数字素养与技能 课件 第8章 区块链技术与应用

第8章 区块链技术与应用在当今数字化时代，信息的安全和可信度成为了人们最为关注的问题之一。区块链技术作为一种新兴的技术手段，被广泛应用于保护信息安全和实现可信交易。但是，对于许多非计算机相关专业的学生来说，区块链仍然是一个相对陌生的概念。本章将通过深入浅出的方式，介绍区块链技术的基本概念和原理，及基于区块链技术的软件系统的运用，以及区块链技术在不同领域中的应用场景和优缺点等。第8章区块链技术与应用学习目标第8章区块链技术与应用1.理解区块链的概念、原理及其发展趋势；2.理解区块链中去中心化技术的实现原理；3.了解现实生活、工作中常见的区块链应用程序；4.了解现实生活、工作中常见的区块链应用程序；5.了解区块链电子发票程序应用的基本使用。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序一、区块链的概念第8章区块链技术与应用

区块链是一种去中心化、不可篡改、分布式的数据库，具有安全、可靠、透明等特点。其核心是采用哈希算法和加密技术，将交易数据分块记录在不同的节点上，通过共识算法达成信息一致，并实现对数据的有效验证、存储和控制。区块链可简单理解成是一种分布式数据库技术，由时间戳和哈希值链接形成的块构成，每个块包含上一个块的哈希值，使数据在区块链上不可更改，如图8-1区块链结构示意图所示。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序一、区块链的概念第8章区块链技术与应用其中，区块链涉及的相关概念如下：（1）区块(Block)：代表交易数据的基本单位，包含交易信息、时间戳、哈希值等。多个区块构成区块链。（2）链(Chain)：由区块依据加密哈希关系连接而成的数据结构，形成了一个不可篡改、可信、分布式的数据库。（3）共识机制(Consensus)：为了保证区块链安全、可靠和一致性，需要采用一致的共识机制，如工作量证明(ProofofWork)、权益证明(ProofofStake)、拜占庭容错等。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序一、区块链的概念第8章区块链技术与应用（4）智能合约(SmartContract)：基于区块链技术实现的自动化合约，可以进行设定预期结果的交易，避免了中央机构的干预，提高了交易效率，并保证了交易的公开透明和安全。（5）分布式应用(DistributedApplication)：基于区块链技术构建的去中心化应用程序，利用区块链技术和智能合约实现信息传输、交易处理、数据存储等操作。（6）共享经济(SharingEconomy)：利用区块链技术，实现资源共享、分布式交互和去中心化管理，促进了生产、交流、交易和公共管理的全球化发展。

总之，区块链作为一种创新的分布式技术，其具有高度安全可靠、去中心化、防篡改、透明和无需信任第三方等特点。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序第8章区块链技术与应用区块链结构示意图学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序第8章区块链技术与应用区块链技术发展的阶段划分0102区块链1.0区块链1.0是区块链技术在数字加密货币的应用，为解决货币和制度手段的去中心化问题，实现货币的区块链支付、流通等功能。03区块链2.0区块链2.0是引入智能合约或可理解为“可编程金融”，是对金融领域的使用场景和流程进行梳理、优化的应用。区块链3.0区块链3.0是区块链技术在社会领域应用场景的视线，讲区块链技术拓展到金融领域之外，为各行业提供去中心化解决方案的“可编程社会”和“数字经济社会”。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序二、区块链程序应用去中心化第8章区块链技术与应用

在区块链技术中，信息被记录在一个称为“区块”的数据结构中，并且通过使用密码学技术进行保护和验证。每个新的区块都会包含前一个区块的哈希值，从而形成了一个不断扩展的区块链。由于任何试图修改通道中某个区块的操作都会影响后面所有区块的内容，所以区块链是不可逆的。这种安全性与去中心化的特征使得许多应用场景开始采用区块链技术，例如数字货币、智能合约等。区块链结应用范围示意图学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序三、区块链程序应用中分布式账本和共识机制第8章区块链技术与应用

