005/08~2007/6碩士

信息通信技術(shù)（ICT）挪威Agder大學(UIA)獲獎：挪威國家獎學金全獎；導師：愛立信德國公司前亞太區(qū)總裁、挪威Agder大學現(xiàn)任校長Prof.FrankReichert；研究領(lǐng)域：移動分布式系統(tǒng)協(xié)議與通信。2007/8~2011/03博士信息通信技術(shù)（ICT）挪威Agder大學(UIA)獲獎：挪威國家獎學金全獎；導師：愛立信公司前亞太區(qū)總裁、挪威Agder大學現(xiàn)任校長Prof.FrankReichert；研究領(lǐng)域：分布式系統(tǒng)安全框架。工作經(jīng)歷

2006/06~2007/8網(wǎng)絡設計師德國亞琛愛立信研究院2011/09~現(xiàn)副研究員福州大學2021/6/272目錄一、區(qū)塊鏈概念二、核心技術(shù)三、以太坊-區(qū)塊鏈2.0四、區(qū)塊鏈應用五、現(xiàn)存問題六、總結(jié)2021/6/2732017新興技術(shù)成熟度曲線，Gartner2021/6/274區(qū)塊鏈市場價值，Gartner2021/6/275我們應如何學習區(qū)塊鏈知識？技術(shù)人員創(chuàng)業(yè)人員其他決策者區(qū)塊鏈2021/6/2761.Whyis區(qū)塊鏈？2.Whatis區(qū)塊鏈？3.ChallengersForward4.總結(jié)3.How區(qū)塊鏈does？區(qū)塊鏈概念2021/6/277從兩個經(jīng)典案例說起-津巴布韋貨幣貶值津巴布韋一度是世界上通貨膨脹率最高的國家，根據(jù)2008年7月官方公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當時該國通貨膨脹率高達2.31億％，2009年1月16日，津巴布韋儲備銀行發(fā)行了面值為100萬億的津元紙幣，創(chuàng)下了人類歷史的貨幣面值紀錄。據(jù)報道，按照2009年1月15日自由市場的兌換價格，10萬億津元約合30美元。2021/6/278從兩個經(jīng)典案例說起-麥道夫世紀騙局2008年12月，美國華爾街傳奇人物伯納德·麥道夫因涉嫌證券欺詐遭警方逮捕，檢察人員指控他利用“龐氏”騙局給投資者造成損失約500億美元。隨后，麥道夫被叛150年監(jiān)禁?。湹婪虍斈?0歲）龐氏騙局是一種最古老和最常見的投資詐騙，是金字塔騙局的變體，很多非法的傳銷集團就是用這一招聚斂錢財?shù)模嬍向_局在中國又稱“借新債還舊債，債債不還，拆東墻補西墻，墻墻不倒“。簡言之就是利用新投資人的錢來向老投資者支付利息和短期回報，以制造賺錢的假象進而騙取更多的投資。麥道夫的聲望：麥道夫公司是美國最大的可獨立從事證券交易的交易商。伯納德·麥道夫是美國華爾街傳奇人物，1991年成為納斯達克董事會主席。在其帶領(lǐng)下，納斯達克成為足以和紐交所分庭抗禮的證券交易所，正因為這樣，人們才如此的相信他，相信他的基金。麥道夫的詐騙手段：財務狀況秘而不宣：所有賬目、文件都被麥道夫“鎖在保險箱里”金字塔式騙局：用高額回報引誘投資者，同時用后來投資者資金償付前期投資者。2021/6/279從兩個經(jīng)典案例說起-問題出在哪？2021/6/2710為什么出現(xiàn)了區(qū)塊鏈-中心化的信用體系問題積重難返信用是什么？所謂信用，是指依附在人之間、單位之間和商品交易之間形成的一種相互信任的生產(chǎn)關(guān)系和社會關(guān)系。--來自百度百科信用的分類：商業(yè)信用、銀行信用、國家信用(貨幣、國債)、消費信用、信托(麥道夫的基金)等。人類以往的信用都需要通過一個中心去建立和維護，例如貨幣基于央行這個中心，企業(yè)/個人信用基于若干個征信巨頭這樣的中心，甚至QQ幣也要依賴騰訊這個中心。中心化信用體系存在著巨大的問題：最大問題在于，一旦這個中心出現(xiàn)問題，這個信用體系就徹底崩塌，無法挽救，就如同津巴布韋貨幣的破產(chǎn)。中心化信用體系有不透明、缺少監(jiān)管的問題，麥道夫案是最典型的的例證。中心化信用體系還有成本高的問題，所有人之間的交易都要基于對方的信用，比如房產(chǎn)交易需要房產(chǎn)中介、房管所等眾多組織和中介來介入。