区块链技术应用实务PPT项目四 区块链基本原理

1、学习情境政治经济学家弗朗西斯福山先生曾经预言:在未来 ，社会资本将变得与有形资本一样重要，只有具有高 度社会信任度的社会，才能够在新经济中创造出具 有竞争力的大型组织。区块链技术最早的使用场 景是记录发生在散布全世界的数据库中比特币交 易的分类账簿，今天，区块链技术的应用远远超出了 货币领域，可以在全球范围内解决涉及社会信任的 交易问题。学习重难点重点(1)分布式账本与中心式账本对比;(2)区块链的分类；(3)区块链实质、特点与结构；(4)区块链技术特性。难点(1)区块链商业领域应用模式；(2)区块链技术结构特征；(3)区块链技术存在的问题和未来展望;(4)区块链技术发展路径。任务10： 区块

2、链的分类项目四：区块链基本原理任务11:区块链技术 特征任务12： 区块链技术 模型与发展 路径目一、分布式账本与中心式账本对比二、区块链的不同分类三、区块链商业领域应用模式一、区块链实质、特点与结构二、区块链技术砥三、区块链技术赢特征四、区块链技术前景展望 一、区块链技术模型二、区块链技术基本原则三、未来区块链面临的技术发展问题 四、区块链技术发展路径任务10 区块链的 分类区块链作为比特币的一个重要概念，可分为多种类 型。根据不同的环境所选择的区块链类型也各不 相同作为一个中心化的数据库同时作为底层技术 ，它到底是怎样产生联动数据的?从本质上来说,区 块链就是一个采用分布式一致性算法的数据

3、库。 区块链的应用十分广泛，前景也十分明朗。- 分布式账本与中心式账本对比分布式账本与中心式账本的对比如图4-1所示。分布式记账网络中心式记账网络耐节点5 '、节点4账本（一）中心节点的特点中心节点掌握分布节点信息，分节点不掌握其他节点信息，即只有中心节点才具有记账权，节点之间的联系 都需要通过中心节点。（二）每个节点特点每个节点都有一本一模一样的账本，每个节点都有记账权,由于区块链内每个节点掌握各个节点信息，信息 可以采用匿名原则（交易公开），系统内交易批准取决于所有节点共识性原则，规则对于所有节点公平且具有 强制性。二区块链的分类=（一）按开放程度，可划分为公有链、私有链、联盟链公

4、有链、私有链、联盟链的对比如表4-1所示。表4-1公有链、私有链、联盟链的对比类型公有链私有链联盟链参与决策任何节点都可以参与决策只有内部节点可以参与决策只有被特殊允许的节点可以参与 决策参加决策 者数量庞大数量小数量中等决策速度慢快中网络P2P网络高速网络高速网络交易数据公开非公开非公开属性不变的数据存储，加密，时间戳技 术不变的数据存储，加密，时间戳技 术不变的数据存储，加密，时间戳技术二区块链的分类（二）按应用范围，可划分为基础链、行业链基础链行业链»基础链，即具有不依赖第三方、通过自身分布式节点进 行网络数据存储、验证、传递和交流的区块链平台，具 有去中心化、系统开放性、自治

5、性、信息不可篡改、 匿名性等特点。基础链发展经历了三个阶段:以BTC为 代表的1.0时代，以ETH为代表的2.0时代，以ADA、EOS 为代表的3.0时代。A特征:所谓基础链，在理解起来就是提供底层的且通用的 各类开发协议和工具，方便开发者在上面快速开发出各 种DAPP的一种区块链，一般以公有链为主。A行业链，类似我们日常生活中的某些行业标准，比如BTM就 是资产类公链,GXS是数据公链，而SEER是预测类公链。»特征:所谓行业链，业内似乎没有统一的定义，其在底层技术 上一般不如基础链，且为某些行业特别定制的基础协议和 工具。如果把基础链称为通用性公链，则可以把行业链理 解为专用性公

6、链二区块链的分类_（三）按原创程序，可划分为原链、分叉链原链A原链主要致力于搭建企业级区块链SaaS 平台，可以应用于供应链金融、票据、积 分等行业。原链这种叫法可能不够准确， 原链平台结合了热交换智能合约,区块链 跨链等多项创新技术。这里指的是原创 的区块链，单独设计出整套区块链规则算 法。分叉链区块链发生永久性分歧，在新共识规则发 布后,部分没有升级的节点无法验证已经 升级的节点生产的区块形成分叉，简单一 句话讲，分叉就是指在升级的时候发生了 冲突，从而导致区块链分叉。二区块链的分类（四）按独立程度，可划分为主链、侧链主链侧链> 主链 一词源于主网（相对于测试 网而言），即正式上线的

