《区块链技术及应用》区块链概述

区块链概述目录/CONTENTS1.1什么是区块链1.2区块链的发展1.3区块链的分类1.4区块链体系结构1.5区块链+应用本章小结思考题1.1.1区块链的定义区块链包含两个概念：分布式账本和智能合约。区块链的实质是一个由多方参与、共同维护、持续增长的分布式数据库，也被称为分布式共享总账。其特点是分布式网络、可建立信任、公开透明和不可篡改。如果把数据库假设成一本账本，读写数据库就是一种记账行为。在一段时间内找出系统中记账最快、最好的人来记账，然后将账本的该页信息发给系统里的其他人，相当于改变数据库所有的记录，发给全网的每个节点。1.1.1区块链的定义区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据，利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全，利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式，最终由信息互联实现价值互联。全网的每个节点。区块链技术的优势主要体现在两方面：一是其分布式的存储架构，节点越多，数据存储的安全性越高；二是其防篡改和去中心化的巧妙设计，使得任何人都很难违背规则修改数据。区块链分布式架构模式数据结构链式结构分布式数据存储1.1.2区块链的特点分布式网络区块链以分布式网络为基础构建，数据库账本分散在网络中的每个节点上，每个节点都有一个该账本的副本，所有副本同步更新。可建立信任公开透明除了对交易各方的私有信息进行加密外，区块链数据对所有人公开透明，所有用户看到的是同一个账本，所有用户都能看到这一账本记录的每一笔交易，任何人都能通过公开的接口，对区块链数据进行查询，并能开发相关应用。不可篡改所谓不可篡改，即信息一旦经过验证并添加到区块链，就会被永久地存储起来。1.1.3区块链与大数据、云计算的关系1．区块链和大数据的关系（1）数据安全。（2）数据开放共享。（3）数据存储。（4）数据分析。（5）数据流通。2．区块链和云计算的关系从存储的角度来看，云计算中的存储和区块链中的存储都是由普通存储介质组成的；从安全性的角度来看，云计算的安全性主要是为了保证应用程序能够安全、稳定、可靠地运行，这种安全属于传统安全的范畴。区块链数据开放共享数据安全数据分析数据存储数据流通1.1.4区块链的局限性1．运行安全风险区块链把密码学、分布式存储等技术融为一体，但这并不意味着它本身是没有漏洞的。2．系统效率及可扩展性问题区块链使用多节点冗余方式保证数据存储的去中心化，这意味着对存储空间的极大浪费，且对整个链内大多数节点做一次更新非常耗时；区块链网络的价值正比于其节点规模，价值越高的网络越浪费、效率越低。3．隐私泄露风险随着区块链技术在各个领域的广泛应用，区块链面临着严重的数据隐私泄露风险。用户使用区块链过程中，个人基本身份信息数据和交易信息数据极易被泄露。攻击者通过地址聚类等技术来判别多个账户是否属于同一用户，挖掘用户真实信息，导致用户的数据隐私泄露。简言之，用户的身份信息与交易信息易被攻击者获取。1.2区块链的发展1.2.1区块链的发展历程区块链技术早期的主要阶段：1.2区块链的发展1.2.1区块链的发展历程比特币早期发展的重要事件如图：1.2区块链的发展1.2.1区块链的发展历程比特币近年来的重要事件：1.2区块链的发展1.2.2区块链发展的三个阶段1．区块链1.0：比特币得到广泛应用2．区块链2.0：数字货币与智能合约结合3．区块链3.0：泛行业去中心化应用（1）推动新一代信息技术产业的发展。（2）为经济社会转型升级提供技术支撑。（3）培育新的创业创新机会。（4）为社会管理和治理水平的提升提供技术手段。1.3区块链的分类1.3.1公有链1.3.2联盟链1.3.3私有链1.3.4侧链核心观点是“比特币”的区块链在概念上独立于作为资产的比特币。1.3.5互联链针对特定领域的应用可以在各自的垂直领域形成区块链。这些区块链将有互联需求，因此这些区块链也将通过某种互联互通协议进行连接。就像互联网一样，区块链上的这种互联构成了一个互联链，形成了一个全球性的区块链网络。公有链区块链私有链联盟链许可链非许可链1.4区块链体系结构1．数据与网络组织协议层该层为区块链网络中各种独立并维持高安全性的节点提供了多种加密功能。2．分布式共识协议层分布式共识协议层为维护区块链网络中数据的排序与其本身的一致性和原创性提供了核心功能。3．智能合约层4．人机交互层区块链网络因其独特的框架和技术体系，适合作为自组织系统的底层支撑，用于管理分布式网络节点之间数据或交易驱动的交互行为。1.5区块链+应用金融政府医疗物联网农业能源人工智能大数据云计算深度学习区块链本章小结本章的目的是让读者对区块链有一个初步的了解。首先介绍了区块链的定义、特点，以及区块链与大数据和云计算的关系，还有它的局限性，然后介绍了区块链的发展历程和几个阶段，接着介绍了区块链的分类和区块链的体系结构。后文将在此基础上更详细地阐述区块链的各种技术原理，并对区块链进行更深入的探索。本章介绍了目前国内外提出的各种“区块链+行业”的落地应用，如区块链+金融、区块链+政府、区块链+医疗、区块链+物联网、区块链+农业、区块链+能源；也介绍了一些“区块链+新技术”的设计实现原理和应用案例，如区块链+人工智能、区块链+大数据、