《區(qū)塊鏈概論》-課件 第1、2章 區(qū)塊鏈的興起發(fā)展、區(qū)塊鏈的基本概念

第1章區(qū)塊鏈的興起發(fā)展區(qū)塊鏈概論高等職業(yè)教育科普教育系列教材“區(qū)塊鏈”一詞的產(chǎn)生1.11.2區(qū)塊鏈的演變歷程1.3區(qū)塊鏈面臨的挑戰(zhàn)本章節(jié)內(nèi)容1.1“區(qū)塊鏈”一詞的產(chǎn)生比特幣的產(chǎn)生2008年11月1日中本聰（化名）在“”網(wǎng)站的密碼學(xué)家的郵件列表中發(fā)表了論文《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》2009年1月中本聰在SourceForge網(wǎng)站發(fā)布了區(qū)塊鏈的應(yīng)用案例—比特幣系統(tǒng)的開(kāi)源軟件2009年1月3日中本聰在位于芬蘭赫爾辛基的一個(gè)小型服務(wù)器上“挖”出了比特幣的第一個(gè)區(qū)塊—?jiǎng)?chuàng)世區(qū)塊（GenesisBlock），并獲得了首批“挖礦”獎(jiǎng)勵(lì)—50枚比特幣2009年1月12日中本聰發(fā)送了10枚比特幣給密碼學(xué)專家哈爾·芬尼，這成為比特幣史上的第一筆交易。在中本聰?shù)谋忍貛虐灼?shū)里根本沒(méi)有區(qū)塊鏈（Blockchain）這個(gè)詞，只有鏈（chain）。鏈（chain）只是比特幣系統(tǒng)的子集。后來(lái)出現(xiàn)了各種山寨系統(tǒng)，為了將所有系統(tǒng)抽象出一個(gè)總的概念，就約定俗成地造出了一個(gè)新單詞—Blockchain（區(qū)塊鏈）。比特幣被發(fā)明之后，很多人參考比特幣中的區(qū)塊鏈，使用類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用，這類技術(shù)統(tǒng)稱為區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈的解釋1.2區(qū)塊鏈的演變歷程區(qū)塊鏈時(shí)代區(qū)塊鏈4.0時(shí)代區(qū)塊鏈3.0時(shí)代區(qū)塊鏈2.0時(shí)代區(qū)塊鏈1.0時(shí)代1234區(qū)塊鏈1.0時(shí)代比特幣分布式分散的數(shù)據(jù)庫(kù)將貨幣、支付、數(shù)據(jù)和信息存儲(chǔ)分散化，以及通過(guò)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息。數(shù)字貨幣生成、交易、存儲(chǔ)形成龐大的產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)塊鏈2.0時(shí)代智能合約引入了圖靈完備的智能合約，允許多個(gè)微事務(wù)發(fā)生，可處理更大的事務(wù)量，例如在以太坊，比特幣每秒的交易次數(shù)從7次提高到15次，這是一個(gè)顯著的提高分布式虛擬機(jī)在區(qū)塊鏈層之上構(gòu)建分布式的應(yīng)用程序區(qū)塊鏈3.0時(shí)代新一代信息技術(shù)隨著區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，將為云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造新的機(jī)遇。經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)隨著區(qū)塊鏈技術(shù)廣泛應(yīng)用于金融服務(wù)、供應(yīng)鏈管理、文化娛樂(lè)、智能制造、社會(huì)公益以及教育等經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域，其必將優(yōu)化各行業(yè)的業(yè)務(wù)流程，降低運(yùn)營(yíng)成本。新的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新機(jī)會(huì)隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的廣泛運(yùn)用，新的商業(yè)模式會(huì)大量涌現(xiàn)，為創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新制造新的機(jī)遇社會(huì)管理和治理水平提升有效提升公眾參與度，降低社會(huì)運(yùn)營(yíng)成本，提高社會(huì)管理的質(zhì)量和效率，對(duì)社會(huì)管理和治理水平的提升起到重要的促進(jìn)作用。