区块链技术和应用教育课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,区块链技术和应用,1.1,背景,先讲比特币,(Bitcoin/BTC),比特币价格单位：美元,比特币价格从诞生时的一美元兑换,1300,比特币，到峰值时,1100,美元兑换,1,个比特币。,什么是比特币？,什么是区块链？,单位：美元,疯狂的比特币,1.1,背景,比特币大事记,2009-1-3,比特币创世区块（,Genesis Block,）诞生，第一批比特币被挖出,2013-8,德国联邦财政部承认比特币为“记账单位”，和外汇一样可具有结算功能，但不具备充当法定支付手段的功能。,中本聪发表论文,比特币：种点对点的电子现金系统,2008-10-31,比特币产量第一次减半,2012-11-28,2010-5-22,比特币历史上第一笔交易：佛罗里达程序员,LaszloHanyecz,用,1,万个比特币购买了价值,25,美元的披萨,2011-6,比特币获得时代周刊和福布斯的关注，开始吸引主流媒体的目光,2013-12,五部委联合发布,关于防范比特币风险的通知,，并禁止第三方支付参与比特币交易,2015-10,比特币交易平台火币网上比特币价格达到峰值,8000,元,/,个,2013-11,当时全球最大的比特币交易平台,Mt.Gox,宣称,85,万个比特币被盗，随后破产,2014-2,Coinbase,成为美国首家持牌比特币交易所,2015-1,2014-6,美国加州最终通过,AB-129,法案，允许使用比特币等数字货币在加州进行消费,2015-6,欧盟法院裁定比特币交易免征增值税,2014-7,戴尔、美国卫星电视巨头,Dish Network,、电子商务巨头新蛋网等接受比特币支付,2014-12,微软接受比特币支付，比尔盖茨认为令人兴奋,2015,年度比特币上涨约,120%,，成为表现亮眼的投资品,2015-12,中国人民银行在京召开数字货币研讨会或推出央行数字货币,2016-1,日本首次批准数字货币监管法案，并定义比特币为财产,2016-5,纽约州金融服务局（,NYDFS,）宣布,BitLicense,许可证正式生效，纽约成为美国第一个正式推出定制比特币和数字货币监管的州,2016-7,比特币产量第二次减半,4,1.2,相关概念,Peer to Peer,，简称,p2p,，就是点对点的意思。处于,p2p,网络中的所有节点地位对等，网络不依赖于一个中心。,比特币的账户体系使用,非对称加密算法,其中用到一对秘钥：公钥（,publickey,）和私钥（,privatekey,）。用公钥对数据进行加密后，只有对应的私钥才能解密；反之如果私钥用于加密，则只有对应的公钥才能解密。在发送比特币时，交易发起者使用私钥对他的交易申请进行签名，网络上的任何人都可以使用对应的公钥对这个交易的合法性进行验证。,比特币世界中，通过私钥可以计算得到公钥，公钥再经过一系列哈希及编码运算就得到地址，地址可以理解为公钥的摘要，由一串字符表示，例如：,16FQCgFD5gBoJvD8kauX9oVoRQhs1NTvb4,。地址使公钥更具可读性，类似于银行账号。,就是比特币生产过程的形象说法。通过大量计算，完成系统要求的的工作量证明，系统就会奖励一定数量的比特币。,在通过“挖矿”得到比特币的过程中，一个节点每秒钟能做多少次计算，就是其“算力”的代表，单位,写成,hash/s,，,简写,h/s,。,1 h/s,表示,1,秒钟能做,1,次,hash,碰撞,。,1Kh/s=1000h/s,，,1Mh/s=1000Kh/s,，,1 Gh/s=1000Mh/s,，,1Th/s=1000Gh/s,，,1Ph/s=1000Th/s,P2P,公钥、私钥,地址,挖矿,算力,5,1.2,相关概念,矿机,随着挖矿所需算力的不断上升，专门制造出来挖矿的专业设备，就是矿机。