学习单元12区块链

学习单元十二区块链12.1初识区块链线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研随着信息技术的不断发展，新的技术正影响或改变着人们的生产生活，在信息爆炸的时代，并且信息化会逐步渗透到各行各业。区块链技术在电子提单上的应用初显成效,利用区块链技术的信息同步、不可篡改以及智能合约等特点，加快航运业数字化转型，推动海运操作简单便捷，让国际贸易更高效可信，为此基于区块链技术在电子提单上的应用就诞生了。小思考

我们在工作、学习和生活，运用区块链技术能做什么呢？线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考视频：区块链是什么？/video/BV1M7411b73G/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1.比特币是什么2.区块链的起源3.区块链发展史线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结经过线上课前预习，我们初步了解到，区块链的一些应用领域，区块链应用在今天，已经有很多成熟的体现。它也将关系到社会经济发展、人民生产生活方式的改变，作为一项新技术，从提升全民信息素养的角度说，不论是计算机还是非计算机专业学生，我们都有必要掌握新信息技术的基本知识，了解新技术应用，跟上时代步伐，适应新技术给人们的生活带来的新变革。为了学习区块链及技术，我们必须先了解有关于区块链的基础知识及应用，包括区块链的概念，区块链技术特征，区块链系统组成，区块链技术应用领域等。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解区块链的起源及其本质；2.理解区块链分类；3.了解区块链发展历程区块链起源于比特币。

比特币是什么？它是一种特殊的数字货币，与传统货币最大的不同是它总量是固定，且不是以国家形式发行的，所以没有任何国家在法律上认可比特币。本质上比特币只是一种商品货币，之所以有人利用比特币交易是因为外人无法获得用户信息，且没有中间机构赚取服务费。按比特币交易特性看，区块链是一种存储数字数据的方式，数据可以是任何内容。对于比特币，它是事务（在帐户之间转移比特币），它甚至可以是文件；这都无关紧要。数据是以区块形式进行存储的，区块使用哈希值链接在一起。因此得名“区块链”。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链源起

关于比特币，这里有个神秘人物中本聪，不得不提一下2008年11月1日，中本聪(SatoshiNakamoto)发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践，2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块，并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着区块链的诞生。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链源起

线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结区块链，就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接成链条，如下图示。区块链本质特征本质上讲，区块链是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。典型工作环节2区块链基本概念线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结为了更好的理解区块链，就先从外延角度来了解一下区块链的分类。1．根据网络范围，区块链可以分为公有链、私有链、联盟链，如下图示典型工作环节3区块链分类线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结公有链是指全世界任何人都可读取、发送交易信息且交易能获得有效确认的、也可以参与其中共识过程的区块链。公有链的“去中心化”化程度最强，账本信息公开透明，链上的所有数据默认公开，且不可更改，属于非许可链，即不需要许可，任何人都可以自由进出的区块链网络。私有链是对单独个人或组织开放的区块链系统，所有节点都掌握在同一家机构手中，只有该机构具有读取和写入权限。私有链账本信息具有交易速度快、隐私程度高、交易成本低等特点。私有链属于许可链，只有被许可的节点才可以访问区块链网络，可以满足企业某些特殊的场景需求。联盟链是一种多中心化或者部分中心化的区块链，介于公有链和私有链之间，是由若干个机构或组织共同创建，且仅服务联盟内成员。联盟链内部有多个节点，成员可根据权限查看相关信息。典型工作环节3区块链分类线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结2．根据部署环境，区块链可以分为主链、测试链。主链又叫做主网，即是正式上线的，独立的区块链网络。测试链是相对于主链的，具有相同功能但仅用于测试环境的区块链。测试链其实是为了在不影响主链正常使用的情况下，尝试新想法、新功能而建立的，测试链上的测试通证是不具备任何价值的。典型工作环节3区块链分类线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结3．根据对接类型，区块链可以分为单链、侧链、互联链。单独运行的区块链系统称之为单链。侧链并不是指某一种特定的区块链，而是所有遵循侧链协议的区块链。而侧链协议本质上是一种跨区块链解决方案，它可以让数字资产安全的从主链转移到其他区块链，又可以从其他区块链安全地回到主链，凭借这种主链与侧链之间进行转移的方式，以实现不同区块链之间的资产流通。互联链就是通过跨链技术，使各种不同的区块链之间互联互通，形成一个如同互联网一样交错纵横却又息息相关的生态区块链。典型工作环节3区块链分类线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结区块链是由一系列技术实现的全新去中心化经济组织模式，2009年诞生于比特币系统的构建，2017年成为全球经济热点，但区块链的成功应用寥寥，这个新兴产业还远未成熟。为方便理解区块链的历史与趋势，可将其发展划分为六个阶段。1.技术实验阶段（2007—2009）比特币开端2.极客小众阶段（2010-2012）比特币发展3.市场酝酿阶段（2013-2015）区块链发展典型工作环节4区块链发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结4.进入主流阶段（2016-2018）区块链兴起5.产业落地阶段（约2019-2021）区块链应用