Web3.0的網(wǎng)路環(huán)境不再是由中心化機(jī)構(gòu)（如：企業(yè)、政府）所控制，而是讓用戶和生態(tài)創(chuàng)建者共同分配所有權(quán)；Web3.0的特點(diǎn)之一是公開(kāi)透明，所有的交易數(shù)據(jù)都被公開(kāi)記錄在區(qū)塊鏈上，這意味著任何人都可以查看和驗(yàn)證區(qū)塊鏈上的交易。任何人都有參與Web3.0的平等權(quán)限，不會(huì)因身份、種族、經(jīng)濟(jì)狀況等個(gè)人因素而限制Web3.0的訪問(wèn)權(quán)。區(qū)塊鏈4.0時(shí)代-Web3.0去中心化公開(kāi)透明無(wú)需許可區(qū)塊鏈4.0時(shí)代-元宇宙區(qū)塊鏈4.0時(shí)代-元宇宙（1）數(shù)字資產(chǎn)和所有權(quán)（2）虛擬經(jīng)濟(jì)（3）支付結(jié)算（4）去中心化身份認(rèn)證（5）安全和隱私（6）去中心化治理1.3區(qū)塊鏈面臨的挑戰(zhàn)基于密碼學(xué)基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信基于頂層應(yīng)用構(gòu)建基于智能合約基于共識(shí)算法1.3.1安全挑戰(zhàn)密碼學(xué)加密解密技術(shù)的天然漏洞如MD5算法，已經(jīng)被山東大學(xué)王小云教授成功破解算力提升對(duì)密碼學(xué)算法帶來(lái)沖擊比特幣所采用的SHA-256算法和橢圓加密算法，盡管目前尚不存在破解方法，隨著量子計(jì)算的不斷發(fā)展，計(jì)算力的指數(shù)級(jí)提升將會(huì)對(duì)所有密碼學(xué)算法帶來(lái)沖擊。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信日食攻擊日食攻擊是通過(guò)建立大量的惡意連接來(lái)使某個(gè)節(jié)點(diǎn)被孤立、隔離在惡意網(wǎng)絡(luò)中。分割攻擊改變節(jié)點(diǎn)消息的路由途徑，從而將整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)分割為兩個(gè)或多個(gè)，待攻擊結(jié)束后，區(qū)塊鏈重新整合為一條鏈，其余鏈將被廢棄延遲攻擊攻擊者通過(guò)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議來(lái)控制對(duì)某些節(jié)點(diǎn)新消息的接收，從區(qū)塊鏈概論而延遲其“挖礦”程序的監(jiān)聽(tīng)時(shí)間，使得“礦工”損失大量時(shí)間和算力。分布式拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過(guò)發(fā)送大量惡意消息并且不進(jìn)行握手確認(rèn)，占用大量接收信息節(jié)點(diǎn)的計(jì)算存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)通信資源，從而使得區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)癱瘓交易延展性攻擊攻擊者通過(guò)微調(diào)簽名并使用不同的交易ID即可實(shí)現(xiàn)對(duì)同一筆交易的“雙重支付”共識(shí)算法概念在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，如何讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)規(guī)則將各自的數(shù)據(jù)保持一致是一個(gè)很核心的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的解決方案就是制定一套共識(shí)算法。共識(shí)算法其實(shí)就是一個(gè)規(guī)則，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都按照這個(gè)規(guī)則去確認(rèn)各自的數(shù)據(jù)。攻擊方式51%攻擊、女巫攻擊、短距離攻擊、長(zhǎng)距離攻擊、幣齡累計(jì)攻擊和預(yù)計(jì)算攻擊。