大学生信息技术-拓展模块 课件 项目13 区块链技术 任务4

大学生信息技术——拓展模块项目13

区块链技术知识框架思维导图项目二：区块链技术任务2：区块链技术类型任务1：区块链技术结构及原理任务3：区块链技术特征任务4：区块链核心技术知识点1：数据层知识点3：共识层知识点5：合约层知识点1：公有区块链知识点3：私有区块链知识点1：区块+链知识点3：Merkle树知识点5：P2P网络知识点2：网络层知识点4：激励层知识点6：应用层知识点2：联合（行业）区块链知识点1：去中心化知识点2：开放性知识点4：安全性知识点3：独立性知识点5：匿名性知识点7：发行机制知识点2：哈希函数知识点4：非对称加密知识点6：共识机制知识点8：智能合约TASK

04Coretechnologiesofblockchain区块链核心技术区块+链从技术角度看，区块链中的链是网络交互关系，体现交易信息的数据结构，现实中反映交易的流向。系统中已经达成的交易区块，连接在一起形成一条主链，所有参与计算的节点区块，都记录了主链或主链的部分信息，只要参与即可形成一条新的主链。因此，区块链的核心技术就体现在“区块+链”上。区块链中的区块表示一个应用实体，每个区块由区块头和区块体组成，区块体只负责记录前一段时间内的所有交易信息，主要包括交易数量和交易详情；区块头封装了当前的版本号、前一个区块地址、时间戳、随机数、当前区块的目标哈希函数值、数的根值等信息。从结构看，区块链的大部分功能都由区块头实现。任务4

区块链核心技术——区块+链（一）区块链中的每个区块都有一个散列值，是通过对区块的内容进行散列产生的，其中包括前一个区块的散列。这个哈希值可以作为区块的指纹，使其内容易于识别和验证。区块散列每个区块哈希值相互包容，形成一个哈希值链。这种结构确保试图改变数据的行为会产生不同的哈希值，这将打破链条，很容易被网络发现，使区块链具有抗篡改性。确保数据的完整性和不可更改性被应用于共识机制。如工作量证明中，矿工挖矿时区块内进行反复散列，优胜者哈希值被允许添加到链上，并获得新造奖励。这个过程的计算，有助于保持分散共识。共识机制任务4

区块链核心技术——哈希函数（二）

哈希函数在区块链技术的运行和安全方面发挥着关键作用。被用于区块链网络的各个方面，包括数据完整性、不可更改性和共识机制。区块链中的哈希函数确保原始输入不会产生相同哈希值，用来维护区块链网络的安全性和完整性；同时哈希函数还被用来从公钥中生成公共地址，增加了安全层，并提供了一定程度的隐私。加密安全、地址生成数据完整性验证Merkle树可用于验证区块中的交易是否完整。因为每个区块的哈希值组成Merkle树的叶节点，根节点哈希值存储所有交易的哈希值。任何一个交易被篡改，根节点的哈希值也会随之改变，从而可以及时发现数据的篡改。轻量级验证Merkle树可以将区块链的数据压缩成一个根哈希，以便于验证节点可以在不下载全部区块的情况下，快速地验证一个交易是否属于某个区块。这种轻量级的验证方式在区块链网络中起着重要的作用。优化区块同步让区块链节点的数据状态保持最新，即区块同步是区块链需要解决的核心问题。

Merkle树工作原理可以保证节点拥有最新状态，做到及时参与区块共识，并能同步进入下一个新区块的共识。

任务4区块链核心技术——Merkle树（三）Merkle树技术Merkle树是一种哈希二叉树，可以使用它快速地校验大规模数据的完整性。非对称加密算法技术

区块链技术非对称加密算法是一种有密钥的保密方法，需要两个密钥：公钥和私钥。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为非对称加密算法。公钥PublicKey如果使用公钥对数据进行加密，那么只有用对应的私钥才能解密，从而获取对应的数据价值。私钥Privatekey如果使用私钥对数据进行签名，那么只有用对应的公钥才能验证签名，验证信息的发出者是私钥持有者。任务4区块链核心技术——非对称加密算法（四）它是没有中心服务器，依靠用户群交换信息的互联网体系，与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，又具有服务器的功能。P2P网络具有去中心化与健壮性的特点。P2P网络技术即对等网络技术任务4区块链核心技术——P2P网络（五）权益证明分布式算法也称为POS机制区块节点代币数量的证明解决分布式一致性算法问题工作量证明股份权益证明又称为POW机制与比特币的“挖矿”机制相似也称为DPOS机制类似企业董事会持股制度任务4区块链核心技术——共识机制（六）

