區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)的研究與應(yīng)用ppt課件.ppt

區(qū)塊鏈的四大核心技術(shù) 報告人 XXX 1 2 區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)的簡介 Contents目錄 3 區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)的應(yīng)用 4 區(qū)塊鏈的一些誤解 1 區(qū)塊鏈簡介 2 1 區(qū)塊鏈簡介 3 1 1什么是區(qū)塊鏈 從狹義上來講 區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本 從廣義上來講 區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù) 利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù) 利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全 利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算方式 4 1 2為什么會出現(xiàn)區(qū)塊鏈 隨著計算機科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為信息社會發(fā)展的重要保證 但也引發(fā)了各種各樣的隱患 如網(wǎng)絡(luò)安全漏洞 黑客攻擊威脅 隱私信息泄露 數(shù)據(jù)造假 版權(quán)侵犯 電信詐騙以及網(wǎng)絡(luò)治理難以統(tǒng)籌等問題 這些都限制著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展 雖然現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)解決了信息的低成本 高效率傳輸?shù)膯栴} 但沒有解決信息的信任問題 現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的信任需要依靠中心化的機構(gòu)來建立和維持 由此派生出來的問題就是互聯(lián)網(wǎng)日益中心化 中心化的問題是容易形成壟斷 特別是數(shù)據(jù)壟斷和隱私侵犯問題 同時也會出現(xiàn)單點故障 易受攻擊等安全問題 5 1 2為什么會出現(xiàn)區(qū)塊鏈 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)諸多問題限制其快速發(fā)展 給現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)帶來了很多隱患 而區(qū)塊鏈多中心 分布式的存儲與決策架構(gòu) 能夠有效地解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)不能處理的價值轉(zhuǎn)移問題 同互聯(lián)網(wǎng)一樣 未來區(qū)塊鏈將會深入應(yīng)用到社會經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的各個角落 對互聯(lián)網(wǎng)下半場的社會經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)帶來不可估量的價值與意義 6 1 3為什么這么重視區(qū)塊鏈 現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的局限性催生了下一代互聯(lián)網(wǎng) 下一代互聯(lián)網(wǎng)必須突破的問題是 如何去中心化地建立一個全球范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)信任機制 如何讓互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)到保證信息 