2021/6/2711區(qū)塊鏈的核心是建立去中心化的信用2021/6/2712區(qū)塊鏈的出現(xiàn)建立了完全分布式的信用體系2021/6/27131.Whyis區(qū)塊鏈？2.Whatis區(qū)塊鏈？3.ChallengersForward4.總結(jié)3.How區(qū)塊鏈does？2021/6/2714區(qū)塊鏈的工作原理區(qū)塊簡單地說，區(qū)塊鏈就是不再依賴中心化的記賬，而是通過一種密碼學計算讓全網(wǎng)節(jié)點隨機爭奪記賬權(quán)，爭奪到記賬權(quán)的節(jié)點就會被獎勵比特幣，而記完后的賬本發(fā)布給全網(wǎng)所有節(jié)點保存。2021/6/2715區(qū)塊鏈的重要概念概念解釋公鑰相當于賬號，全網(wǎng)每個節(jié)點都有一個公鑰，別人付錢時都是付給這個公鑰私鑰相當于你的賬號的身份證明，私鑰可以解開公鑰加密的數(shù)據(jù)，說明付款方確實是你。私鑰必須妥善保存，一旦丟失，就丟失了賬戶內(nèi)的所有數(shù)據(jù)也就是所有財產(chǎn)。交易節(jié)點之間發(fā)生的支付就是交易區(qū)塊一段時間內(nèi)的所有交易會打包成一個區(qū)塊這個區(qū)塊還會記錄上一個區(qū)塊的hash值，使得上一個區(qū)塊不可篡改。區(qū)塊會包含時間戳，這個時間戳解決了“雙花”問題，也就是一個貨幣不能被支付兩次，區(qū)塊鏈技術(shù)中承認時間戳在前的交易的有效性。區(qū)塊鏈由于每個區(qū)塊都有上一個區(qū)塊的hash值，造成每生成一個新區(qū)快，就會造成老區(qū)塊的不可篡改，從而形成全部數(shù)據(jù)的不可篡改。記賬權(quán)/挖礦所謂記賬權(quán)，也就是比特幣中的挖礦，其實就是把從上次區(qū)塊生成后到現(xiàn)在為止的所有交易打包再打上時間戳，向全網(wǎng)公示，51%的節(jié)點確認區(qū)塊有效則該區(qū)塊就加入到區(qū)塊鏈的末端，成為賬本的一部分。由于不存在中心，所以記賬權(quán)是全網(wǎng)爭奪的，大家通過計算一道密碼學難題，誰先解出來，并獲得全網(wǎng)共識，誰就爭奪到記賬權(quán)。因為要鼓勵大家參與記賬，所以爭奪到記賬權(quán)會有報酬，就是若干比特幣。共識機制就是所有分布式節(jié)之間怎么達成共識，通過算法來生成和更新數(shù)據(jù)，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。以比特幣為例，采用的是“工作量證明”（ProofOfWork，簡稱POW）。工作量是需要算力的，通過工作量證明，有效的防止了篡改和偽造，因為如果要達到偽造和篡改的工作量，大概需要上億元成本跟的算力。2021/6/2716原始社會的共識機制2021/6/2717區(qū)塊鏈的重要特性-分布式記賬(1/2)中央電腦VS分布式節(jié)點分布式記賬——會計責任的分散化分布式傳播——每一次交換都傳播到網(wǎng)絡中的所有節(jié)點分布式存儲——數(shù)據(jù)信息的可容錯性極高區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)是通過密碼學建立了一個不依賴任何中心的、完全分布式的數(shù)據(jù)庫2021/6/2718區(qū)塊鏈的重要特性-分布式記賬(2/2)對一個分布式系統(tǒng)來說，存在CAP定理（CAPtheorem）又被稱作布魯爾定理（Brewer'stheorem），它指出一個分布式系統(tǒng)不可能同時滿足以下三點：一致性（Consistence)：在分布式系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)備份，在同一時刻是否同樣的值?？捎眯裕ˋvailability）：在集群中一部分節(jié)點故障后，集群整體是否還能響應客戶端的讀寫請求。分區(qū)容忍性（Partitiontolerance）：集群中的某些節(jié)點在無法聯(lián)系后，集群整體是否還能繼續(xù)進行服務。由于當前的網(wǎng)絡硬件肯定會出現(xiàn)延遲丟包等問題，所以分區(qū)容忍性是我們必須需要實現(xiàn)的。