常見(jiàn)共識(shí)算法工作量證明（PoW，ProofofWork）權(quán)益證明（PoS，ProofofStake）延遲工作量證明（dPoW，DelayedProof-of-Work）授權(quán)PoS（DPoS，DelegatedProof-of-Stake）智能合約概念智能合約只是存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的程序，在滿足預(yù)先確定的條件時(shí)會(huì)運(yùn)行這些程序。智能合約通常用于自動(dòng)執(zhí)行協(xié)議，以便所有參與者都可以立即確定結(jié)果，而無(wú)需任何中間人參與，也不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。智能合約還可以自動(dòng)完成工作流程，在滿足條件時(shí)觸發(fā)下一個(gè)操作。攻擊方式逃逸漏洞攻擊、邏輯漏洞攻擊、堆棧溢出漏洞攻擊、資源濫用漏洞攻擊。頂層應(yīng)用構(gòu)建常見(jiàn)頂層應(yīng)用數(shù)字貨幣交易平臺(tái)、區(qū)塊鏈移動(dòng)數(shù)字錢(qián)包App、去中心化應(yīng)用存在風(fēng)險(xiǎn)管理漏洞、技術(shù)漏洞等1.3.2人才儲(chǔ)備社會(huì)認(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會(huì)認(rèn)知不足區(qū)塊鏈需要復(fù)合型人才，人才起點(diǎn)高1.3.3觀念區(qū)塊鏈本身的復(fù)雜技術(shù)點(diǎn)，需要進(jìn)一步普及概念，提升社會(huì)認(rèn)知價(jià)值。幣圈亂象，積累大眾的負(fù)面印象1.3.4標(biāo)準(zhǔn)其架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信、密碼學(xué)算法、共識(shí)機(jī)制等標(biāo)準(zhǔn)的不同為互聯(lián)互通帶來(lái)了極大的障礙，影響了區(qū)塊鏈行業(yè)的落地進(jìn)程自起爐灶目前國(guó)家和企業(yè)都在積極進(jìn)行區(qū)塊鏈行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的探索與溝通，這將有利于我國(guó)在區(qū)塊鏈技術(shù)上的自主創(chuàng)新，加速區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的互聯(lián)互通。行業(yè)統(tǒng)一1.3.5法律賬戶安全存儲(chǔ)安全計(jì)算安全隱私安全業(yè)務(wù)安全本章內(nèi)容結(jié)束，謝謝！Thankyouforwatching.第2章區(qū)塊鏈的基本概念區(qū)塊鏈概論高等職業(yè)教育科普教育系列教材本章節(jié)內(nèi)容區(qū)塊鏈的定義2.12.2區(qū)塊鏈的特點(diǎn)2.3區(qū)塊鏈的分類2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)的架構(gòu)2.1區(qū)塊鏈的定義區(qū)塊鏈的定義狹義區(qū)塊鏈就是一種按照時(shí)間順序來(lái)將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義區(qū)塊鏈其實(shí)是一種分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算方式，它是用于保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全的。區(qū)塊鏈的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)塊頭區(qū)塊主體家庭記賬方式家庭記賬可能出現(xiàn)的問(wèn)題：一，爸爸可能存私房錢(qián)；二，小孩買(mǎi)了零食但沒(méi)告訴媽媽；三，賬本不慎損壞了幾頁(yè)。區(qū)塊鏈記賬方式媽媽賬本爸爸孩子記賬記賬記賬2.2區(qū)塊鏈的特點(diǎn)區(qū)塊鏈的特點(diǎn)02數(shù)據(jù)不可篡改03交易可追溯04隱私安全有保障01去中心化06民主性05系統(tǒng)的高可靠性區(qū)塊鏈的特點(diǎn)去中心化區(qū)塊鏈的特點(diǎn)數(shù)據(jù)不可篡改

