信息導(dǎo)論新一代江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

講課老師孫甜技術(shù)目錄第四章日新月異大數(shù)據(jù)第三章走進云計算時代第二章觸摸世界物聯(lián)網(wǎng)新一代信息技術(shù)導(dǎo)論第五章引領(lǐng)未來人工智能第一章緒論第六章信用基石區(qū)塊鏈新一代信息技術(shù)導(dǎo)論第六章信用基石區(qū)塊鏈第六章信用基石區(qū)塊鏈目錄區(qū)塊鏈概述區(qū)塊鏈技術(shù)區(qū)塊鏈的應(yīng)用第六章信用基石區(qū)塊鏈學(xué)習(xí)目標【知識目標】了解區(qū)塊鏈的概念與特征；理解區(qū)塊鏈的技術(shù)；熟悉區(qū)塊鏈在各行業(yè)中的實際應(yīng)用?！炯寄苣繕恕苛私鈪^(qū)塊鏈的發(fā)展歷程；了解區(qū)塊鏈應(yīng)用存在的問題與未來的發(fā)展。【素質(zhì)目標】培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化思維，提升其在數(shù)字時代的適應(yīng)能力。第六章信用基石區(qū)塊鏈思維導(dǎo)圖6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈一個去中心化的分布式賬本，其本身是一系列使用密碼學(xué)而產(chǎn)生的互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)塊。區(qū)塊鏈？區(qū)塊鏈作為去中心化的分布式賬本，有什么樣的好處或特征？6.1.1概念6.1.2特征6.1.3發(fā)展歷程6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈信息處理與共享便利價值轉(zhuǎn)移價值轉(zhuǎn)移分享寵視頻？分享手中的錢？√×6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈價值轉(zhuǎn)移6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈價值轉(zhuǎn)移復(fù)制黏貼給收款方？-500+5006.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈價值轉(zhuǎn)移6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈分享寵視頻？分享手中的錢？√×將某一部分價值從A地址轉(zhuǎn)移到B地址，需要A地址精確地減少了這部分價值，而B地址精確地增加了這部分價值。這就是區(qū)別于信息轉(zhuǎn)移的價值轉(zhuǎn)移。目前的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是不支持價值轉(zhuǎn)移功能的。所以，目前的價值轉(zhuǎn)移往往不是直接傳輸，而是由一個中心化的第三方來做背書。價值轉(zhuǎn)移6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈人與人之間信任的建立全靠看臉。遠古部落雙十一人們相信遠在千里之外的一個賣衣服商家，并且向他付款?，F(xiàn)代社會因為在這個交易過程中，我們把信任托付給了國家機構(gòu)或大型企業(yè)這些中心化的第三方。？圖文參考：徐明星等．圖說區(qū)塊鏈[M]北京：中信出版社，2017信用建設(shè)6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈信用建設(shè)6.1區(qū)塊鏈概述6.1.1概念第六章信用基石區(qū)塊鏈基于中心化機構(gòu)背書的信用體系構(gòu)建本身存在一些局限。對于中心體的過渡依賴系統(tǒng)的可信度問題高昂的信用成本?。。∈召M：匯款金額的1‰最低50元/筆，最高260元/筆有限性機會主義為了快速完成信用建設(shè)，實現(xiàn)安全且低成本的價值轉(zhuǎn)移，區(qū)塊鏈技術(shù)就這樣應(yīng)運而生了。信用建設(shè)第六章信用基石區(qū)塊鏈6.1區(qū)塊鏈概述6.1.2特征中心化第三方第六章信用基石區(qū)塊鏈6.1區(qū)塊鏈概述6.1.2特征節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點第六章信用基石區(qū)塊鏈6.1區(qū)塊鏈概述6.1.2特征區(qū)塊鏈是分布式的，區(qū)塊鏈在網(wǎng)絡(luò)上會有許多獨立的節(jié)點。在區(qū)塊鏈公信力模型中，區(qū)塊鏈不制定政策，它只是扮演一個公證人的角色。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.1區(qū)塊鏈概述6.1.2特征公信力政府公眾區(qū)塊鏈是分布式的區(qū)塊鏈不制定政策而只是一個公證人的角色區(qū)塊鏈是一臺創(chuàng)造信任的機器。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.1區(qū)塊鏈概述6.1.3發(fā)展歷程區(qū)塊鏈

1.0

時代技術(shù)發(fā)展與數(shù)字貨幣密切相關(guān)，應(yīng)用普遍集中在貨幣轉(zhuǎn)移、兌換和支付等方面，這個時期的區(qū)塊鏈技術(shù)找到了一個解決貨幣和支付去中心化的方案。區(qū)塊鏈2.0