換句話說，CAP定理表明我們必須在一致性（C）和可用性（A）之間進行權(quán)衡。具體到區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)來說，大數(shù)據(jù)是以犧牲一致性（C）來換取可用性（A）和分區(qū)容忍性（P）的，而區(qū)塊鏈卻優(yōu)先保證了一致性（C）。2021/6/2719區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡架構(gòu)公有區(qū)塊鏈A網(wǎng)絡中的節(jié)點可任意接入，網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)讀寫權(quán)限不受限制，任何人都能參與共識過程，比特幣屬于典型的公有鏈。私有區(qū)塊鏈B共識機制、驗證、讀取等行為被限定在一個范圍內(nèi)，由一個實體控制，僅對實體內(nèi)部開放。聯(lián)盟區(qū)塊鏈C介于公有鏈和私有鏈之間，更符合大部分行業(yè)場景，適度對外開放，受到了包括R3CEV在內(nèi)的推崇。2021/6/2720區(qū)塊鏈的應用分類區(qū)塊鏈1.0應用：數(shù)字貨幣區(qū)塊鏈2.0應用：智能合約+數(shù)字貨幣，例如：跨境支付、反洗錢、證券發(fā)行與交易、數(shù)字化資產(chǎn)等。區(qū)塊鏈3.0應用：擴展到金融行業(yè)以外其他行業(yè)隱私數(shù)據(jù)存儲：區(qū)塊鏈的高冗余存儲、去中心化、高安全性和隱私保護等特點，使其特別適合存儲和保護重要隱私數(shù)據(jù)。防偽溯源：善款進入系統(tǒng)后，整個生命周期都將記錄在區(qū)塊鏈上，沒有人工撥付等環(huán)節(jié)，每一筆款項的去向很難人工更改。這樣就可以促進公益捐款全過程的開放和透明。身份認證：區(qū)塊鏈數(shù)字身份識別證書能源管理：去中心化網(wǎng)絡，讓網(wǎng)內(nèi)用戶在其屋頂太陽能發(fā)電超過需求時，可賣給社區(qū)的鄰居，可以彼此互通有無，并以區(qū)塊鏈虛擬貨幣來結(jié)算。投票：開源在線投票。2021/6/2721區(qū)塊鏈的優(yōu)點完全分布式：任意節(jié)點宕機不會導致網(wǎng)絡崩潰。去信任性：每一筆交易都由全網(wǎng)節(jié)點共同背書，所以不需要知道對方的身份，可以接受對方的交易。解決了數(shù)字貨幣的“雙花”問題。大大降低交易成本：因為不需要查清對方的信用，也就不需要征信，所以大大降低交易成本大大提高了可靠性和不可篡改性：只有全網(wǎng)51%的節(jié)點被攻破才能篡改賬本，作假成本極高，需要很大的算力，瞬間公證、清算、審計、財務公開：由于所有數(shù)據(jù)全網(wǎng)都有，所以隨時隨刻可以清算、審計，完全公開，這解決了人類財務體系的痛點。私密性：由于不需要對方的信用，所以可以匿名交易，交易的數(shù)據(jù)也可以加密，所以交易的私密性可以得到保障。私密性2021/6/2722區(qū)塊鏈的局限性性能與容量問題：去中心化程度與共識機制效率的矛盾：去中心化程度越高，共識機制效率越低，交易時延越長，交易吞吐越低，因此兩者必須平衡。賬本存儲容量和處理性能的矛盾：賬本規(guī)模的增長，會帶來節(jié)點的硬件資源門檻的提高。安全性局限51%攻擊：需要引入大量節(jié)點，如果節(jié)點太少，51%攻擊很容易。私鑰與終端安全：私鑰存儲在用戶終端本地，如果私鑰被竊取，就會出現(xiàn)資金損失。共識機制安全：PoW、PoS的共識機制是否真正安全，缺乏嚴格的證明和試驗。2021/6/2723區(qū)塊鏈的國際聯(lián)盟和重點關(guān)注公司區(qū)塊鏈主要聯(lián)盟R3聯(lián)盟：全球最大的區(qū)塊鏈聯(lián)盟，2015年9月，甶9家銀行創(chuàng)建成立，但現(xiàn)在有多家銀行退出。Hyperleger聯(lián)盟：Linux基金會發(fā)起，IBM捐獻的源碼，非盈利，目標是共同建立并維系一個跨產(chǎn)業(yè)的、透明公開、去中心化的超級賬本項目。