價值安全 傳遞可靠的價值互聯(lián)網(wǎng) 基于信任機制的交易將形成信用 信用的流通可以形成價值 價值互聯(lián)網(wǎng)正是建立在基于去中心化算法信任的數(shù)字貨幣基礎(chǔ)之上 區(qū)塊鏈?zhǔn)峭苿臃植际酱笠?guī)模協(xié)作的最佳技術(shù) 因此從社會學(xué)來看 將來以區(qū)塊鏈的算法信任為基礎(chǔ)的數(shù)字貨幣體系 將可以在全球經(jīng)濟體系中扮演重要的價值公平交換角色 區(qū)塊鏈作為下一代的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議 在數(shù)字經(jīng)濟時代數(shù)據(jù)權(quán)益的確立和保護(hù) 建立誠信的商業(yè)和社會體系方面將發(fā)揮重要作用 7 1 3為什么這么重視區(qū)塊鏈 與以往的科學(xué)技術(shù)主要改變生產(chǎn)力不一樣 區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N可以改變生產(chǎn)關(guān)系的技術(shù) 它將信用公證的權(quán)利從中心機構(gòu)轉(zhuǎn)到每個個體手中 建立分布式的透明公共賬本 由互聯(lián)網(wǎng)的各個節(jié)點記賬和公證 搭建分布式的共識體系來建立信任和監(jiān)控 區(qū)塊鏈的出現(xiàn)預(yù)示著下一代互聯(lián)網(wǎng) 價值互聯(lián)網(wǎng) 即將誕生 可以更深層次變革現(xiàn)有的社會生產(chǎn)關(guān)系 進(jìn)一步適應(yīng)和促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展 區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲 點對點傳輸 共識機制 加密算法 智能合約等計算機技術(shù)的新型應(yīng)用模式 是多種技術(shù)有機結(jié)合的技術(shù)體系 這些技術(shù)以新的架構(gòu)組合在一起 形成一種可信的數(shù)據(jù)記錄 存儲 表達(dá)和安全的價值轉(zhuǎn)移方式 將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ) 8 1 4區(qū)塊鏈的發(fā)展 三個階段 第一階段 區(qū)塊鏈1 0 可編程貨幣 區(qū)塊鏈技術(shù)伴隨比特幣的產(chǎn)生而產(chǎn)生 其最初的應(yīng)用范圍完全聚集在數(shù)字貨幣上 主要包括以比特幣為代表的虛擬貨幣 是區(qū)塊鏈技術(shù)目前最成功的應(yīng)用 第二階段 區(qū)塊鏈2 0 可編程金融 受到數(shù)字貨幣的影響 人們開始將區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用范圍擴展到其他金融領(lǐng)域 基于區(qū)塊鏈技術(shù)可編程的特點 人們嘗試將 智能合約 的理念加入到區(qū)塊鏈中 形成了可編程金融 有了合約系統(tǒng)的支撐 區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍開始從單一的貨幣領(lǐng)域擴大到涉及合約功能的其他金融領(lǐng)域 如銀行間結(jié)算 跨境支付 股權(quán)登記轉(zhuǎn)讓等 9 1 4區(qū)塊鏈的發(fā)展 三個階段 第三階段 區(qū)塊鏈3 0 可編程社會 隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 其 去中心化 功能及 數(shù)據(jù)防偽 功能在其他領(lǐng)域逐步受到重視 人們開始認(rèn)識到 區(qū)塊鏈的應(yīng)用也許不僅局限在金融領(lǐng)域 還可以擴展到任何有需求的領(lǐng)域中去 讓更廣闊的應(yīng)用場景覆蓋人類社會生活的方方面面 涵蓋備案管理 知識產(chǎn)權(quán)存證 物聯(lián)網(wǎng) 教育應(yīng)用和政府管理等諸多方面 在各類社會活動中 