7、、独立的区块链网 络。目前，市值排名前50名的区块链项目 中，有12个项目是主链（当下数据有变 化）,运行最成功的主链非以太坊莫属。A侧链（Side chain）是用于确认来自其他区 块链的数据的区块链，通过双向挂钩 （TwoWay Peg）机制使比特币、Ripple币 等多种资产在不同区块链上以一定的汇 率实现转移。侧链本身也可以理解为一 条主链。如果一条主链符合侧链协议，它 也可以被叫作侧链。二区块链的分类一（五）按层级关系，可划分为母链.子链母链子链A万链之母，能生链的链就叫作母链,可以说 是底层的底层。»构建在底层母链基础上的区块链,链上之 链，即为子链。二区块链的分类 （六

8、）从权限控制的角度分类无须许可型区块链限定许可型区块链可许可型区块链无须许可型区块链是没有权限管理的 区块链系统，所有参与者都拥有相同 的完整权限，可以开展全部活动，比特 币的区块链就属于此类型。限定许可型区块链是不同节点拥有不同 权限的区块链系统。在此类系统下，参与 者活动受到一定限制，例如部分参与者仅 能进行现有资产的交易，另一些参与者可 以发行新资产涪B分参与者仅能验证交易, 另一些参与者可以将交易记录同步到账 本中涪B分参与者仅能读取账本数据，另一 些参与者则可以写入数据。金融行业开 发、应用的区块链多属于这一类型。可许可型区块链不仅不同参加者的 权限不同，而且还有一些高级节点 能够进

9、行权限管理,可以授予或剥 夺其他节点的权限。三区块链商业领域应用模式（一）区块链带来的价值第一,区块链的核心是解决了信用问题。 第二,区块链解决了价值交换的问题。（二）区块链的商业模式分析（1）原生型的区块链应用:直接基于去中心化的区块链技术，实现价值传递和交易等应用，例如数字货币。（2）"区块链+模式:将传统的场景和区块链底层协议相结合,以便提高效率，降低成本。预计区块链在各 行业的应用，将以第二种模式为主。区块链五大核心属性交易属性（价值属性）、存证属性、信任属性、智能属性、溯源属性区块链在具体商业领域中的应用模式账本模式、存储模式、平台模式和局部模式任务11区块链技术特征互联网

10、发展至今，每一项新技术的诞生都在深刻改 变着人们的生活方式。如今,一个冉冉升起的新技 术区块链，来到社会舞台前沿，它让全世界范围 内任何一笔比特币资产交易在短时间内就可以成 功确认。不仅仅是信息的互联，区块链技术还可以 帮助实现价值的互联，这使得越来越多的人关注到 区块链技术,了解其原理并应用于实践。块高度：390 610头哈希：OOOOOOOOOO2c8.ae5,父哈希：OOOOOOOOOO3f2fid 'Merkle根 c8572fl 9112456d 时间戳：2015-12-28 14:40:13 难度：93448670796.32380676Nonce： 1779633802区

11、块主体此区块中的所有交易信息块高度：390 609头哈希：00000000003£2fid父哈希：OOOOOOOOOO5eL.e25、 Merkle c59e2d8242. .efl c 时间格：2015-12-28 14:30:02 难度：93448670796.32380676 Nonce ： 4005489007区块主体此区块中的所有交易信息块高度：390 608头哈希：00000000005e 1.e25/父哈希：OOOOOOOOOO79£_e4d、 Merkle短 2e 11 abce479.e 12a 时间戳：2015-12-28 14:28:13 难度：934

12、48670796.32380676 Nonce ： 2181060612区块主体此区块中的所有交易信息图4-12区块头数据结构示意图-区块链实质.特点与结构（一）区块链实质区块链就是通过标准算法,并且使用加密技术将数据压缩为一 个64位字节的代码，称为哈希或者散列。这个数据可 以代表一个记录、一笔资产、一项交易等，将其同真实世界联 系起来。由于哈希值难以解密，同时区块链的数据记录都会盖 上一个时间戳，这样就确保了记录数据与真实世界交易的完全 对应。（二）区块链特点区块链技术具有弱中心化、可追溯性、开放性、防篡改性和匿 名性技术特点。（三）区块链数据结构1 .创世区块链。区块链以区块为单位组织数