共识机制：指所有记账节点之间如何达成共识，从而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。目前主要有四大类共识机制：工作量证明、权益证明、股份授权证明和分布式一致性算法。区块链节点通过共识机制来创造新的区块，那一节点有创造就会得到虚拟货币，所以每个链上活跃节点都在通过挖矿方式获取虚拟货币。如比特币通过算力算出结果获得奖励，以太坊通过行为触发次数获取权益和收益。这个激励机制让无数参与者前赴后继参与其中。发行机制与激励机制任务4区块链核心技术——发行机制和激励机制（七）激励机制即对代币的发行者和发行量管控机制。与传统货币发行、管控不一样，代币的发行由区块链激励层的激励机制有关，参与发行代币节点，通过算力证实工作量后，可转换为法币。发行机制智能合约是一组情景应对型的程序化规则和逻辑，是通过部署在区块链上的去中心化、可信、共享的脚本代码实现的。智能合约封装了预定义的若干状态及转换规则，触发合约预定的情景，便可执行相应的下一个情景。区块链可实时监控智能合约的状态，并通过核查外部数据源，确认满足特定触发条件后激活并执行合约。智能合约任务4区块链核心技术——智能合约（八）一、简答题1、区块链的核心技术有哪些？答案要点：（1）区块+链；（2）哈希函数；（3）Merkle树；（4）非对称加密算法；（5）P2P网络；（6）共识机制；（7）发行机制和激励机制；（8）智能合约。2、探讨区块链核心技术的应用价值？答案要点：（1）区块+链：区块头和区块主体如何形成一条链；（2）哈希函数：算法转换，能被验证，但很难破解；（3）Merkle树：快速校验大规模数据的完整性，在区块链网络中，生成一个区块所有信息的一个统一的哈希值；（4）非对称加密算法：如何在加密和解密过程中使用不同的密钥；（5）P2P网络：没有中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系；（6）共识机制：所有节点之间如何达成共识，去认定一个记录的有效性，防止被篡改；（7）发行机制和激励机制：在合约层赋予可编程环境；（8）智能合约：封装预定义状态及转换规则、触发合约执行的情景等。任务3区块链技术特征——课后习题（九）教学过程TeachingAnalysis课堂总结030201教学目标重、难点解读教学过程1、了解区块链核心技术；2、理解核心技术的工作原理；1、区块链核心技术；2、区块链技术特征；3、区块链技术应用；1、理论+案例；2、多媒体课件；3、课后习题解答。任务3区块链技术特征——项目习题一、单选题（1）（）是区块链核心内容。

A．合约层B．应用层C．共识层D．网络层

（2）区块链在资产证券化发行方面的应用属于（）。

A．数字资产类B．网络身份服务C．电子存证类D．业务协同类

（3）区块链运用的技术不包含哪一项？（）

A．P2P网络B．密码学C．共识算法D．大数据

（4）以下哪项不是区块链目前的分类？（）A．公有链B．私有链C．量子链D．联盟链（5）以下哪个不是区块链特征？（）

A．不可篡改B．高升值C．去中心化D．可追溯任务3区块链技术特征——项目习题二、多选题（1）区块链技术有3个关键点（）。

A．采用非对称加密算法进行数据签名B．任何人都可以参与

C．共识机制或共识算法D．以链式区块的方式存储（2）一项新技术从诞生到成熟，一般经历（）。

A．过热期B．低谷期C．复苏期D．成熟期（3）数字资产类应用案例包括（）。

A．数字票据B．第三方存证C．应收款D．产品溯源（4）区块链技术带来的价值包括（）。

A．提高业务效率B．降低拓展成本C．增强监管能力D．创造合作机制任务3区块链技术特征——项目习题三、简答题1.区块链技术的特征？答案要点：（1）去中心化；（2）开放性；（3）独立性；（4）安全性；（5）匿名性。2.区块链的核心技术是什么？答案要点：（1）区块+链；（2）哈希函数；（3）Merkle树；（4）非对称加密算法；（5）P2P网络；（6）共识机制；（7）发行机制和激励机制；（8）智能合约。3.区块链基础架构有哪几层？每层核心技术是什么？

答案要点：区块链基础架构分为6层，即数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。数据层主要实现了两个功能，一个是相关数据的存储，另一个是账户和交易的实现与安全；网络层主要实现网络节点的连接和通讯，是没有中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系；共识层主要实现全网所有节点对交易和数据达成一致，其算法称为共识机制；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，赋予账本可编程的特性；应用层主要封装了区块链的各种应用场景和案例。任务3区块链技术特征——项目习题4.你怎么看待联盟链之间的竞争？答案要点：联盟链对于企业的合作和数据共享具有重要意义，它可以提供更高的安全性、可控性和效率，促进企业间的合作和竞争力。联盟链可以帮助企业降低成本。通过优化供应链，企业可以减少库存、降低物流成本、提高生产效率等，从而降低企业的运营成本。此外，供应链管理还可以帮助企业更好地控制风险，例如通过建立备件库存、多元化供应商等方式来降低风险。联盟链也可以促进企业间的合作。由于联盟链可以实现数据共享和协同工作，因此它可以促进企业间的合作，提高企业的竞争力。例如，在供应链管理中，联盟链可以实现供应商和客户之间的数据共享和协同工作，从而提高整个供应链的效率和质量。总之，企业要想做大做强，必须做好市场定位、产品定位、品牌定位和服务定位，以便更好地满足客户需求，提高客户满意度和品