,矿池,一般是对外开放的团队开采服务器，,奖励的比特币按算力占比分给矿工，其存在意义为提升比特币开采稳定性。山寨币和竞争币,我们把没有对比特币进行改进或创新的，完全模仿比特币的开发出来的虚拟货币称为山寨币。通过借鉴比特比并有一定程度的改进或创新的，称为竞争币。据统计，现在市场上的山寨币和竞争币总数多达几百种。,冷钱包,线下钱包，不联网。,热钱包,线上钱包，联网。,市场深度,由所有未成交的买单和卖单构成。是指平台在承受大额交易时币价不出现大幅波动的能力。市场深度越深表明市场越稳定、越成熟。,6,2.1,比特币的产生,贝壳、羽毛、牲口等实物货币,物物交换,黄金、白银等贵金属,金属货币,早期纸币、银票、廉价金属货币,纸币本位货币,纸币,在线支付,银行卡,Q,币等游戏币,电子现金,中心化,电子货币,比特币,去中心化电子货币,商品货币时代,货币价值主要取决于贵金属的发现和冶炼,信用货币时代,货币本身没有价值而取决于对发行机构的信任,去中心货币时代,货币价值取决于人们对算法、系统的认可,货币的演化,7,2.1,比特币的产生,去中心化电子货币,比特币之前电子货币的尝试都没有克服中心化的问题，这类系统都内生性地受制于“基于信用模式”的弱点。中心化货币由于货币主体单一，容易出现通货膨胀、经济周期性波动等缺陷，并且存在使用地区局限的问题。,去中心化电子货币的特点：,没有发行主体，不通过中央银行或第三方机构发行和交易,货币,发行和系统安全基于数学原理,依托互联网可以全球范围内使用,定义,目前使用范围,是否依赖中心,发行数量,基于,比特币,数字货币,全 球,不依赖,2100,万,密码学,Q,币,游戏币,腾讯所有游戏、业务,依赖,由腾讯公司负责发行、监管和,调控，没有上限,信用,比特币是最早的去中心化电子货币，虽然受比特币启发后来出现了多种竞争者，但比特币在全球的被认可程度仍然遥遥领先。,以比特币和,Q,币为例的去中心化电子货币与中心化电子货币的对比,8,2.2,比特币的产生,比特币的产生,发明人,Satoshi Nakamoto,（中本聪）,Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System,（比特币：一种点对点电子现金系统）,第一次以论文的形式提出（纽约时间,2008.10.31,）：,论文解决了无监管网络世界,里的两个实际问题,货币伪造问题,双重支付问题,9,2.2,比特币的产生,第一批比特币的产生,10,2.2,比特币的产生,比特币的节点分布,比特币节点在欧美等发达国家节点分布非常广泛，说明比特币在这些国家的生命力非常强，除此之外在经济较发达的城市也存在较多比特币节点。,数据来源：,Q,，节点分布,11,2.3,比特币的产生,比特币系统,区块：,区块链：,交易：,比特,币的底层是区块链技术，区块链可以形象的理解为去中心化的分布式账本，该账本由很多区块组成,。,每,10,分钟左右一个新,的,区块,被,创建出来，加,到,区块,链,的尾端,。新的,区块,记录,了这,10,分钟内发生的所有交易,，目前,比特,币系统稳定运行了,7,年多，积累了,40,多万个区块。,交易记录,一笔交易的具体信息,。,包括,付款人,地址,，收款人,地址,，付款金额，付款人签字，收款人公钥、付款人资金来源,交易,ID,等。,该系统的主要特点：,使用一个,P2P,（点对点）网络,不需要货币发行机构，不需要受信任的第三方,用户可匿名使用,新货币,通过工作量,证明机制,产生。,系统的共识机制可以有效防止,双重支付,的发生。,第一个区块,区块,ID,上个区块,ID,第三个区块,区块,ID,上个区块,ID,第二个区块,区块,ID,上个区块,ID,区块,ID,交易,1,，,交易,2,，,交易,3,交易,n,上个区块,ID,其他信息,交易,ID,资金来源,1,：我挖矿所得,50btc,的交易,ID,资金来源,2,：张三给我,100btc,的交易,ID,资金来源,3,：李四给我,50btc,的交易,ID,资金去向：壹基金捐助账号,ID,金额：,200btc,我的签名,2.3,比特币的产生,区块与比特币,谁创建区块，,就给,谁币！