《区块链导论》课件-第一章

：第一章区块链技术发展技术演进特点分析应用模式Contents1.11.21.31.1技术演进技术起源1976年，Diffie和Hellman奠定了公钥密码学的发展方向，开创了公钥密码学的新纪元。1977年，美国麻省理工学院Rivest、Shamir和Adleman提出RSA公钥密码算法，公钥密码学的研究进入快速发展阶段。1980年，计算机科学家RalphMerkle提出了Merkle-Tree算法，用作分布式网络中数据同步正确性的校验。1982年，Lamport提出拜占廷将军问题，标志着分布式网络与计算的可靠性理论和实践进入到实质性阶段。同年，DavidChaum提出不可追踪的密码学支付系统，密码学匿名现金系统ECash就是以此为先驱的。1技术起源1985年，Koblitz和Miller独立提出的椭圆曲线加密（ECC）算法，只需较短的密钥即可达到RSA算法相同的加密强度，降低加密复杂度。1993年，“智能合约”的概念由NickSzabo提出，并于1994年提出理论研究，最终由区块链技术解决并实现。1997年，英国的密码学家AdamBack发明了哈希现金，提出第一代工作量证明机制（PoW）算法，是区块链技术的核心要素之一。同年，Haber和Stornetta提出用时间戳的方法保证数字文件安全的协议成为比特币区块链协议的原型。2技术起源1998年，密码学货币的完整思想正式出现，密码学家David和NickSzabo同时提出了密码学货币的概念。其中David发明了B-money，NickSzabo则发明了Bitgold。1999到2001的三年时间内，Napster、EDonkey2000和BitTorrent先后诞生，奠定了P2P网络计算的基础。2001年，美国国家标准与技术研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST）发布了SHA-2系列算法（SecureHashAlgorithm，安全散列算法），其中包括目前广泛应用的SHA-256算法，这也是比特币最终采用的哈希算法。3技术起源2004年，HalFinney推出了自己的电子货币版本，采用了可重复使用的工作量证明机制（RPoW），为比特币的诞生奠定了基础。2008年11月16日，中本聪发布了比特币代码的先行版本。2009年1月3日，中本聪在一个小型服务器上创建了比特币的第一个区块——创世区块（GenesisBlock），并获得了其预先设定好的“首矿”奖励——50个比特币。4区块链发展区块链1.0区块链1.0为区块链发展的第一阶段，以数字货币的相关应用为起点，以比特币为代表的虚拟货币是区块链技术目前最成功的应用之一。2009年初，比特币网络正式上线运行。2010年9月，第一个矿场Slush发明了多个节点合作挖矿的方式，成为比特币挖矿这个行业的开端。2011年4月，比特币官方有正式记载的第一个版本（bitcoin0.3.21）发布。它支持UPNP（UniversalPlugandPlay），通用即插即用。5区块链发展区块链1.0数字货币的发展体系分为四个部分：①比特币区块链；②使用比特币区块链协议但不使用比特币的系统，如万事达币、彩色币、合约币等；③同时使用独立货币和独立的区块链系统，比如以太坊、瑞波、莱特币和未来币等；④侧链，采用独立的网络，但是以比特币作为底层货币的系统，如BTCRelay等。6区块链发展区块链2.0区块链2.0为区块链发展的第二阶段，由数字资产开启，运用于其他金融领域，如银行结算、跨境支付、股权登记转让等。2013年11月，VitalikButerin发起了Ethereum（以太坊）项目，并在12月发布了以太坊白皮书的首个版本。区块链技术适合于智能合约。智能合约是将纸质合约数字化，能被计算机自动执行。智能合约具备两个功能：一个是现实产生的合同，另一个是不需要第三方的、去中心化的、公正、超强行动力的执行者。区块链2.0也被称为区块链可编程时代，实现智能合约与区块链技术的结合。