區(qū)塊鏈可以實現(xiàn)信息的自證明 不再依靠某個第三方機構(gòu)獲得信任或建立信用 從而提高整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率 10 1 5區(qū)塊鏈的社會價值和意義 進(jìn)一步發(fā)展了分布式計算技術(shù) 解決了價值轉(zhuǎn)移的問題 解決了中心化的信用風(fēng)險和信用成本的問題 升級了社會經(jīng)濟模式 11 2 區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)的簡介 12 2 1區(qū)塊鏈四大核心技術(shù) 分布式記賬 共識機制 智能合約 非對稱加密技術(shù) 四大核心技術(shù) 13 2 2什么是分布式記賬 分布式記賬 就是交易記賬由分布在不同地方的多個節(jié)點共同完成 而且每一個節(jié)點都記錄了完整的賬目 因此它們都可以監(jiān)督交易的合法性 同時也可以共同為其作證 不同于傳統(tǒng)的中心化記賬方案 分布式記賬沒有任何一個節(jié)點可以單獨記錄賬目 從而避免了單一記賬人被控制或者被賄賂而記假賬的可能性 另一方面 由于記賬節(jié)點足夠多 理論上講除非所有的節(jié)點被破壞 否則賬目就不會丟失 從而保證了賬目數(shù)據(jù)的安全性 14 2 3什么是共識機制 共識機制 就是所有記賬節(jié)點之間怎么達(dá)成共識去認(rèn)定一個記錄的有效性的一種機制 這種機制既是認(rèn)定的手段 也是防止篡改的手段 區(qū)塊鏈提出了多種不同的共識機制 適用于不同的應(yīng)用場景 在效率和安全性之間取得平衡 區(qū)塊鏈的共識機制主要有工作量證明機制 權(quán)益證明機制 授權(quán)股權(quán)證明機制 15 2 4什么是智能合約 從用戶角度來講 智能合約通常被認(rèn)為是一個自動擔(dān)保賬戶 例如 當(dāng)特定的條件滿足時 程序就會釋放和轉(zhuǎn)移資金 從技術(shù)角度來講 智能合約被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 只是這些服務(wù)器并不是使用IP地址架設(shè)在互聯(lián)網(wǎng)上 而是架設(shè)在區(qū)塊鏈上 從而可以在其上面運行特定的合約程序 但是與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不同的是 智能合約不依賴某個特定的硬件設(shè)備 所有人都可以看到智能合約 因為這些智能合約的代碼和狀態(tài)都在區(qū)塊鏈上 假設(shè)區(qū)塊鏈?zhǔn)枪_的 并由所有參與挖礦的設(shè)備來執(zhí)行 16 2 5什么是非對稱加密技術(shù) 非對稱加密 公鑰加密 是指在加密和解密兩個過程中使用不同的密鑰 在這種加密技術(shù)中 每位用戶都擁有一對鑰匙 公鑰和私鑰 在加密過程中使用公鑰 在解密過程中使用私鑰 公鑰是可以向全網(wǎng)公開的 而私鑰需要用戶自己保存 這樣就解決了對稱加密中密鑰需要分享所帶來的安全隱患 非對稱加密與對稱加密相比 其安全性更好 對稱加密的通信雙方使用相同的秘鑰 如果一方的秘鑰遭泄露 那么整個通信就會被破解 而非對稱加密使用一對秘鑰 一個用來加密 一個用來解密 而且公鑰是公開的 秘鑰是自己保存的 不需要像對稱加密那樣在通信之前要先同步秘鑰 17 3 區(qū)塊鏈四大核心技術(shù)的應(yīng)用 18 3 1分布式記賬的應(yīng)用 3 1 1效率不足領(lǐng)域例如貿(mào)易融資交易業(yè)務(wù) 一筆貿(mào)易融資交易通常需要一至三周時間才能完成 這對于銀行來說效率是非常低的 區(qū)塊鏈分布式記賬技術(shù)提供了提高效率的途徑 主要做法是建立一個共享賬簿 將利益相關(guān)者都作為記賬者 賬簿進(jìn)行加密設(shè)置 以限制交易中相關(guān)部分或 事件 僅有與該部分業(yè)務(wù)相關(guān)的被授權(quán)方可以訪問 各方均在帳簿上添加交易的相關(guān)記錄 各記錄之間保持前后連貫和一致 相關(guān)記錄可以成為參與方開展業(yè)務(wù)的依據(jù) 例如 