区块链导论配套ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/8/20,#,区块链导论,新一代信息技术系列教材,绪论,第一章,区,块链的发端与源起,区,块链的技术特点,区块链的发端与源起,1,1.1.1,记账技术的更迭,区块链技术,也称为,分布式记账技术,。,众所周知，“记账”就是按时间的先后顺序，将个体、公司、组织等在一定时间内所发生的收和支出全部记录下来，供査阅者翻阅査看的行为。,简单刻记,/,直观绘图,结绳记事法,单式记账,复式记账法,互联网时代记账工具,分布式记账技术,人类记账史上的革命,复式记账法的生和发展奠定了当代会计学基础,基于复式记账法思想，但又有很大的改进和提升，客观上大大推动了现代商业行为的发展。,记账技术的更迭：,分布式记账技术,新一代的记账技术,区块链系统,可以被视为,带密钥的分布式和自动式记账账本,，其,核心,是系统中每个节点都有一份一模一样的账本，这些账本记录了系统所有发生的交易，并且能自动将新的交易数据添加到每个节点的账本中。,和复式记账方式相比，区块链账本是,多点同时记账,，,依靠共识机制确认,，,单个节点难以篡改账本,记录,。,分布式记账优势：,（,1,）通过多方记账的方式，增强数据安全性，防止单点故障,（,2,）减少,不同数据库之间的对账,工作，提高效率和透明度,1.1.1,记账技术的更迭,1.1.2,密码学的发展,密码学,最初是研究如何在敌方存在的情况下进行,安全通信,的一门科学。,目的,是分析和构建协议，使得通信双方在,按照协议,进行通信的过程中，能够,防止第三方窃取通信内容,。,现代密码学,是数学、计算机科学、电子工程、通信科学、物理学等多学科汇集的交叉科学，密码学技术被广泛应用于电子商务、电子支付卡、数字货币、计算机密码、军事通信等众多领域。,密码学最早起源于古希腊时代，经过长达几千年的研究，为如今的区块链密码学技术奠定了基础。,1.1.2,密码学的发展,1.1.3,“密码朋克”的建立,20 世纪 90 年代发展出“密码朋克”（“Cypherpunk”）的概念。,1992 年，Intel 的资深科学家蒂姆梅（Tim May）成立密码朋克组织。,1993 年，蒂姆梅、美国加州大学伯克利分校（UCB）的数学家埃里克休斯（Eric Hughes）、开源软件的早期核心人物之一约輸吉尔摩尔（John Gilmore）共同创建“密码朋克邮件列表”。,1993 年，埃里克休斯（Eric Hughes）发表,密码朋克宣言,密码学研究,赛博朋克构想,密码朋克（,Cypherpunk,）,（,20,世纪,90,年代）,个体精神,隐私保护,1.1.3,“密码朋克”的建立,大卫,乔姆（David Chaum）在 20 世纪 80 年代发明了,乔姆育签名技术,，并在 20 世纪 90 年代,基于这种盲签名技术首次提出在网络上匿名传递价值的方式,，将之命名为 Ecash。Ecash,通过银行的加密签名，以数字形式存储货币，必须依赖中心服务器系统,。Ecash 的诞生在某种程度上可以说是加密货币的始祖。,大卫,乔姆,1.1.3,“密码朋克”的建立,尼尔科布利茨（,Neal Koblitz,）和维克多米勒（,Victor Miller,）在,1985,年提出,基于椭圆曲线的算法,ECC,。这是一种新型的密钥算法，能够提供比,RSA,更高级别的安全。这个算法成为后来比特币的核心算法。,尼尔科布利茨,1.1.3,“密码朋克”的建立,斯图尔特哈勃（,Stuart Haber,）和斯科特斯托内塔（,Scott Stornetta,）在,1991,年发表论文,如何为电子文件添加时间戳,。在这篇论文中，他们提出用时间戳确保电子文档的安全这种技术保证了信息的可追溯和不可篡改，成为后来“区块链”数据结构的雏形。,斯图尔特哈勃,1.1.3,“密码朋克”的建立,菲利普齐默尔曼（,Philip Zimmerman,）在,1991,年发布邮件加密软件“优良保密协议”（,Pretty Good Privacy,PGP,），并成立相关公司。