區(qū)塊鏈上的內(nèi)容都需要采用密碼學(xué)原理進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算之后才能夠記錄上鏈，而且在區(qū)塊鏈上，后一個(gè)區(qū)塊的內(nèi)容會(huì)包含前一個(gè)區(qū)塊的內(nèi)容，這就使得信息篡改的難度非常大，篡改成本非常高，這就是區(qū)塊鏈不可篡改的特性。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)交易可追溯

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)“塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)”結(jié)構(gòu)，類似于一條環(huán)環(huán)相扣的“鐵鏈”，下一環(huán)的內(nèi)容包含上一環(huán)的內(nèi)容，鏈上的信息依據(jù)時(shí)間順序環(huán)環(huán)相扣，這就使得區(qū)塊鏈上的任意一條數(shù)據(jù)都可以通過(guò)“塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”追溯到其本源，這就是區(qū)塊鏈的可追溯性。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)隱私安全有保障

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，采用公私鑰機(jī)制對(duì)用戶身份進(jìn)行加密，每個(gè)用戶擁有一個(gè)唯一的私鑰，并對(duì)應(yīng)一個(gè)公鑰，而公鑰作為交易時(shí)用戶的身份，區(qū)塊鏈只記錄某個(gè)私鑰的持有者進(jìn)行了哪些交易，至于這個(gè)私鑰為哪個(gè)用戶持有以及私鑰與公鑰的對(duì)應(yīng)關(guān)系，區(qū)塊鏈?zhǔn)遣恢赖?。參與交易的雙方通過(guò)地址傳遞信息，即便獲取了全部的區(qū)塊信息，也無(wú)法知道參與交易的雙方到底是誰(shuí)，只有掌握了私鑰的人才能知道自己進(jìn)行的是哪些交易。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)系統(tǒng)的高可靠性

區(qū)塊鏈系統(tǒng)由所有的節(jié)點(diǎn)共同參與維護(hù)，也就是說(shuō)，即使其中某個(gè)節(jié)發(fā)生了故障，也不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有完整的數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝，修改單個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是無(wú)效的，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)比較，將數(shù)據(jù)相同次數(shù)最多的記錄判為真。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)民主性

區(qū)塊鏈“去中心化”的特性，決定了在區(qū)塊鏈的世界里，沒(méi)有一個(gè)“中心化”的權(quán)威機(jī)構(gòu)，這就使得區(qū)塊鏈具備高度的民主。區(qū)塊鏈采用協(xié)商一致的機(jī)制，即“共識(shí)機(jī)制”，基于節(jié)點(diǎn)的投票、信任，使整個(gè)系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都能在這個(gè)系統(tǒng)中自由安全地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)。投票、信任、協(xié)商，這些都屬于“民主”范疇。2.3區(qū)塊鏈的分類區(qū)塊鏈分類方式網(wǎng)絡(luò)范圍公有鏈聯(lián)盟鏈私有鏈區(qū)塊鏈的分類方式網(wǎng)絡(luò)范圍公有鏈聯(lián)盟鏈私有鏈部署環(huán)境主鏈側(cè)鏈應(yīng)用范圍基礎(chǔ)鏈行業(yè)鏈區(qū)塊鏈的分類分類指標(biāo)類型名稱特征典型案例網(wǎng)絡(luò)范圍

主鏈正式上線的、獨(dú)立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)比特幣(BTC)、以太坊(ETH)私有鏈系統(tǒng)半開(kāi)放，需要注冊(cè)許可才能訪問(wèn)R3聯(lián)盟、原本鏈

聯(lián)盟鏈系統(tǒng)最為封閉，僅限企業(yè)、國(guó)家機(jī)構(gòu)或者單獨(dú)個(gè)體內(nèi)部使用，不完全能夠解決信任問(wèn)題，但是可以改善可審計(jì)性

超級(jí)賬本部署環(huán)境主鏈正式上線的、獨(dú)立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)比特幣(BTC)、以太坊(ETH)

側(cè)鏈并不會(huì)特指某個(gè)區(qū)塊鏈，是遵守側(cè)鏈協(xié)議的所有區(qū)塊鏈的統(tǒng)稱。側(cè)鏈旨在實(shí)現(xiàn)雙向錨定，讓某種加密貨幣在主鏈以及側(cè)鏈之間互相“轉(zhuǎn)移”

MixinNetwork應(yīng)用范圍

基礎(chǔ)鏈提供底層的且通用的各類開(kāi)發(fā)協(xié)議和工具，方便開(kāi)發(fā)者在其上快速開(kāi)發(fā)出各種DApp的一種區(qū)塊鏈，一般以公有鏈為主以太坊(ETH)、商用分布式設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)(EOS)行業(yè)鏈為某些行業(yè)特別定制的基礎(chǔ)協(xié)議和工具比原鏈(BTM)主鏈正式上線的、獨(dú)立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)比特幣(BTC)、以太坊(ETH)私有鏈系統(tǒng)半開(kāi)放，需要注冊(cè)許可才能訪問(wèn)R3聯(lián)盟、原本鏈

聯(lián)盟鏈系統(tǒng)最為封閉，僅限企業(yè)、國(guó)家機(jī)構(gòu)或者單獨(dú)個(gè)體內(nèi)部使用，不完全能夠解決信任問(wèn)題，但是可以改善可審計(jì)性

超級(jí)賬本主鏈正式上線的、獨(dú)立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)比特幣(BTC)、以太坊(ETH)