13、据。2 .区块。区块是一种记录交易的数据结构。每个区块由区块 头和区块主体组成。3 .区块头。区块头数据结构示意图如图4-12所示。4 .区块形成过程。二区块链技术特性区块链四大核心技术:分布式账本、非对称加密算法和授权技术、智能合约、共识机 制。区块链技术诞生至今，其发展大体可以划分为三个阶段。第一代区块链技术第二代区块链技术第三代区块链技术比特币底层技术共识机制提高运行效率有效去中心化主要作用就是为了解决多 方参与下的多重信任问题，进而 发展出了去中心化、自信任系 统解决方案，大大降低了中间交 易和支付费用。在效率上做了改善,改变了 共识机制，提高了运行效率。例 如DPOS共识机制中进行验

14、证 的节点都是经过选择的,因此在 效率上能够提高很多，交易支付 时间可以缩短到几秒。不再盲目追求绝对的去中心 化是最大的一个特点，即区块链上 的节点是受管理机构限制的，只有 经过授权的合格节点才可以参与 验证工作，享受同样的权益。中心 化在效率上占优势,因此第三代区 块链技术权衡了去中心化与中心 化的占比，使得效率更高、更实用,第三代区块链的主要代表有 Ripple、R3,而这类基本上是以私 有链和联盟链为主。二区块链技术特性不管是完全去中心化还是有效去中心化,它们两者之间可以充分竞争，也可以各展所长、取 长补短。区块链技术具有明显的特性:公开性、安全性和唯一性。A主要指区块链中的存储信息 对

15、所有参与者是完全公开的。 这一点主要由区块链点对点网 络存储方式决定的，在区块链 网络中，每一个节点都可以存 储区块链的副本，而区块链的 唯一性可以保证这个副本在不 同节点之间是完全一样的。A主要指区块链区块内存储的信息 是经过数字加密技术处理之后保 存的，只有私钥持有者才可以对 信息进行解密以获得真实信息。 其他成员只可以看到并且验证信 息的完整性和唯一性，但无法看 到真实的信息。»这个特性主要是由于区块 链上的信息一旦上链就无法 篡改，因此具备唯一性。当 然，这里说的唯一性还包括 空间上的唯一性，即所有节 点都只有一个相同版本的信 息，也包括时间上的唯一性， 即历史数据不可更改。

16、三区块链技术结构特征区块链的诞生及发展来源于它所产生的土壤一一互联网技术的发展和云计算、大数据的兴 起。区块链技术通过建立电子信息、加密、确认交易、实时广播、添加区块和网络复制记 录等六个步骤完成工作。区块链通过分布式核算和存储，各个 节点实现了信息自我验证、传递和管 理。去中心化是区块链最突出、最本 质的特征，区块链网络中的节点地位 相同，并不依靠一个中心化机构进行 信息的处理，从而实现点对点的通信 o交易参与者可以自证并直接交易， 不需要依赖第三方机构的信任背书， 如图4-13所示。图4-13非中心化的系统示意图区块链技术前景展望（一）区块链成为全球技术发展的前沿阵地，开辟国际竞争新赛道（

17、二）区块链领域成为创新创业的新热 土,技术融合将拓展应用新空间（三）区块链未来将在实体经济中广泛落地,成为数字中国（四）区块链打造新型平台经济,开启共享经济 新时代（五）区块链加速"可信数字化"进程，带动 金融"脱虚向实"服务实体经济06（六）区块链监管和标准体系将进 产业发展基础继续夯实步完善,任务12区块链技术 模型与发展 路径从区块链的本质出发，以发展的眼光看待区块链的 架构和架构未来的发展，关注于主要业务和技术能 力，可以给出一个全面而高度概括的区块链架构模 型。区块链合约服务的高阶架构模型体现了未来 基于区块链实现高度自动化、智能化、公平守约

18、的虚拟社会生产关系的能力。区块链技术模型比特币是区块链的一个最为成功 的应用，区块链技术模型示意图 如图4-14所小。从图4-14可以 看出,区块链技术模型包括8个部 分，其中包含6层基础技术层以及 2个贯穿整个基础技术层的共用 技术。8个部分分别为:数据存储 层、网络通信层、数据安全与隐 私保护层、共识层、应用组件层 、区块链应用层、区块链与现代 技术融合以及区块链技术标准。区链术块技标区块链应用层区块链1.0系列应用区块链2.0系列应用区块链3.0系列应用应用组件层发行机制分配机制区块链2.0核心智能合约 衍生的激励组件区块链3.0衍生的 可编程资产共识层工作量证明 POW权益证明 POS股份授权证明 DPOS拜铲IH数据安全与隐私保护层时间戳哈希函数数据加密数字签名区块链安全体系零知识证明隐私保护机制隐私保护算法区块链隐私保护体系网络通信层P2P网络传播机制数据存储层（分布式）文件系统（分布式）数据库数据区块链式结构MerkleM图4-14区块链技术模型示意图与术云物机、习郎代