,PGP,是一个基于,RSA,公钥加密体系的邮件加密系统，能够保证邮件内容不被篡改，同时让邮件接受者信任邮件来自发送者。,PGP,的使用范围很广，例如比特币白皮书的作者中本聪也是,PGP,的使用者，他的邮件都是通过,PGP,发出的。,菲利普齐默尔曼,1.1.3,“密码朋克”的建立,亚当巴克（,Adam Back,）在,1997,年发明了哈希现金（,Hashcash,）算法。这个算法用于电子邮件系统，要求在发送电子邮件之前，解一个数学题，以此来适度增加发送电子邮件的成本屏蔽大量的垃圾邮件。这个思想后来被,PGP,的成员哈尔芬尼（,Hal Finney,）借鉴发明了可重用的工作量证明机制。,亚当巴克,1.1.3,“密码朋克”的建立,美国华裔工程师戴伟（,Wei Dai,）在,198,年提出了匿名的、分布式的加密货币系统,B-money,B-money,在很多关的技术上与后来的比特币非常相似，然而由于其某些技术细节（例如抵抗“双花”）难以实现，导致,B-money,最终没有成为现实。尽管如此，中本聪与戴伟（,Wei Dai,）之间的交流却相当多，并大量借鉴了,B-money,的很多思想。在比特币白皮书的参考文献中，,B-money,的论文也赫然在列。,戴伟,1.1.3,“密码朋克”的建立,1998,年，密码学家、智能合约概念的创造者尼克萨博（,Nick Szabo,），提出了比特金（,Bit Gold,）的设想。这种设想已经非常接近于比特币的体系构造，但由于,Bit Gold,的设想缺乏具体的代码实现，因此只停留在概念阶段，而没能成为“创世货币。,尼克萨博,哈尔芬尼是比特币的早期核心贡献者，也是,PGP,公司的成员，并为,PGP,做出了重要的贡献。哈尔芬尼在,2004,年借鉴亚当巴克的哈希现金算法提出了可重用的工作量证明机制（,Reusable Proofs of Work,RPOW,），,它直接影响了后来比特币的共识机制。,除了这些先驱以外，约佩里巴洛（,John Perry Barlow,，,赛博自由主义政治活动家）菜斯利兰伯特（,Leslie Lamport,，,拜占庭将军问题,的提出者）、肖恩范宁（,Shawn Fanning,）,和肖恩、,派克（,Shaun Parker,，,点对点网络工具,Napster,的发明者）、布拉姆科亨（,Bram Cohen,Bit Torrent,的发明者）等都为比特币各项关键技术的发展做出了巨大贡献。,在这些先驱以及更多科学家和工程师们的共同努力下，这些基于加密技术的创新和应用逐渐发展和成熟起来，为日后比特币和区块链的诞生奠定了坚实的基础。,1.1.3,“密码朋克”的建立,1.1.3,“密码朋克”的建立,1.1.4,互联网技术的蓬勃进步,互联网发展史：,苏联发射“伴侣号”,美国组建,ARPA,开始研究“包交换”技术,ARPANET启动,第一次使用“,internet,”一词,TCP/IP,协议,NSF,扩展,MCI,Mail,Compuserve,1957,年,20,世纪,60,年代,1969,年,1974,年,20,世纪,80,年代,1989,年,超文本传输协议,（,HTP,）,超文本,标记语言,（,HTML,）,网络浏览器,商用,互联网,exchange,斯坦福联邦,信用社,互联网,大面积普及,1990,年,1991,年,1994,年,2000,年以后,1.1.4,互联网技术的蓬勃进步,根本原因：现有的转账系统必须依赖,中介,机构进行处理和协调,1.1.5,首个区块链应用的诞生,2008 年 11 月 1 日，一位网名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的用户在密码朋克社区上发表了比特币白皮书,比特币：一种点对点的电子现金系统,（Bitcoin:Peer-to-Peer Electronic Cash Systen），闻述了一个以,点对点网络、分布式记账、工作量证明（PoW）共识机制、加密技术等为基础,构建的电子现金支付系统。