金融科技概论-第五章 区块链

金融科技概论第五章区块链学习目标：1.掌握区块链的定义与特点，了解区块链大致的演进过程。2.了解区块链的核心技术及分类，了解区块链的发展方向、应用以及其当前面临的风险与挑战。核心概念：区块链分布式记账去中心化加密货币智能合约第五章第一节区块链概况第二节区块链的功用第三节区块链在金融中的应用第四节区块链的风险和挑战第一节区块链概况一、区块链的定义

根据中国信息通信研究院的定义，区块链(blockchain)

是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术(distributedledgertechnology)。中国人民银行在《区块链技术金融应用评估规则》中提出:区块链是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、防篡改、防抵赖的技术体系。总的来看，区块链是密码学、网络技术的集合，典型的区块链以块链结构存储数据。作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式，区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。第一节区块链概况二、区块链的发展历程-全球区块链的发展历程第三阶段第二阶段第一阶段技术试验阶段(2008—2009年)小众交易阶段(2010—2014年)大众市场阶段(2015—2017年)第四阶段多样化发展阶段(2018年—至今)第一节区块链概况二、区块链的发展历程-中国区块链的发展历程

第三阶段第二阶段第一阶段加密货币阶段(2011—2015年)监管探索阶段(2016—2019年)合规发展阶段(2020年—至今)第一节区块链概况三、区块链的核心技术及分类

区块链的出现离不开密码学技术、共识机制、智能合约和互操作性技术的共同发展。（1）密码学技术区块链的基石是密码学，区块链架构本身就是去中心化的，Hash算法、数字签名、数字证书等密码学技术的使用，在数据公开透明的前提下保障了区块链数据的安全性和匿名性。Hash算法(哈希算法，又称哈希函数)是将任意长度的消息映射成一个较短的输出定长消息的函数，其主要形式为h=H(M)，其中M为变长的消息，h是定长的哈希值(即Hash值，又称散列值)。哈希函数的目的是为文件、报文或其他的分组数据产生“数字指纹”。数字签名与数字证书的应用也为区块链中交易的建立信任、不可否认提供了便利，以比特币为例，每一位电子货币所有者将电子货币转移给下一位所有者的过程是：对前一次交易和下一位所有者的公钥签署一个数字签名，并将这个签名附加在交易的末尾，收款人通过验证签名，就可以验证电子货币的所有者链条。第一节区块链概况三、区块链的核心技术及分类

（2）共识机制共识机制是区块链技术的核心，直接影响区块链系统的性能效率、可扩展性、资源消耗等。共识机制保证了在一个无数据处理中心的节点网络控制下，各中心节点之间能够完全遵循相同的现有数据中心记账信息处理操作规则，实现所有不同分布式数据的记账实时性和一致性。共识机制主要解决两个基本问题：第一个问题是谁写入数据；第二个问题是如何同步数据。下图展示了常见共识机制的对比情况：特性PoWPoSDPoSPBFTPaxosRaft交易时延高

(分钟级延迟)较低

(秒级延迟)较低(秒级延迟)较低(秒级延迟)较低

(秒级延迟)较低(秒级延迟)吞吐量低高高高高高特性PoWPoSDPoSPBFTPaxosRaft能耗高低低高高低安全边界恶意算力不高于50%恶意权益不超过50%恶意权益不超过50%恶意节点不超过1/3恶意节点不超过50%恶意节点不超过50%代表应用比特币、以太坊以太坊2.0、点点币(Peercoin)比特股(BTS)HyperledgerFabricChubbyCorda扩展性好好好差差好第一节区块链概况三、区块链的核心技术及分类

（3）智能合约

智能合约封装在合约层，是区块链可编程特性的基础，中国电子技术标准化研究院将其定义为以数字形式定义的能够自动执行条款的合约。开发者通过编写智能合约，能够将数据管理逻辑、应用逻辑、业务规则和合同条款集成进分布式应用程序，从而利用区块链技术提供多样化的服务。智能合约最大的特点是由计算机系统自动执行，具有数字化、不易修改、强制性、可定制性的特点，由此可以降低签订合约、督促执行和监管方面的成本，尤其是在金融领域，智能合约有广阔的发展空间。第一节区块链概况三、区块链的核心技术及分类

（4）互操作性技术

区块链的互操作性技术由于可以带来价值自由流动、促进链间协同工作,因此成为区块链向着网络效应规模化发展的强力推手,逐渐成为应用需求的新热点。互操作性技术主要包括哈希锁定、公证人机制、侧链和中继链等,下表显示了它们之间的性能对比。哈希锁定公证人机制侧链中继链信任模型链自身安全大多数诚实的公证人链自身安全大多数诚实的中继链验证人或接入链自身安全传递消息类别仅限资产不限不限不限参与链数量双链使用中间路由连接实现多链双链多链哈希锁定公证人机制侧链中继链实现难度简单中等中等困难局限性场景单一,发起人握有主动权,可挑选时机完成交易套利依赖第三方公证人集合有效性验证对区块数据结构有要求适合接入拥有绝对一致性共识的链第一节区块链概况三、区块链的核心技术及分类