6.产业成熟阶段（约2022-2025）区块链产业典型工作环节4区块链发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结1选择题1．关于区块链技术的，以下描述正确的有（）。A．去中心化 B．去中介化C．信息公开不可篡改 D．集体维护2．以下关于区块链的功能，描述正确的的有（）。A．增加信任 B．成本降低C．效率提高 D．无需上链学习单元十二区块链12.2探索区块链技术线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研未来科技发展的一个重要方向即数字化，在数字化时代，数据的存储、计算及保护显得非常重要。而这三个技术应用都能够在数字化的过程中联系起来。数字化时代的来临让很多行业发生了天翻地覆的变化，尤其是对互联网平台而言。从pc时代到移动互联再到如今万物互联的时代，可以说每一个阶段都伴随着巨大的变革和挑战。那么在这个变化莫测的数字化时代里我们又应该如何应对呢？小思考

数字化时代的来临，我们将要如何面对呢？1.拥抱新零售新零售是未来商业发展的趋势所在。随着消费升级以及线上流量红利消失殆尽，线下实体门店的价值越来越受到重视。2.拥抱物联网随着5g时代的来临以及ai技术的成熟，物联网技术将会迎来新的发展机遇期。以iot（internetofthings）为底层基础架构的万物智联生态正在形成中，5g、云计算、边缘计算、人工智能等新一代信息技术加速与各行业的深度融合应用落地进程，推动着各行各业向智能化转型升级。3.拥抱产业互联网产业互联网是以工业互联网为基础的平台经济形态，通过数据驱动实现生产方式变革和经济结构优化升级的新业态和新模式。线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考网站：/question/501567644什么是数字化时代？如何理解？参考书籍：《区块链技术与应用》，高等教育出版社出版，2022-5区块链技术及应用（第二版），清华大学出版社，2021-11线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1说说区块链技术有哪些特征。2理解各技术特点及作用。3探究区块链的关键技术。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结在了解区块链基本概念及发展史后，我们将继续探究区块链的具体技术，为进一步增强区块链技术应用奠定基础。

在未来个性化定制和智能化的发展将与数据密不可分。数据的存储与计算：云计算能够海量存储并实现高速计算，数据将从一系列冰冷无意义的数字成为决策的重要参考。本部分从技术及应用的角度，讲解区块链的核心技术构成。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解区块链技术构成；2.掌握区块链的技术原理。

1.区块链关键技术包括1）P2P网络协议2）分布式一致性算法3）加密签名算法4)账户与存储模型。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1了解区块链关键技术

1）P2P网络协议网络协议是所有区块链的最底层模块，负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息（包括医疗信息和风险发生的信息）都是真实可信的，那就很容易的在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。在保险公司的日常业务中，虽然交易不像银行和证券行业那样频繁，但是对可信数据的依赖是有增无减。因此，笔者认为利用区块链技术，从数据管理的角度切入，能够有效地帮助保险公司提高风险管理能力。具体来讲主要分投保人风险管理和保险公司的风险监督。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1了解区块链关键技术

