区块链技术参考幻灯片

1、区块链技术与应用讲解,-,科技让信任变简单,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？,0.49,35,15.26,1151,934.21,453.95,759.01,0,0,0.3,4.33,13.48,293.67,176.5,368.38,0.06,6.05,8.46,189.55,525.41,272.36,450.79,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,2009,2010,2011,20

2、12,2013,2014,2015,2016,比特币每年价格变化,最高价,最低价,平均价,单位：美元,疯狂的比特币,2,1.1,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

3、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

4、,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,3,4,1.2,相关概念,Peer,to,Peer,，简称,p2p,，就是点对点的意思。处于

5、,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：,16FQCgFD5gBoJvD8kauX9oVoRQhs1

6、NTvb4,。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,4,5,1.2,相关概念,矿机,随着挖矿所需

7、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。,5,6,2.1,比特币的产生,?,贝壳、羽毛

8、、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,6,7,2.1,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

9、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

10、比,7,8,2.2,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,8,9,2.2,比特币的产生,第一批比特币的产生,9,10,2.2,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。

11、,数据来源：,Q,，节点分布,10,11,2.3,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

12、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,11,2.3,比特币的产生,区块与比特币

13、,?,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

14、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

15、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。,12,13,3,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。

16、,13,14,3,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。,1.,产生新的交易,2.,挖矿，验证交易,3.,扩散验证后的交易,(Block),14,15,3,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

17、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

18、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一个区块，这样就形,成了一个合法记账区块链。,第一步,第二步,第三步,第四步,第五步,15,3,区块链的原理,区块链特点,区块链分类,?,开放，共识,任何人都可以参与到区块链网络，每一台设备都能作为一个节点，每个节点都允许获得一份完整的数据库拷贝。节点间基于,一套共识机制，通过竞争计算共同维护整个区块链。任一节点失败，其余节点人能正常工作。,?,去中心化，去信任,区块链由众多节点共同组成一个端到端的网络，不存在中心化的设备和管理机构。节点之间数据交换通过数字签名技,术进行验证，无需互相信任，只要按照系统既定的规则进行，节点之间不能也无法欺骗其他节点。,?,交易透明，双方匿名,区块链的运行规则是公开透明的，所有的数据信息也是公开的，因此每一笔交易都对所有节点可见。由于节点与节,点之间是去信任的，因此节点之间无需公开身份，每个参与的节点都是匿名的。,?,不可篡改，可追溯,单个甚