分布式账本是指将所有参与者关于某一特定事物的数据集中存储在一起，形成一个被称为“账本”的数据库。该数据库通过密码学算法保护，并且每项数据被记录在一个称为“区块”的数据结构中。由于区块之间有密切的链接关系，因此任何人要破坏其中的数据都需要付出巨大的代价，从而使得这种账本具备了高度安全性、可信性和不可篡改性。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序四、区块链程序应用通过加密算法和共识机制来确保数据的安全性和隐私性第8章区块链技术与应用

首先，区块链利用密码学算法对数据进行加密保护，这包括数据传输过程中的通信加密、存储加密以及数字签名等技术。这些加密技术可以防止未经授权的访问、篡改和伪造账本数据。其次，区块链利用共识机制来保证数据的安全性和隐私性。共识机制要求各节点必须达成一致，确保所有节点记录的交易信息都是一致且正确的。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序五、区块链应用程序最大的特点是去中心化第8章区块链技术与应用

区块链采用分布式存储和共识机制来实现去中心化，使得数据和交易信息可以在整个网络中广泛传播和复制，而不需要一个集中式的第三方机构来进行管理或控制。中心化带来了多个优点。提高了数据的安全性和可靠性提高了透明度和可追溯性提高了系统的灵活性和应用性学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序五、区块链应用程序最大的特点是去中心化第8章区块链技术与应用

区块链采用分布式存储和共识机制来实现去中心化，使得数据和交易信息可以在整个网络中广泛传播和复制，而不需要一个集中式的第三方机构来进行管理或控制。中心化带来了多个优点。提高了数据的安全性和可靠性提高了透明度和可追溯性提高了系统的灵活性和应用性学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序怎样识别一个程序应用是否属于区块链程序应用？第8章区块链技术与应用

区块链是由多个区块组成的，每个区块包含了前一个区块的哈希值，这种链式的结构赋予了区块链应用程序高度的安全性和可靠性。

在新的区块加入到链上时，需要经过一定的验证和共识机制，确保该区块包含的交易信息是真实、无法篡改和不可逆转的。因为区块链应用程序采用分布式账本技术，所以即使某个节点崩溃或者被攻击，其它节点仍然能够保留所有的交易信息并进行验证。

同时，更多的节点参与到区块链网络中来，增加了数据安全性和稳定性，防止因为少数节点出现问题而导致整个网络崩溃的风险。

虽然区块链应用程序最大特点是去中心化，但在表面看来，它最大的特点是“链式结构”，表现出来的是块与块之间的哈希值，这种结构使得区块链具有高度的安全性和可靠性，并且可以有效防止数据篡改和攻击行为。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序第8章区块链技术与应用区块链已经得到应用于金融、供应链、医疗、能源、交通、物流、投票等领域。涉及一些名词，基本解释如下：（1）哈希：将任意大小的数据通过哈希算法变成固定长度的值，具有唯一性、不可逆、不可篡改的特点。（2）公钥密码学：一种加密技术，由公钥和私钥组成，公钥用于加密，私钥用于解密。（3）分布式：一种系统结构，将计算机和数据分散在不同的位置，通过网络协作完成任务。（4）智能合约：一种自动执行的合约，由代码编写，根据指定条件自动执行。学习情境一：简单分辨软件是否基于区块链技术的应用程序第8章区块链技术与应用区块链已经得到应用于金融、供应链、医疗、能源、交通、物流、投票等领域。涉及一些名词，基本解释如下：（5）加密货币：一种数字资产，可以用于交易，采用区块链技术实现去中心化的交易流程。（6）挖矿：指在区块链上运行的节点，通过计算哈希值来添加新的区块，并获得加密货币的奖励。（7）共识算法：确保网络中的所有节点对数据的一致性，比如比特币和以太坊使用的工作量证明算法（POW）和权益证明算法（POS）。（8）可溯源性：区块链的透明性和不可篡改性使得交易和物品的来源可以追溯到源头，有助于打击假冒伪劣和防止不法行为。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用一、深圳市区块链发票