EEA：企業(yè)以太坊聯(lián)盟，2017年2月28日，甶摩根大通等銀行，intel、微軟等30多家企業(yè)宣布成立，以開發(fā)相關(guān)的標準和技術(shù)，讓企業(yè)更加便利使用新崛起的以太坊區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈重點關(guān)注公司：IBM：IBM把Blockchain的所有源代碼（約44000行）捐給了Linux基金會的Hyperledger項目，成為了開源代碼的主要組成部分，IBM的公有云和私有云都有對于區(qū)塊鏈的技術(shù)支持。英特爾：Hyperledger早期成員之一，為Hyperledger提供各種選項和共識算法。早期還開發(fā)比特幣的挖礦機芯片。微軟：在它的Azure云上提供了BaaS（區(qū)塊鏈即服務）。2021/6/2724區(qū)塊鏈的中國聯(lián)盟和重點關(guān)注公司中國三大區(qū)塊鏈聯(lián)盟ChinaLedger：2016年4月19日，中國首個區(qū)塊鏈聯(lián)盟成立。全稱是中國分布式總賬基礎協(xié)議聯(lián)盟，主要任務研究開源的分布式總賬系統(tǒng)及衍生技術(shù)。金鏈盟：2016年5月31日，由微眾鋃行、平安銀行等發(fā)起成立，有騰訊、華為、京東金融等知名企業(yè)。金鏈盟的成員中，七成是金融機構(gòu)，三成是金融科技企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。金鏈盟是非盈利性聯(lián)盟體，以技術(shù)標準為紐帶。區(qū)塊鏈研究聯(lián)盟：樂視金融任理事長，萬向控股也是發(fā)起人之一。是一個學術(shù)研究平臺，尤其強調(diào)推動整個區(qū)塊鏈應用的規(guī)范化、標準化，打造區(qū)塊鏈技術(shù)的市場應用。值得關(guān)注的中國企業(yè)萬向集團中國最早開始關(guān)注和布局區(qū)塊鏈技術(shù)的大型企業(yè)之一。從2014年開始關(guān)注。2015年9月，萬向成立了萬向區(qū)塊鏈實驗室，建立了國內(nèi)首個區(qū)塊鏈云平臺萬云（Wancloud)。截至2016年8月，萬向已在全球范圍內(nèi)投資29個區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司累計投資超2000萬美金。2016年3月，萬向集團也開始提供區(qū)塊鏈即服務(Baas)平臺。2016年9月，萬向集團宣布未來7年還將投資2000億人民幣在杭州建設以新能源汽車為核心產(chǎn)業(yè)的“萬向創(chuàng)新聚能城”，該項目將全方位大規(guī)模應用區(qū)塊鏈技術(shù)，成為迄今為止全球最大的區(qū)塊鏈應用項目。樂視金融2016年3月，樂視金融發(fā)起區(qū)塊鏈實驗室項目。2016年10月，樂視金融區(qū)塊鏈實驗室與Stellar基金會正式簽約，使用Stellar技術(shù)建立一套獨特的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡進行跨境付款，監(jiān)控各個設備及平臺上的用戶信用，以支持樂視生態(tài)多個商圏應用和交易的運行。微眾銀行：由騰訊、百業(yè)源和立業(yè)等多家知名企業(yè)發(fā)起設立的民營銀行，2014年12月正式上線。2021/6/2725區(qū)塊鏈和比特幣的區(qū)別比特幣是應用，是一種數(shù)字貨幣，可以看做和QQ幣其實差不多，只不過是完全分布式發(fā)行的，不依賴任何中央銀行，而區(qū)塊鏈是一系列技術(shù)的統(tǒng)稱。區(qū)塊鏈技術(shù)是隨著比特幣誕生的。比特幣是區(qū)塊鏈的第一個應用，但絕不是唯一的應用。區(qū)塊鏈作為互聯(lián)網(wǎng)的革命性技術(shù)，可能對世界的影響要遠大于比特幣本身。2021/6/2726目錄一、區(qū)塊鏈概念二、核心技術(shù)三、以太坊-區(qū)塊鏈2.0四、區(qū)塊鏈應用五、現(xiàn)存問題六、總結(jié)2021/6/2727對等網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)區(qū)塊鏈的底層結(jié)構(gòu)是對等網(wǎng)絡--Kademlia(簡稱Kad)。