按照系统是否具有节点准入机制,区块链可分类为许可链和非许可链。许可链中节点的加入和退出需要区块链系统的许可。根据拥有控制权限的主体是否集中,许可链可分为联盟链和私有链,其中联盟链预先设定一部分节点能参与记账和交易,而私有链的写权限在一个节点、一个组织手里,其读权限也会受到限制。非许可链则是完全开放的,亦可称为公有链,节点可以随时自由加入和退出,也都可以参与竞争记账权。公有链私有链联盟链准入限制无有有读权限任何人仅限受邀用户相关联用户写权限任何人都有机会通过竞争获取写权限获批用户获批用户所属者无单一实体有限的多个实体参与者身份认证无有有交易速度慢快快第一节区块链概况四、区块链的特点

分布式去中心化(又称弱中心化)时序数据可追溯化不可篡改公开化安全信任加密化第一节区块链概况五、区块链的发展现状及展望标准制定政府政策专利申请公司数量当前中国区块链的发展方兴未艾，在以下方面呈现蓬勃发展态势。区块链学习目标：1.掌握区块链的定义与特点，了解区块链大致的演进过程。2.了解区块链的核心技术及分类，了解区块链的发展方向、应用以及其当前面临的风险与挑战。核心概念：区块链分布式记账去中心化加密货币智能合约第五章第一节区块链概况第二节区块链的功用第三节区块链在金融中的应用第四节区块链的风险和挑战第二节区块链的功用一、数据存储基于区块链技术去中心化、不可篡改、可追溯、安全加密的特点，区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，同时在经济、金融和社会系统中也存在广泛的应用场景，其在不同场景中的功用主要可分为数据存储、数据鉴证、资产交易、资产管理和选举投票等。应用场景说明金融解决中小企业贷款融资难、银行风控难、部门监管难等问题商业探索数字经济模式创新，为打造便捷高效、公平竞争、稳定透明的营商环境提供动力，为推进供给侧结构性改革、实现各行业供需有效对接提供服务，为加快新旧动能接续转换、推动经济高质量发展提供支撑民生积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用，为人民群众提供更加智能、更加便捷、更加优质的公共服务城际互通利用区块链技术促进城市间在信息、资金、人才、征信等方面更大规模的互联互通，保障生产要素在区域内有序高效流动政务探索利用区块链数据共享模式，实现政务数据跨部门、跨区域共同维护和利用，促进业务协同办理，深化“最多跑一次”改革，为人民群众带来更好的政务服务体验智慧城市探索在信息基础设施、智慧交通、能源电力等领域的推广应用，提升城市管理的智能化、精准化水平第二节区块链的功用区块链技术与金融市场应用有非常高的契合度。区块链可以在去中心化系统中自发地产生信用，能够建立无中心机构信用背书的金融市场，从而在很大程度上实现金融脱媒。区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特点使其特别适合存储和保护重要隐私数据，以避免因中心化机构遭受攻击或权限管理不当而造成大规模数据丢失或泄露。数据存储数据鉴证资产交易选举投票资产管理区块链数据带有时间戳，由共识节点共同验证和记录，不可篡改和伪造，这些特点使得区块链可广泛应用于各类数据公证和审计场景。区块链在资产管理领域的应用具有广泛前景，能够实现有形和无形资产的确权、授权和实时监控。投票是区块链技术在政治事务中的代表性应用。基于区块链的分布式共识验证、不可篡改等特点，可以低成本高效地实现政治选举、企业股东投票等应用。区块链学习目标：1.掌握区块链的定义与特点，了解区块链大致的演进过程。2.了解区块链的核心技术及分类，了解区块链的发展方向、应用以及其当前面临的风险与挑战。核心概念：区块链分布式记账去中心化加密货币智能合约第五章第一节区块链概况第二节区块链的功用第三节区块链在金融中的应用第四节区块链的风险和挑战第三节区块链在金融中的应用在金融行业,区块链技术和具体场景的结合主要带来建立新的信任机制、提高信息透明度少中间环节,提高交易效率三方面的改变，具体可在以下领域发挥作用：数字加密货币供应链金融金融征信保险贸易金融交易清算区块链学习目标：1.掌握区块链的定义与特点，了解区块链大致的演进过程。2.了解区块链的核心技术及分类，了解区块链的发展方向、应用以及其当前面临的风险与挑战。核心概念：区块链分布式记账去中心化加密货币智能合约第五章第一节区块链概况第二节区块链的功用第三节区块链在金融中的应用第四节区块链的风险和挑战第四节区块链的风险和挑战四、交易性能风险算法、算力风险（哈希算法风险、量子计算与算力风险）黑客与合约漏洞风险私钥安全风险交易性能风险思考题1.如何理解去中心化和中心化?日常生活中哪些场景更