7区块链发展区块链3.0从技术的角度来看，以太坊、Corda、ZCash等区块链项目并起，为商用分布式应用设计的区块链操作系统（EOS）逐步实现，可实现分布式应用的性能扩展；同时，区块链技术的共识机制目前也日渐成熟。另外，区块链技术占用的算力也大幅度提高，莱特币还率先实现了隔离见证的技术。从行业的角度上看，区块链在全球范围内票据、证券、保险、防伪、存证、溯源、知识产权等十几个领域都有了区块链应用的成功案例。国内国际多家大的金融机构、银行、其他传统企业，也都纷纷建立自己的区块链项目。81.2特点分析特点分析区块链定义区块链实质上是一种分布式记账本，它是P2P网络、共识机制、加密算法等多种计算机技术的集成应用技术。狭义的区块链技术是一种以时间顺序排列的链式数据结构，并通过哈希函数等密码学技术保证了数据的不可篡改、不可伪造。广义的区块链技术是利用区块的链式数据结构以存储数据、利用链式数据的前后关系验证数据、利用分布式节点生成数据、利用共识算法来更新数据、利用密码学保证数据真实性、利用智能合约保证协议的不可违约性的一种具备高拓展性、高安全性的分布式数据系统。9特点分析区块链特性去中心化：区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程都是基于分布式网络架构，无需第三方机构或中心机构。系统中的所有节点之间都可以自由通信，都共同存储着区块数据。透明性：区块链系统整体上是开放透明的，除节点私钥以外，网络中的节点信息、区块链中存储的数据对所有参与者公开，区块链的源代码也对所有人公开。自治性：区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程，并基于预先设定好的规范或共识协议来增加新区块。10特点分析区块链特性不可篡改性：区块链技术使用了哈希函数以及非对称加密等对区块数据进行加密，确保了数据和信息的基础安全；同时借助分布式系统、经济激励、共识机制，使大部分节点自发地抵御攻击，保证区块链数据不可篡改和不可伪造。可追溯性：区块链的链状结构保存了从第一个区块开始的所有历史数据，连接的形式是后一个区块存储前一个区块的哈希值，区块链上任意一条记录都可通过链式结构追溯源头。准匿名：区块链系统采用由用户公钥转化而来的地址来确认用户信息。用户在参与区块链系统的交互时，只需要公开地址，不需要公开真实身份，具有交易的准匿名性。111.3应用模式应用模式分类根据网络范围、开放程度的不同，可将区块链的应用模式分为公有链（PublicBlockchain）、私有链（PrivateBlockchain）和联盟链（ConsortiumBlockchain）。12应用模式公有链公有链是一种非许可链（PermissionlessBlockchain），世界上任何个体或团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程的区块链。公有链是真正意义上的完全分布式的区块链系统，通过哈希函数的性质与区块链的结构保证区块链数据的不可篡改，同时将加密算法验证和经济上的激励相结合。公有链遵循的原则：每个人从中可获得的激励与对共识过程作出的贡献成正比，从而在陌生的网络环境中建立共识机制，形成去中心化的信用机制。13应用模式公有链公有链是出现最早的区块链应用模式，也是目前使用最广泛的区块链应用模式。目前网络上大量出现的各种虚拟数字货币均基于公有链。公有链的两个特点：①用户与开发者隔离，在公有链中，程序开发者无权干涉用户，因此用户的各种应用不会受到程序开发者的影响。②全部区块链数据处于公开状态。14应用模式私有链私有链是一种许可链（PermissionedBlockchain），是指在一个相对较小范围内建立、仅供小范围内应用的区块链，私有链上的读写权限、参与记账权限按私有组织规则来制定。私有链的价值主要是提供安全、可溯源、不可篡改、自动执行的运算平台，同时还可以防范来自内部和外部对数据的安全攻击。15应用模式私有链私有链的三个特点：①交易速度大幅提升。②安全性大幅提高。③交易成本大幅降低。16应用模式联盟链联盟链也是一种许可链，一般是由某个群体内部指定多个预选的节点为记账节点，每