當(dāng)進(jìn)口商在賬簿中添加收獲記錄時 賬簿可以自動提示銀行依據(jù)合同和收貨記錄向出口商付款 19 3 1分布式記賬的應(yīng)用 3 1 2供應(yīng)鏈可視性欠缺領(lǐng)域供應(yīng)鏈可視性是指對商品在生產(chǎn) 分銷和銷售過程中的各個階段的跟蹤能力 供應(yīng)鏈的日益全球化意味著追蹤整個流程中的相關(guān)參與者和參與情況是很困難的 尤其是在供應(yīng)鏈處于國外管轄權(quán)的情況下 通過區(qū)塊鏈分布式記賬技術(shù)進(jìn)行集成 可以實現(xiàn)對整個供應(yīng)商的追蹤 以服裝供應(yīng)鏈為例 各個參與者可以通過使用移動設(shè)備發(fā)送信息 在共享賬簿中生成和更新流轉(zhuǎn)記錄 這個記錄是不可變的 記載著供應(yīng)鏈中所有流轉(zhuǎn)情況 為所有參與方提供信息 最終用戶可以查詢到成衣原料的產(chǎn)地 質(zhì)量等信息 20 3 1分布式記賬的應(yīng)用 3 1 3信任缺乏領(lǐng)域在信任缺乏領(lǐng)域 往往存在著低效率的重復(fù)工作 以保險行業(yè)為例 經(jīng)紀(jì)人 保險公司和再保險公司都必須對所有交易對手進(jìn)行客戶調(diào)查 這意味著他們出于同樣的原因 在相同的源信息上重復(fù)同樣的事情 分布式賬簿可以作為一個 信任引擎 用于記錄所有客戶的個人文件 組織或機構(gòu)所持有的驗證信息 其所有文件都會被加密 只有信息持有者 個人 組織或機構(gòu) 擁有密鑰 當(dāng)信息持有者希望開展業(yè)務(wù)時 可以向?qū)Ψ教峁┮粋€密鑰子集 交易對方就可以使用密鑰查看信息持有者的身份信息 消除延遲 降低成本和減少花費在進(jìn)行客戶調(diào)查上的總體時間 21 3 2共識機制的應(yīng)用 3 2 1工作量證明機制的應(yīng)用工作量證明機制的最著名的應(yīng)用當(dāng)屬比特幣 在比特幣網(wǎng)絡(luò)中 只有在控制了全網(wǎng)超過51 的記賬節(jié)點的情況下 才有可能偽造出一條不存在的記錄 當(dāng)加入?yún)^(qū)塊鏈的節(jié)點足夠多的時候 這基本上不可能 從而杜絕了造假的可能 假如節(jié)點有任何的作弊行為 都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點驗證不通過 直接丟棄其打包的區(qū)塊 這個區(qū)塊就無法記錄到總賬本中 作弊的節(jié)點耗費的成本就白費了 因此在巨大的挖礦成本下 也使得礦工自覺自愿的遵守比特幣系統(tǒng)的共識協(xié)議 也就確保了整個系統(tǒng)的安全 22 3 2共識機制的應(yīng)用 3 2 2權(quán)益證明機制的應(yīng)用2012年出現(xiàn)的點點幣是權(quán)益證明機制在加密電子貨幣中的首次應(yīng)用 點點幣最大的創(chuàng)新就是采礦方式混合了工作量證明機制和權(quán)益證明機制 采用工作量證明機制發(fā)行新幣 采用權(quán)益證明機制維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全 23 3 2共識機制的應(yīng)用 3 2 3授權(quán)股權(quán)證明機制的應(yīng)用比特股是一類采用授權(quán)股權(quán)證明機制的密碼貨幣 引入了見證人這個概念 見證人可以生成區(qū)塊 每一個持有比特股的人都可以投票選舉見證人 得到總同意票數(shù)中的前N票 N通常定義為101 的候選者就可以當(dāng)選為見證人 見證人的候選名單每個維護(hù)周期 1天 更新一次 然后隨機排列 每個見證人按序有2秒的時間權(quán)限生成區(qū)塊 若見證人在給定的時間片不能生成區(qū)塊 區(qū)塊生成權(quán)限交給下一個時間片對應(yīng)的見證人 24 3 3智能合約的應(yīng)用 3 3 1數(shù)字身份 智能合約可以允許個人擁有和控制包含數(shù)據(jù) 信譽度和數(shù)字資產(chǎn)的數(shù)字身份 它允許個人決定向?qū)κ峙逗畏N數(shù)據(jù) 為企業(yè)提供深入了解客戶的機會 