Kad屬于一種典型的結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡(StructuredP2POverlayNetwork)。在Kademlia網(wǎng)絡中，所有信息均以的哈希表條目形式加以存儲，這些條目被分散地存儲在各個節(jié)點上，從而以全網(wǎng)方式構(gòu)成一張巨大的分布式哈希表。我們可以形象地把這張哈希大表看成是一本字典：只要知道了信息索引的key，我們便可以通過Kademlia協(xié)議來查詢其所對應的value信息，而不管這個value信息究竟是存儲在哪一個節(jié)點之上。Kad網(wǎng)絡中每個節(jié)點都有一個160bit的ID值作為標志符，Key也是一個160bit的標志符，每一個加入Kad網(wǎng)絡的計算機都會在160bit的key空間被分配一個節(jié)點ID（nodeID）值（可以認為ID是隨機產(chǎn)生的），<key,value>對的數(shù)據(jù)就存放在ID值最接近key值的節(jié)點上。2021/6/2728所有節(jié)點都被當作一顆二叉樹的葉子每一個節(jié)點位置都由其ID值的最短前綴唯一的確定判斷兩個節(jié)點x,y的距離遠近是基于數(shù)學上的異或運算

d(x,y)=xye.g.d(010101b,110001b)=100100b

d(2110,4910)=361011…1100…00111111111111111100000000000000000Spaceof160-bitnumbers對等網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)2021/6/2729對于任意一個節(jié)點，都可以把這顆二叉樹分解為一系列連續(xù)的，不包含自己的子樹。每個節(jié)點至少知道子樹中的一個節(jié)點。方框部分就是各子樹，由上到下各層的前綴分別為1，01，000，0010。11…1100…00111111111111111100000000000000000Spaceof160-bitnumbers圖2：節(jié)點0011的子樹劃分2021/6/2730只有第一步查詢的節(jié)點101，是節(jié)點0011已經(jīng)知道的，后面各步查詢的節(jié)點，都是由上一步查詢返回的更接近目標的節(jié)點，這是一個遞歸操作的過程。11…1100…00111111111111111100000000000000000節(jié)點0011通過連續(xù)查詢來找到節(jié)點1110對等網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)2021/6/2731

挖礦：所謂挖礦，實際上是窮舉隨機數(shù)算法，把上一個區(qū)塊的哈希值加上10分鐘內(nèi)的全部交易打包，再加上一個隨機數(shù)，算出一個256位的字符哈希值，輸入的隨機數(shù)Nonce使哈希值滿足一定條件就獲得這個區(qū)塊的交易記賬權(quán)。交易：區(qū)塊鏈中節(jié)點之間相互發(fā)生的支付就是交易。在比特幣系統(tǒng)中，某筆交易的輸入必須是另一筆交易未被使用的輸出，同時這筆交易也需要上一筆輸出地址所對應的私鑰進行簽名。共識機制就是所有分布式節(jié)之間怎么達成共識，通過算法來生成和更新數(shù)據(jù)，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。以比特幣為例，采用的是“工作量證明”（ProofOfWork，簡稱POW）。工作量是需要算力的，通過工作量證明，有效的防止了篡改和偽造，因為如果要達到偽造和篡改的工作量，大概需要上億元成本跟的算力。

名詞解釋2021/6/2732