時代解決了市場的去中心化問題，以太坊（Ethereum）的概念也開始出現(xiàn)。這一時期的關(guān)鍵詞是“合約”。區(qū)塊鏈3.0

時代代表了區(qū)塊鏈技術(shù)的最新發(fā)展階段，其開始的標志是通證（Token）的出現(xiàn)。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈的賬本系統(tǒng)與交易模型這個城市里有4個居民，他們互相借錢的時候，是這么操作的：假設(shè)乙向甲借了10塊錢，甲就會在人群中大喊：“我是甲，我借給了乙10塊錢！”同時，乙也在人群中大喊：“我是乙，甲借了10塊錢給我！”這時候城市里的其他居民，丙和丁都聽到了這些消息，他們在自己手中的小賬本上把這一事件記錄下來：“某年某月某日，甲借給了乙10塊錢?！睒O端情況：去中心化小城區(qū)塊鏈作為一本去中心化的分布式賬本，如何運行呢？第六章信用基石區(qū)塊鏈極端情況：去中心化小城這個去中心化的小城中不再需要一個擁有公信力的組織。這是因為當分布式結(jié)構(gòu)中的每個人都記賬的時候，篡改賬本是不可行的。我不欠甲10塊錢！不對，我的賬本上明明記錄了你在某年某月某日向了甲借了10塊錢，并且沒有你還款的相關(guān)記錄。6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈的賬本系統(tǒng)與交易模型第六章信用基石區(qū)塊鏈1.可以無限增加2.加密且有順序3.去中心化6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈的賬本系統(tǒng)與交易模型第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈賬本系統(tǒng)與交易模型在依托網(wǎng)絡(luò)的區(qū)塊鏈城市中生活著很多居民，他們相互進行交易活動。這里，我們舉例關(guān)注其中的五個居民，他們分別是ABCDE。區(qū)塊鏈城市區(qū)塊鏈城市所有交易都依托區(qū)塊鏈賬本系統(tǒng)進行。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈賬本系統(tǒng)與交易模型這五個居民互相進行交易，如買賣商品，所以他們相互之間就要進行支付。在一次交易中，A首先支付了10元錢給B，此時，A和B就需要記賬，而且為了讓這筆賬在區(qū)塊鏈世界得到承認，A和B在記賬后都需要將賬單廣播出去，告訴城市中的所有人。稍后，B又由于交易需要支付了5元錢給C，與此同時，B和C也同樣要把對這筆交易的記錄廣播給所有人，如果之后C又支付了2元錢給D，那這一賬單，也同樣需要向全世界廣播。BDAC金額：10金額：5金額：2其他……第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈賬本系統(tǒng)與交易模型對這一時期區(qū)塊鏈城市中發(fā)生的A、B、C、D之間的賬單以及其他賬單進行打包，形成一個塊，這個塊稱為區(qū)塊。當這一區(qū)塊打包完成后，人們將這個區(qū)塊鏈接到以前的交易記錄上，之后新的區(qū)塊繼續(xù)形成，再將新區(qū)塊繼續(xù)鏈接到這一區(qū)塊之后，這樣就形成了一條鏈狀結(jié)構(gòu)，人們稱之為區(qū)塊鏈。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.1區(qū)塊鏈賬本系統(tǒng)與交易模型1）為何記賬？ABCD之間的交易與以E為代表的其他居民毫無關(guān)系，為什么ABCD廣播賬單，其他人就要接收并記錄呢？2）以誰為準？每個人接收賬單的先后順序不同，甚至接收到的賬單內(nèi)容不同，以誰打包的賬單為準？3）如何防偽？如何確保區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易記錄是真實的？如何做余額檢查和避免雙重支付？如何防止篡改已經(jīng)存在的記錄？第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.2區(qū)塊鏈系統(tǒng)用戶為何記賬大家主動記賬是因為記賬有獎勵，記賬的獎勵則有兩個來源：手續(xù)費和打包獎勵。第一，記賬者會獲得手續(xù)費收益，這里的手續(xù)費性質(zhì)與人們?nèi)ャy行辦業(yè)務(wù)，銀行向用戶收取的手續(xù)費十分相似，銀行的手續(xù)費是比較高的，而區(qū)塊鏈系統(tǒng)的手續(xù)費則非常低廉。第二，打包這部分記賬記錄的人，將獲得一個打包獎勵。這里需要注意，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，每一個區(qū)塊都只能由一個人打包，而只有這個打包者能獲得獎勵。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準ABCDE打包權(quán)利給誰？以誰的信息包為準？共識算法：工作量證明（PoW)ProofofWork第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準共識算法：工作量證明（ProofofWork）所有用戶參與一場周期性數(shù)學(xué)競賽：難以計算易于驗證（計算指定0數(shù)目的哈希值）第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準共識算法：工作量證明（ProofofWork）計算結(jié)果交易信息每個節(jié)點都可驗證競賽結(jié)果和交易信息第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準每個節(jié)點都可驗證競賽結(jié)果和交易信息驗證成功→添加區(qū)塊共識算法：工作量證明（ProofofWork）其他用戶會意識到自己在這局競賽中已經(jīng)輸了，轉(zhuǎn)而進入下一個周期性的數(shù)學(xué)競賽計算。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準趣味知識：挖礦的具體原理挖礦類似于做一個很難的數(shù)學(xué)題能否成功取決于CPU速度第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準趣味知識：挖礦的具體原理-哈希（hash）函數(shù)哈希函數(shù)也被叫做數(shù)字摘要或者散列函數(shù)。字符串摘要正算容易反算困難SHA256（）123=101011010……（一個256位的二進制數(shù)，無規(guī)律）=a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0（十六進制數(shù)，區(qū)塊頭部）.每一位數(shù)字都可能變化x→y簡單y→x困難SHA256（）x=011000100……（一個256位的二進制數(shù)，無規(guī)律）一個個數(shù)代入嘗試第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.3區(qū)塊鏈系統(tǒng)打包以誰為準趣味知識：挖礦的具體原理-挖礦過程字符串=前塊頭部