深圳区块链电子发票是在国家税务总局的指导下，国家税务总局深圳市税务局主导落地，由腾讯区块链提供底层技术支撑，高灯科技等提供行业解决方案，是全国范围内首个“区块链+发票”生态体系应用研究成果。

区块链电子发票具有“分布式”存储、可追溯、不可篡改的优势，通过“资金流、发票流”二流合一达到按需供票，实现了“交易即可开票”，使发票回归到作为商事活动交易凭证的本源，真正实现让开票更简单。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用一、深圳市区块链发票

对于商家而言，区块链电子发票为企业提供了个性化的开票服务，大型企业可自行开发打通系统后提供多种开票场景，中小企业可开通微信回执开票功能，无需进行抄报税流程，不需再为购票往返税务局，只需使用手机或普通连通互联网的计算机即可实现开票。对于消费者而言，手机自助开票，无需排队，免去向商家索票的烦恼，开具的发票可选择插入微信卡包或发送电子邮箱，用票体验更优。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用二、智慧出行-两步在线开具区块链电子发票从用户的实际体验而言，使用乘车码搭乘地铁开具区块链电子发票将比以往更加方便，用户可以通过以下三个路径，简单两步即可在线开具区块链电子发票：方法一：第一步：行程结束后，通过微信支付扣费凭证页面，进入“乘车记录”；第二步：选择需要开具发票的行程记录，即可进行开票；方法二：第一步：搜索“乘车码”微信小程序刷码乘坐深圳地铁，再次使用时，下拉微信聊天框点击乘车码，进入“乘车码”小程序；第二步：通过主页面右下角“我的-乘车记录”，选择需要开具发票的行程记录，即可进行开票。方法三：第一步：使用深圳地铁APP的用户可通过点击“我-电子发票”；第二步：进入“乘车记录”页面，选择具体行程后，即可成功开票。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用三、区块链电子发票解决方案相关知识学习

为贯彻落实国家税务总局关于优化营商环境、推进“放管服”改革的系列工作部署区块链电子发票解决方案，进一步适应市场经济发展需要，税务现代化，国家税务总局深圳市税务局以“建设智慧税务”为目标区块链电子发票解决方案，组织试点应用通过区块链系统开具的电子普通发票。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

区块链电子发票是电子发票据服务平台的一个子功能，区块链电子发票使用到区块链技术，如图所示。国家电子发票据服务平台与区块链电子发票的关系图学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

另一方面，招商银行深圳分行推出银行业务区块链发票，在为客户办理贵金属购买业务后，通过系统直联深圳市税务局区块链平台，成功为客户开出了首张区块链电子发票。招商银行成为首批通过系统直接接入深圳市区块链电子发票平台的机构，也成为全国首个区块链电子发票的试点银行。2018年11月1日早上，招行开出银行业首张区块链电子发票，如图所示。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

招商银行App上支持在线开区块链发票和在线开票、报销、查询和核销等流程，如图区块链电子发票开具业务流程所示。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

区块链电子普通发票是“互联网+税收”深度融合的产物，是实现“科技创新+”税收管理现代化的新尝试。区块链技术具有全程可追溯、信息不可篡改的特点。与发票逻辑和需求高度吻合，能有效避免假发票，完善发票监管流程。区块链电子普通发票连接各个发票利益相关方，方便发票的溯源、真伪和报销，有效解决发票多报、虚报假到、真伪难辨等问题。以及发票流通过程中的虚假。为纳税人有效降低运营成本和税务风险。

在公司法人的小程序端也有区块链发票管理开票员、绑定和管理等功能，如图所示为区块链电子发票法人端绑定功能。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

绑定纳税人识别号和身份后，具有权限的人员可以在线开区块链电子票和查验功能。开出来的发票和普通的电子发票信息基本是一致的，如图8-7所示为全国首张基于区块链的电子发票，如图8-7除了密码区显示区块链的哈希值，扫描二维码能显示发票的加密信息和哈希值信息；使用用微信等二维码扫码工具，扫全国首张基于区块链的电子发票的二维码扫描结果，如图所示为全国首张基于区块链的电子发票的二维码扫描结果。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用