名詞解釋工作量證明：工作量證明系統(tǒng)主要特征是客戶端需要做一定難度的工作得出一個結(jié)果，驗證方卻很容易通過結(jié)果來檢查出客戶端是不是做了相應的工作。這種方案的一個核心特征是不對稱性：工作對于請求方是適中的，對于驗證方則是易于驗證的。它與驗證碼不同，驗證碼的設計出發(fā)點是易于被人類解決而不易被計算機解決。2021/6/2733交易過程第2步：A將交易單廣播至全網(wǎng)，比特幣就發(fā)送給了B，每個節(jié)點都將收到的交易信息納入一個區(qū)塊中第1步：所有者A利用他的私鑰對前一次交易（比特貨來源）和下一位所有者B簽署一個數(shù)字簽名，并將這個簽名附加在這枚貨幣的末尾，制作成交易單要點：B以公鑰作為接收方地址要點：對B而言，該枚比特幣會即時顯示在比特幣錢包中，但直到區(qū)塊確認成功后才可用。目前一筆比特幣從支付到最終確認成功，得到6個區(qū)塊確認之后才能真正確認到帳。交易過程2021/6/2734交易過程第3步：每個節(jié)點通過解一道數(shù)學難題，從而去獲得創(chuàng)建新區(qū)塊權(quán)利，并爭取得到比特幣的獎勵（新比特幣會在此過程中產(chǎn)生）要點：節(jié)點反復嘗試尋找一個數(shù)值，使得將該數(shù)值、區(qū)塊鏈中最后一個區(qū)塊的Hash值以及交易單三部分送入SHA256算法后能計算出散列值X（256位）滿足一定條件（比如前20位均為0），即找到數(shù)學難題的解。由此可見，答案并不唯一第4步：當一個節(jié)點找到解時，它就向全網(wǎng)廣播該區(qū)塊記錄的所有蓋時間戳交易，并由全網(wǎng)其他節(jié)點核對要點：時間戳用來證實特定區(qū)塊必然于某特定時間是的確存在的。比特幣網(wǎng)絡采取從5個以上節(jié)點獲取時間，然后取中間值的方式作為時間戳。

交易過程2021/6/2735交易過程第5步：全網(wǎng)其他節(jié)點核對該區(qū)塊記賬的正確性，沒有錯誤后他們將在該合法區(qū)塊之后競爭下一個區(qū)塊，這樣就形成了一個合法記賬的區(qū)塊鏈。要點：每個區(qū)塊的創(chuàng)建時間大約在10分鐘。隨著全網(wǎng)算力的不斷變化，每個區(qū)塊的產(chǎn)生時間會隨算力增強而縮短、隨算力減弱而延長。其原理是根據(jù)最近產(chǎn)生的2016年區(qū)塊的時間差（約兩周時間），自動調(diào)整每個區(qū)塊的生成難度（比如減少或增加目標值中0的個數(shù)），使得每個區(qū)塊的生成時間是10分鐘。2021/6/2736

區(qū)塊鏈分類聯(lián)盟鏈（ConsortiumBlockChains）由若干機構(gòu)聯(lián)合發(fā)起，介于公有鏈和私有鏈之間，兼具部分去中心化的特性。私有鏈（PrivateBlockChains）建立在某個企業(yè)內(nèi)部，系統(tǒng)的運作規(guī)則根據(jù)企業(yè)要求進行設定，修改甚至是讀取權(quán)限僅限于少數(shù)節(jié)點，同時仍保留著區(qū)塊鏈的真實性和部分去中心化的特性。公有鏈（PublicBlockChains）無官方組織及管理機構(gòu)，無中心服務器，參與的節(jié)點按照系統(tǒng)規(guī)則自由接入網(wǎng)絡、不受控制，節(jié)點間基于共識機制開展工作。2021/6/2737

數(shù)據(jù)區(qū)塊數(shù)據(jù)區(qū)塊比特幣的交易記錄會保存在數(shù)據(jù)區(qū)塊中，每個區(qū)塊一般包括區(qū)塊頭（Header）和區(qū)塊體（Body）兩部分。2021/6/2738區(qū)塊頭部信息2021/6/2739區(qū)塊形成過程在當前區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈后，所有礦工就立即開始下一個區(qū)塊的生成工作。把在本地內(nèi)存中的交易信息記錄到區(qū)塊主體中在區(qū)塊主體中生成此區(qū)塊中所有交易信息的Merkle樹，把Merkle樹根的值保存在區(qū)塊頭中把上一個剛剛生成的區(qū)塊的區(qū)塊頭的數(shù)據(jù)通過SHA256算法生成一個哈希值填入到當前區(qū)塊的父哈希值中把當前時間保存在時間戳字段中難度值字段會根據(jù)之前一段時間區(qū)塊的平均生成時間進行調(diào)整以應對整個網(wǎng)絡不斷變化的整體計算總量，如果計算總量增長了，則系統(tǒng)會調(diào)高數(shù)學題的難度值，使得預期完成下一個區(qū)塊的時間依然在一定時間內(nèi)2021/6/2740區(qū)塊鏈網(wǎng)絡節(jié)點網