,一个区块被,创建后,，,系统,就会奖励给创建者一定数量的比特币。这笔由,系统,奖励创建者的交易就被区块记录在第一,条,交易单中，称为,coinbase,交易。,比特,币世界里没有,独立的“币”，,每个,账户的余额体现为交易链条上的输出，而所有的的输出都可以追溯到第一条,coinbase,交易。,创建一个区块，系统奖励多少币呢？刚,开始，创建一,个区块有,50btc,；产生,到,第,21,万个区块之后，奖励降为,25btc;,第,42,万个区块创建,后，奖励降,为,12.5btc,可理解为奖励每,4,年减半。,区块,的创建,币,（,比特币,/Bitcoin/BTC,）,的由来,在,比特币行业,里，,区块,创建的过程我们俗称为,挖矿,。,每个人都可以创建区块。区块的创建,是,通过竞争计算完成的。上,一,个区块创建,出来,之后，系统会给出一个数,A,。所有人就开始创建新的区块，记录实时发生的交易，同时玩一个密码学游戏,哈希。哈希,的特点是：可以根据任意一段数据计算出一,个固定长度的值，此计算,结果相当随机，无法预知大小。,大家不停的计算区块的哈希值（根据以下数据计算：一个随机数、上,一,个区块的哈希值以及,十分钟内验证过,的交易），谁先算出来一个小于,A,的哈希值谁就在游戏中获胜。系统会将获胜的人创建的区块链接到区块链上。,比特币世界,中,，系统算法决定每,10,分钟左右产生,一,个区块。如果,一段时间内,区块产生的平均时间超过,10,分钟，算法会降低游戏难度；反之，算法会提高游戏难度。数,A,决定计算难度，,A,越小计算难度,系数越,高。这样就保证了比特币的发行速度。,13,3,区块链原理,区块链,区块链是一个分布式账本，一种通过去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。,Block:101,上一区块哈希值,本区块哈希值,挖矿随机数,难度,时间戳,交易的,TreeHash,Block:102,上一区块哈希值,本区块哈希值,挖矿随机数,难度,时间戳,交易的,TreeHash,时间有序,挖矿就是找这个数字,构成不可逆的链条,“币”以交易记录形式存在,只有主人用私钥签名后，才能花掉它。,14,3,区块链原理,Bitcoin,的组网结构,每个用户节点都可以自由加入网络，完全分布式的,P2P,网络,每个用户节点都,维护有账本，某个节点的恶意篡改，不能得到其余节点的认同。,15,3,区块链原理,Bitcoin,的交易过程,所有者,A,利用他的私钥对前一次交易（比特货来源）和下一位所有者,B,签署一个数字签名，并将这个签名附加在这枚货币的末尾，制作出交易单。此时。,B,是以公钥作为接收方地址。,A,将交易单广播至全网，比特币就发送给了,B,，每个节点都将收到交易信息纳入一个区块中 此时，对,B,而言，该枚比特币会即时显示在比特币钱包中，但直到区块确认成功后才可以使用。目前一笔比特币从支付到最终确认成功，得到,6,个区块确认之后才能真正的确认到账。,每个节点通过解一道数学难题，从而去获得创建新区块的权利，并争取得到比特币的奖励（新比特币会在此过程中产生）此时节点反复尝试寻找一个数值，使得将该数值、区块链中最后一个区块的,Hash,值以及交易单三部分送入,SHA256,算法后能计算出散列值,X,（,256,位）满足一定条件（比如前,20,位均为,0,），即找到数学难题的解。由此可见，答案并不唯一,。,当一个节点找到解时，它就向全国广播该区块记录的所有盖时间戳交易，并由全网其他节点核对。此时时间戳用来证实特定区块必然于某特定时间是的确存在的。比特币网络采用从,5,个以上节点获取时间，然后取中间值的方式成为时间戳,。,全网其他节点核对该区块记账的正确性，没有错误后他们将在该合法区块之后竞争下