判断一款软件是否是区块链程序应用，先查看是否使用了区块链技术的相关术语，例如“区块链”、“分布式账本”、“去中心化”等；第二，查看该软件是否使用了区块链技术的底层技术，例如公链（比如比特币、以太坊等）或联盟链（比如HyperledgerFabric）；第三，看该软件是否具有去中心化的特点，即是否没有中央机构控制或管理该软件的运作；第四，看该软件是否提供了一些与区块链技术相关的功能，例如去中心化的身份验证、不可篡改的数据存储、智能合约等；需要注意的是，并非所有基于区块链技术的软件都是“真正的”区块链应用程序，因为区块链技术还有许多局限性和问题需要解。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用四、区块链常见应用领域区块链技术可以用于很多领域，以下是一些示例。（1）数字货币：比特币、以太坊、莱特币等数字货币都是基于区块链技术的。区块链的去中心化特性可以保障数字货币的安全性和不可篡改性。（2）智能合约：以太坊等区块链平台可以运行智能合约，通过编写代码实现自动化的合约条件执行，例如物流、金融等行业的合约。（3）数字资产管理：区块链技术可以用于数字资产的存证、溯源和交易管理，例如艺术品、土地、房产等。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用四、区块链常见应用领域（4）供应链管理：通过区块链技术的透明度和可追溯性，可以实现对供应链各个环节的管理和监控，例如食品安全、药品溯源等领域。（5）物联网：通过区块链技术，可以实现对物联网设备的身份验证、数据安全和互联操作。(6其他领域：区块链技术还可以应用于身份认证、投票系统、能源交易、医疗保险等领域。总的来说，区块链技术的应用范围非常广泛，可以帮助改善许多行业的安全性、效率和信任度。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用五、区块链在数字商业中的应用场景区块链技术在数字商业中的应用场景包括以下几个方面.（1）数字货币支付：区块链技术可用于支付领域，例如比特币、以太币等数字货币可以用于在线支付等场景。（2）数字版权：区块链技术可以用于数字版权认证和资产交易。创作者可以通过区块链技术进行版权保护，消费者可以通过区块链透明的交易机制购买数字内容。（3）数字身份认证：区块链技术可以用于数字身份认证，保护用户的隐私信息和数字资产安全。（4）网络安全：区块链可以用来确保数据的安全性，因为区块链会将每条信息记录在多个节点上，并且每个节点的数据要是一致的，从而保证数据的完整性和不可篡改性。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用五、区块链在数字商业中的应用场景（5）供应链管理：区块链技术可以为数字商业提供溯源和透明度，确保商品的质量和真实性。（6）供应链金融：区块链可以将供应链上各方的信息整合在一起，为供应链金融提供更准确的信用数据。（7）保险业务：通过区块链技术，可以实现快速理赔、降低人为操作成本及实现更公正的理赔。（8）交通出行：区块链的技术可以用于智能交通、共享出行等一系列智慧城市发展中的应用。（9）数据交换：区块链技术可以被用于交换加密数据，确保数据的安全和完整性。（10）智能合约：区块链技术的智能合约能够自动化和规范化数字商业交易和合作。学习情境二：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用五、区块链在数字商业中的应用场景（11）数据隐私保护：区块链技术可以保护用户的数据隐私，例如个性化推荐和数据分析。

总体来说，区块链技术的应用给数字商业带来了更高的安全性、更高的可追溯性、更高的透明度和更高的自动化程度。中国版的数字人民币，是国家不完全去中心化的数字货币，使用分布式账本技术，能够实现安全、匿名的全球交易；中国数字人民币在跨境支付和汇款可以轻松涉及多个国家、多个金融机构之间的交易，使用区块链技术简化这些流程，降低交易成本。区块链技术与物联网结合，能实现智能合约和去中心化的设备管理，从而改善物联网的安全性和可靠性，还可以用于数字身份和认证，保护用户隐私和数据安全。任务一：注册并体验深圳市区块链电子发票第8章区块链技术与应用1、关注“深圳税务”小程序，选择“我要办”菜单下的“@深税”进入“@深税”页面，可以通过