(wǎng)絡2021/6/2741節(jié)點網(wǎng)絡任何機器都可以運行一個完整的比特幣節(jié)點，一個完整的比特幣節(jié)點包括如下功能：錢包，允許用戶在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡上進行交易完整區(qū)塊鏈，記錄了所有交易歷史，通過特殊的結(jié)構(gòu)保證歷史交易的安全性，并且用來驗證新交易的合法性礦工，通過記錄交易及解密數(shù)學題來生成新區(qū)塊，如果成功可以賺取獎勵路由功能，把其它節(jié)點傳送過來的交易數(shù)據(jù)等信息再傳送給更多的節(jié)點區(qū)塊鏈網(wǎng)絡2021/6/2742同一時間段內(nèi)全網(wǎng)不止一個節(jié)點能計算出隨機數(shù)，即會有多個節(jié)點在網(wǎng)絡中廣播它們各自打包好的臨時區(qū)塊（都是合法的）。分叉某一節(jié)點若收到多個針對同一前續(xù)區(qū)塊的后續(xù)臨時區(qū)塊，則該節(jié)點會在本地區(qū)塊鏈上建立分支，多個臨時區(qū)塊對應多個分支。該僵局的打破要等到下一個工作量證明被發(fā)現(xiàn)，而其中的一條鏈條被證實為是較長的一條，那么在另一條分支鏈條上工作的節(jié)點將轉(zhuǎn)換陣營，開始在較長的鏈條上工作。其他分支將會被網(wǎng)絡徹底拋棄。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡2021/6/2743交易過程的公鑰、私鑰應用2021/6/2744交易過程的公鑰、私鑰應用1.交易的原始數(shù)據(jù)包括“轉(zhuǎn)賬數(shù)額”和“轉(zhuǎn)入錢包地址”，但是僅有這些是不夠的，因為無法證明交易的生成者對“轉(zhuǎn)出錢包地址”余額有動用的權(quán)利。所以需要用『私鑰』對原始數(shù)據(jù)進行簽名。

2.生成“轉(zhuǎn)出錢包公鑰”，這一過程與生成『錢包地址』的第2步是一樣的。

3.將“轉(zhuǎn)出簽名”和“轉(zhuǎn)出公鑰”添加到原始交易數(shù)據(jù)中，生成了正式的交易數(shù)據(jù)，這樣它就可以被廣播到比特幣網(wǎng)絡進行轉(zhuǎn)賬了。2021/6/2745目錄一、區(qū)塊鏈概念二、核心技術(shù)三、以太坊-區(qū)塊鏈2.0四、區(qū)塊鏈應用五、現(xiàn)存問題六、總結(jié)2021/6/2746比特幣作為一種數(shù)字貨幣，是區(qū)塊鏈1.0的應用。以太坊作為一個基礎架構(gòu)，是在數(shù)字貨幣的基礎上加上了智能合約，是區(qū)塊鏈2.0的應用。相同點：1.作為一條區(qū)塊鏈2.公開并且無需許可的3.工作量證明（POW）挖礦4.有一種內(nèi)置的數(shù)字貨幣以太坊--區(qū)塊鏈2.0不相同點：1.以太坊的區(qū)塊時間更短2.以太坊有更小的區(qū)塊3.以太坊虛擬機上可以運行智能合約2021/6/2747智能合約智能合約是一個運行在安全環(huán)境下的計算機程序。可以控制數(shù)字資產(chǎn)。法律合約：我承諾X發(fā)生的話，就給你1000元；智能合約：我將1000元發(fā)送給一個計算機程序，如果X發(fā)生了，這個程序會把1000元給你，否則就返回給我。優(yōu)點：（1）自動處理（2）擴展到非金融領(lǐng)域（3）一定程度人工智能以太坊--區(qū)塊鏈2.02021/6/2748智能合約部署流程總的來說，在以太坊上部署和運行智能合約需要以下幾個步驟：1.啟動一個以太坊節(jié)點（如geth）。2.使用智能合約語言編寫智能合約（如Solidity）。3.使用solc編譯器將編寫好的合約代碼轉(zhuǎn)換成以太坊虛擬機位碼。4.將編譯好的合約代碼部署到網(wǎng)上。5.使用web3.js庫所提供的JavaScriptAPI接口來調(diào)用合約。以太坊的gas：合約執(zhí)行會在所有節(jié)點中被多次重復，這個事實得使得合約執(zhí)行的消耗變得昂貴，所以這也促使大家將能在鏈下進行的運算都不放到區(qū)塊鏈上進行。對于每個被執(zhí)行的命令都會有一個特定的消耗，用單位gas計數(shù)。