+賬單信息

+

時間戳+隨機數(shù)礦工甲手中字符串SHA（SHA256（））字符串=000000000101011……（一個256位的二進制數(shù)）第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題我們必須保證每一條記錄都是由“貨幣”持有者所發(fā)出的，而不是由其他人偽造的。1.如何保證區(qū)塊鏈上的交易記錄是真實的？（身份認證問題）不論人臉、簽名還是指紋，都可以用計算機系統(tǒng)進行復(fù)制，復(fù)制下來的簽名或指紋可以被添加到偽造的記錄上?！痢痢羺^(qū)塊鏈系統(tǒng)中的身份認證方式：電子簽名第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題私鑰公鑰公鑰hash地址Secp256K1橢圓曲線算法SHA256算法Base58算法每個區(qū)塊鏈用戶在注冊時，系統(tǒng)會生成一個隨機數(shù)，通過這個隨機數(shù)產(chǎn)生一個私鑰字符串，私鑰又可以產(chǎn)生一個叫做公鑰的字符串，同時可以產(chǎn)生一個地址。這里需要注意，由于使用的算法關(guān)系，通過公鑰或地址是反算不出私鑰的。×隨機數(shù)用戶個人保存公開公開在實際運用中，私鑰可以對一串字符進行加密，而公鑰可以把私鑰加密后的內(nèi)容解密。非對稱加密第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題1.如何保證區(qū)塊鏈上的交易記錄是真實的？（身份認證問題）SHA256A給B10元錢A摘要A1密碼A1私鑰

加密

公鑰廣播以C為代表的所有區(qū)塊鏈系統(tǒng)用戶收到A給B10元錢密碼A1公鑰SHA256摘要C1公鑰

解密

摘要C2一致確認最后接收消息方將摘要C1和摘要C2進行比對，如果兩者相等，就說明A廣播的這個密碼A1是符合要求的，這個密碼A1符合要求是因為A有唯一的私鑰可以進行加密運算，全世界都會承認這確實是A的廣播。但是，如果發(fā)現(xiàn)摘要C1和摘要C2不一樣，就說明這條消息是偽造的，那么所有的用戶都會拒絕這條消息。這個過程保證了所有A發(fā)給B的消息都是由A簽發(fā)的，這種方式被稱為電子簽名。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題2.如何做余額檢查和避免雙重支付？A給B10元錢A賬戶不足10元廣播消息真實情況追溯區(qū)塊鏈把很多交易信息，一個塊一個塊打包，再把所有區(qū)塊串聯(lián)起來形成一條鏈，這就決定了每個用戶在使用區(qū)塊鏈時都會下載所有的信息。A把“A給B10元錢”這件事廣播出去，其他用戶接收到這個信息后就會去檢查，具體表現(xiàn)為去找A的錢是從哪兒來的，以及以往有沒有給出過錢。如果其他用戶通過追溯，發(fā)現(xiàn)A賬戶余額不足，這條交易信息就會被其他用戶拒絕，而得不到承認的交易信息是沒有任何作用的。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題2.如何做余額檢查和避免雙重支付？E挖礦成功×重新站隊第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題3.如何防止篡改已存在的記錄？AB付10元刪除or篡改最長鏈原則第六章信用基石區(qū)塊鏈6.2區(qū)塊鏈技術(shù)6.2.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)如何解決防偽問題3.如何防止篡改已存在的記錄？所有用戶都只承認最長的那根鏈條，并默認在最長鏈后繼續(xù)挖礦和接塊。最長鏈原則篡改后的支鏈太短不被承認

A希望抹掉“A付10元錢給B”這個已經(jīng)存在于鏈上的信息。舉例來說，A的方法是重新打包一個不包含“A付10元錢給B”信息，反而包含“B付10元錢給A”信息的包，并且以這個信息包去重新計算數(shù)學(xué)題，再重新打一個包，造出一個支鏈，這個支鏈上，原信息“A付10元錢給B”就被篡改了。包含篡改信息的區(qū)塊雖然也被連到了鏈上，但由于最長鏈原則，這個支鏈并不被世界承認，除非A的計算能力超過了世界上其余所有的人算力之和，那A通過不斷努力去延長新的支鏈，使其最終超過主鏈長度，才能夠完成已有信息的篡改，但現(xiàn)實中這種算力集中情況不可能出現(xiàn)。第六章信用基石區(qū)塊鏈6.3區(qū)塊鏈的應(yīng)用6.3.1國內(nèi)典型應(yīng)用案例北京新型監(jiān)管體制區(qū)塊鏈+監(jiān)管第六章信用基石區(qū)