2）分布式一致性算法在分布式系统中，会有多个机器节点，因此需要一个“协调者”，而各个节点就是“参与者”，协调者统一调度所有分布式节点的执行逻辑，这些被调度的分布式节点就是“参与者”。共识机制就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链关键技术

3）加密签名算法在区块链领域，应用得最多的是哈希算法，哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。非对称加密存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链关键技术

4）账户与存储模型区块链的账本特性，通常分为UTXO结构以及基于Accout-Balance结构的账本结构，我们也称为账本模型。UTXO是“unspenttransactioninput/output”的缩写，翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。分布式账本指的是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链关键技术

2.区块链基础架构模型一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成，如下图所示线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链关键技术

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。作为一个具有分布式的共享账本和数据库，且具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等技术特征。1.分布式数据存储2.点对点传输3.共识机制4.加密算法线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2区块链技术原理1.分布式数据存储传统的分布式存储系统，在本质上还是一个中心化的系统，是将数据分散存储在多台独立的设备上，采用可扩展的系统结构、利用多台存储服务器分担存储负荷、利用位置服务器定位存储信息。而基于P2P网络的分布式存储是区块链的核心技术，是将数据存储于区块上，并通过开放节点的存储空间建立的一种分布式数据库，以提高网络的运作效率，解决传统分布式存储的服务器瓶颈、带宽而带来的访问不便等问题，实现按数据的文件路径访问，而不是按地址访问。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2区块链技术原理2.点对点传输区块链点对点传输也叫做“对等网络”，英文名为“peertopeer”，简称为：“P2P”。P2P网络是无中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2区块链技术原理3.共识机制共识机制，是指在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法，是区块链技术应用的核心，能够解决如何维护全网数据一致性的问题。区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构，可支持不同的共识机制。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2区块链技术原理4.加密算法密码技术是区块链最核心、最底层的技术，是区块链系统安全运行基石。密码技术在区块链的各个环节都有应用。包括哈希算法、签名算法、隐私保护算法、密码协议。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2区块链技术原理学习单元十二区块链12.3了解区块链应用线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研区块链是一种分布式账本技术，它允许参与者在无需第三方信任的情况下进行价值交换。区块链使用密码学技术确保数据的安全性和完整性。与传统的中心化系统不同，区块链是一个去中心化的系统，所有参与者共同维护着整个系统的安全和稳定。因此，区块链被认为是一个具有很大潜力的技术，那它可能会在哪些领域产生重要影响呢？小思考

区块链在金融、物流及医疗等领域有哪些应用呢？1.金融区块链技术可以用于（1）金融结算，其去中心化、不可篡改等特点使得它可以替代传统的金融结算系统；（2）信用证管理，可以提高信用证管理的效率和安全性；（3）资产交易，例如股票交易、债券交易等。它可以提高交易的效率和安全性，并且可以降低交易成本（4）区块链钱包可以让用户更方便地管理和使用以太坊和比特币等数字货币。（5）区块链保险等。2.物流通过区块链可以降低物流成本，追溯物品的生产和运送过程，并且提高供应链管理的效率。3.医疗提高医疗供应链透明度，创建一个基于区块链的医疗记录系统，共享智能合约管理保险和供应链结算。线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考书籍：《区块链技术与应用》，高等教育出版社出版，2022-5区块链技术及应用（第二版），清华大学出版社，2021-11线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1说说区块链的应用领域有哪些。2了解区块链的发展前景。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结在了解区块链技术及原理后，接下来我们探究下区块链技术应用。

区块链（Blockchain）凭借去中心化信用、数据不可篡改等特点，吸引了世界许多国家政府部门、金融机构及互联网巨头公司的广泛关注，其应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。本任务从技术应用可感知接触的视角，理解区块链的应用领域及具体应用场景。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解区块链技术应用领域；2.理解区块链就业前景。区块链应用领域

区块链（Blockchain）凭借去中心化信用、数据不可篡改等特点，吸引了世界许多国家政府部门、金融机构及互联网巨头公司的广泛关注，其应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1区块链应用领域