以太坊--區(qū)塊鏈2.02021/6/2749創(chuàng)建一個Hellomshk.top的合約并編譯1.在contracts目錄中新建一個Hello_mshk_top.sol文件：以太坊部署實例2021/6/2750創(chuàng)建一個Hellomshk.top的合約并編譯2.在geth私鏈中部署：使用RPC方式運行Geth以太坊部署實例2021/6/2751創(chuàng)建一個Hellomshk.top的合約并編譯3.解鎖賬號并進行挖礦來得到以太幣：以太坊部署實例2021/6/2752創(chuàng)建一個Hellomshk.top的合約并編譯4.geth中進行部署：

將編譯的json文件中的abi部分進行轉(zhuǎn)義，并且賦值給私鏈中的賬戶：以太坊部署實例2021/6/2753創(chuàng)建一個Hellomshk.top的合約并編譯5.geth中再次開啟挖礦--以進行合約交付：

將花費部署合約的賬戶中的以太幣，將其賦給將合約公布到鏈上的用戶。以太坊部署實例2021/6/2754目錄一、區(qū)塊鏈概念二、核心技術(shù)三、以太坊-區(qū)塊鏈2.0四、區(qū)塊鏈應用五、現(xiàn)存問題六、總結(jié)2021/6/2755區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)分布區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2756ICO金融ICO是最近從加密貨幣及區(qū)塊鏈行業(yè)衍生出的眾籌項目概念。ICO全稱InitialCoinOffering，我們將之稱為首次代幣公開預售。當某公司以融資為目的，發(fā)行加密貨幣，通常會發(fā)行一定數(shù)量的加密代幣，接著向參與項目的人出售這些代幣;并且通常這些代幣被用于兌換比特幣，當然也可以兌換法幣。區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用ICO最大的特點即：非股非債，無關(guān)所有權(quán)，僅和使用權(quán)相關(guān)，無收益分配權(quán)和剩余價值追索權(quán)。2021/6/2757ICO金融ICO在一定范圍公開項目，玩家以比特幣、以太幣認購某新型幣，ICO發(fā)布者獲取的比特幣、以太幣變現(xiàn)（一般通過新加坡、美國等地，換成美金存入在國外設立的公益基金賬戶內(nèi)），再通過國內(nèi)合法成立的SPV公司或貿(mào)易公司，將美金或在離岸市場換成人民幣流回中國實際經(jīng)營ICO所稱項目的公司或公司群。資金流向如上，合同關(guān)系不贅述。其實，ICO的重要功能就是為了創(chuàng)業(yè)者使用眾籌而來的社會各類資金，而設計出來的渠道。區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2758供應鏈管理區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2759新能源模式區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2760智能社區(qū)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2761區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)應用2021/6/2762區(qū)塊鏈的發(fā)展進程1.區(qū)塊鏈1.0應用：數(shù)字貨幣2.區(qū)塊鏈2.0應用：智能合約+數(shù)字貨幣，例如：跨境支付、反洗錢、證券發(fā)行與交易、數(shù)字化資產(chǎn)等。3.區(qū)塊鏈3.0應用：擴展到金融行業(yè)以外其他行業(yè)隱私數(shù)據(jù)存儲：區(qū)塊鏈的高冗余存儲、去中心化、高安全性和隱私保護等特點，使其特別適合存儲和保護重要隱私數(shù)據(jù)。防偽溯源：善款進入系統(tǒng)后，整個生命周期都將記錄在區(qū)塊鏈上，沒有人工撥付等環(huán)節(jié)，每一筆款項的去向很難人工更改。這樣就可以促進公益捐款全過程的開放和透明。區(qū)