,2009,年,1,月,3,日，中本聪通过运行这个版本,产生了比特币的第一个区块,，也就是创世区块创世区块的诞生标志着比特币主网正式上线，比特币从理论变为现实。,比特币系统的发明,是为了,解决传统的银行转账过程中碰到的一些问题：,账户和账户之间的转账交易成本高昂,；,存在利用信用卡撤销交易进行欺诈的行为,；,银行系统为了处理可能发生的纠纷会过度索取交易双方的个人隐私信息等,。,1.1.5,首个区块链应用的诞生,现有的金融系统中转账交易,转账请求,A,B,银行后台服务系统,e.g.,A,与,B,都在某银行有账户，,A,向,B,转账,100,元,检查,A,的账户余额是否大于,100,元,是,A,账户,+100,元,B,账户,-100,元,拒绝,A,的转账请求,否,账本记录,交易检查,交易执行,收取手续费,1.1.5,首个区块链应用的诞生,比特币系统中转账交易,A,B,账本,记录了 A、,B,的账户信息和余额信息,账本,记录了,A,、,B,的账户信息和余额信息,双方验证交易有效,完成转账,e.g.,若系统用户只有,A,、,B,两人，,A,向,B,转账,100,元,e.g.,当系统用户规模扩大，,A,向,B,转账,1.1.5,首个区块链应用的诞生,A,B,账本,记账节点完成记账，并将交易,广播到整个,网络,其他节点接受信息,并验证,，如果没问题则加入,自己账本,该笔交易生效执行,1.1.5,首个区块链应用的诞生,比特币的诞生,中本聪在邮件中提出“一种不需要第三方支持的新的点对点电子现金系统”，并贴出该电子现金系统的研究论文的地址。,2009,年,1,月，,中本聪在一个小型服务器上挖出了比特币的第一个区块,-,创世区块，并获取了,50,个比特币的奖励，宣告了比特币的正式诞生。有趣的是，在创世区块中被写入了一串数字信息，还原为文本为：“,The Times 03/Jan/2009 Chancellor on Brink of second baiout for banks”,。当时正值英国的财政大臣被迫考虑第二次出手解救陷入危机的银行，这句话是泰晤士报当天的头版标题。中本聪将这一事件在第一个区块链中永久的保留了下来。这既是对区块链产生时间的证明，也是对金融危机下银行系统脆弱的嘲讽。,区块链的技术特点,2,1.2.1,公开透明,在,以比特币为首的公有区块链系统中，它们自创世区块开始，所有区块包含的交易信息都是,公开、透明,的。在系统中每一笔交易,从何地址转出、何时转出、转出金额、转人何地址等信息,都被一一记录下来并且,公开可査,。依据这些信息,，,一个地址的总交易笔数、与何地址有过交易、转出总金额、余额等信息也可以被推断出来,。,区块链浏览器：,区,块链浏览器是一种区块链搜索工具。区块链浏览器的运营方本身已经下载好了完整的账本数据。用户在区块链浏览器中,输入相关字段,，可以查到区块或交易的详细信息。典型的区块链公链系统，比如比特币和以太坊等都有许多区块链浏览器，这些浏览器通常是由开源软件团队自发开发的。,1.2.1,公开透明,1.2.2,难以篡改,父,区块,哈希值,hash,（）,数据,父,区块,哈希值,hash,（）,数据,创世区块,父区块,哈希值,hash,（）,数据,区块链系统中的,链式数据结构,，是由包含交易信息的区块按照时间顺序从先到后链接起来的，这个数据结构被称为“区块链”。在区块链中，每个区块的区块头都包含一个名为,“父区块哈希值”,的字段，这个区块通过存储在这个字段中的值“链接”到前一个区块（父区块,），并一直,延续到创世,区块。如果,黑客想篡改区块链中的数据，那么前一区块的哈希值将不会与该区块的哈希指针匹配；当然，黑客也可以通过篡改前一个区块的哈希指针来进行掩盖，但他会发现修改到区块链的头部,-,创世块时会遇到麻烦，因为创世块一般存储在黑客无法改动的地方,。,1.2.3,可以追溯,区块链信息