側(cè)鏈并不會(huì)特指某個(gè)區(qū)塊鏈，是遵守側(cè)鏈協(xié)議的所有區(qū)塊鏈的統(tǒng)稱。側(cè)鏈旨在實(shí)現(xiàn)雙向錨定，讓某種加密貨幣在主鏈以及側(cè)鏈之間互相“轉(zhuǎn)移”

MixinNetwork

基礎(chǔ)鏈提供底層的且通用的各類開(kāi)發(fā)協(xié)議和工具，方便開(kāi)發(fā)者在其上快速開(kāi)發(fā)出各種DApp的一種區(qū)塊鏈，一般以公有鏈為主以太坊(ETH)、商用分布式設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)(EOS)行業(yè)鏈為某些行業(yè)特別定制的基礎(chǔ)協(xié)議和工具比原鏈(BTM)公有鏈

公有鏈（Publicblockchain）是一種共享的、可信的、可控的分布式賬本技術(shù)，是指全世界任何人都可讀取，發(fā)送交易并獲得有效確認(rèn)的共識(shí)區(qū)塊鏈。公有鏈存在的問(wèn)題效率問(wèn)題現(xiàn)有的各類共識(shí)機(jī)制，如比特幣的PoW機(jī)制、以太坊的Pos機(jī)制，都存在產(chǎn)生區(qū)塊效率較低的問(wèn)題。隱私問(wèn)題公有鏈上傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是公開(kāi)可見(jiàn)的，僅通過(guò)“偽匿名”的方式對(duì)交易雙方進(jìn)行一定隱私保護(hù)。激勵(lì)問(wèn)題為促使全節(jié)點(diǎn)提供資源，自發(fā)維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，公有鏈系統(tǒng)會(huì)設(shè)計(jì)激勵(lì)機(jī)制，以保證公有鏈系統(tǒng)持續(xù)健康運(yùn)行。最終確定性問(wèn)題交易的最終確定性指特定的某筆交易是否會(huì)最終被包含進(jìn)區(qū)塊鏈中。安全風(fēng)險(xiǎn)包括來(lái)自外部實(shí)體的攻擊、來(lái)自內(nèi)部參與者的攻擊及組件的失效、算力攻擊等。典型的公有鏈平臺(tái)以太坊

以太坊是一個(gè)開(kāi)源的智能合約功能的公共區(qū)塊鏈平臺(tái)，通過(guò)其專用加密貨幣—以太幣提供去中心化的以太虛擬機(jī)來(lái)處理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合約。以太坊由程序員維塔利克·布特林（VitalikButerin）在2013—2014年間首次提出，發(fā)布時(shí)定位為“下一代加密數(shù)字貨幣與去中心化應(yīng)用平臺(tái)”。私有鏈

私有鏈（Privateblockchain）是相對(duì)公有鏈的一個(gè)概念，“私有”，指的是某個(gè)區(qū)塊鏈的權(quán)限僅被個(gè)人或組織掌握，不對(duì)外公開(kāi)，僅限內(nèi)部使用。私有鏈具有完善的權(quán)限管理體系，使用者必須進(jìn)行身份驗(yàn)證。私有鏈的特點(diǎn)交易速度快私有鏈的節(jié)點(diǎn)都具有較高的信任度，在進(jìn)行交易時(shí)不需要對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行驗(yàn)證。隱私保護(hù)好私有鏈上訪問(wèn)權(quán)限被嚴(yán)格控制，沒(méi)有權(quán)限的情況下，任何人無(wú)法獲得區(qū)塊鏈上的個(gè)人數(shù)據(jù)。交易成本低私有鏈上完成的交易十分廉價(jià)甚至完全免費(fèi)。私有鏈的應(yīng)用場(chǎng)景01充當(dāng)公有鏈或聯(lián)盟鏈的區(qū)塊功能驗(yàn)證

02企業(yè)內(nèi)部的審計(jì)管理

聯(lián)盟鏈

聯(lián)盟鏈(Consortiumblockchain)，是指由多個(gè)機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈，每個(gè)組織或機(jī)構(gòu)管理一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)只允許系統(tǒng)內(nèi)不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行讀寫(xiě)和發(fā)送，并且共同來(lái)記錄交易數(shù)據(jù)。聯(lián)盟鏈的特點(diǎn)效率比公有鏈更高安全隱私保護(hù)