且交易對手不必持有敏感數(shù)據(jù)來驗證交易 這雖然促進(jìn)了解客戶的需求 但減少了責(zé)任 此外 它還提高了依從性 彈性和互操作性 3 3 2證券 智能合約可以簡化資本表管理 能夠繞開證券保管鏈中的中間人 便于自動支付股息 股票分割和債務(wù)管理 同時降低了操作風(fēng)險 結(jié)合分布式賬本上的證券 智能合約能夠?qū)⒐ぷ髁鞒虜?shù)字化 25 3 3智能合約的應(yīng)用 3 3 3貿(mào)易金融 智能合約可以通過快速信用證和貿(mào)易支付開啟來簡化國際貨物轉(zhuǎn)移 同時獲得更大的金融資產(chǎn)的流動性 它們還可以提高買家 供應(yīng)商和機構(gòu)的融資效率 3 3 4財政數(shù)據(jù)記錄 財政組織可以利用智能合約進(jìn)行準(zhǔn)確 透明的財務(wù)數(shù)據(jù)記錄 智能合約允許跨組織間進(jìn)行統(tǒng)一財務(wù)數(shù)據(jù) 改進(jìn)財務(wù)報告并降低審計成本 通過提高數(shù)據(jù)的完整性 智能合約支持市場穩(wěn)定性不斷增長 此外 它們還通過允許組織之間分?jǐn)偝杀緛斫档蜁嫵杀?分布式賬本網(wǎng)絡(luò)和遺留系統(tǒng)之間的互操作性對于財務(wù)報告而言非常重要 26 3 3智能合約的應(yīng)用 3 3 5其他 此外 智能合約還能應(yīng)用于抵押 土地所有權(quán)記錄 供應(yīng)鏈管理 汽車保險 臨床試驗 癌癥研究等其他方面 27 3 4非對稱加密技術(shù)的應(yīng)用 非對稱加密技術(shù)主要可應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè) 創(chuàng)建安全和可信的護(hù)理記錄 信任是為病人提供醫(yī)療服務(wù)的基礎(chǔ) 患者需要信任醫(yī)療機構(gòu)人員 以其獲得正確的醫(yī)療照護(hù) 或者 醫(yī)護(hù)人員相信患者誠實地執(zhí)行醫(yī)囑 醫(yī)療區(qū)塊鏈項目可以通過非對稱加密手段為醫(yī)患提供身份驗證服務(wù) 記錄病人的授權(quán)意見 患者的醫(yī)療信息記錄共享的一個關(guān)鍵因素是 需要獲得患者的同意 這是醫(yī)療信息數(shù)據(jù)共享必須遵守的職業(yè)道德 通過在不可更改的區(qū)塊鏈信息中 捕獲患者身份的同意授權(quán)語句 可以保證醫(yī)療保健專業(yè)人員放心使用這些數(shù)據(jù) 28 4 區(qū)塊鏈的一些誤解 29 區(qū)塊鏈的一些誤解 區(qū)塊鏈構(gòu)建了一個不依賴第三方的 自運行的社會信任網(wǎng)絡(luò) 不僅推動了整個社會的價值互聯(lián) 也推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展 更推動著人類社會邁上新的臺階 但人們對區(qū)塊鏈也存在著一些如下所示的誤區(qū) 誤區(qū)一 區(qū)塊鏈?zhǔn)窃朴嬎憷镆粋€神奇的數(shù)據(jù) 區(qū)塊鏈在概念上是一個平面文件 一個簡單交易記錄的線性列表 這個列表是 附加的 因此條目永遠(yuǎn)不會被刪除 但是這個文件會無限增長 并且必須在對等網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點中復(fù)制 區(qū)塊鏈不允許存儲任何類型的物理信息 比如Word文檔或PDF文件 它只能提供一個 存在證明 分布式賬本只能包含一個代碼 它可以證明某個文檔的存在 而不是文檔本身 30 區(qū)塊鏈的一些誤解 誤區(qū)二 區(qū)塊鏈將改變世界 我們可以利用區(qū)塊鏈來進(jìn)行復(fù)雜和技術(shù)性的交易 比如驗證鉆石的真?zhèn)位蛘叽_認(rèn)一個人的身份 在貿(mào)易融資中的削減成本和交易速度方面也是變革性的 盡管區(qū)塊鏈可以支持這些案例 并減輕欺詐者篡改賬目的風(fēng)險 但它并不能根除網(wǎng)絡(luò)詐騙的威脅 而且它還會引發(fā)有關(guān)保密的問題 此外 與維護(hù)傳統(tǒng)的分類帳相比 使用區(qū)塊鏈技術(shù)在許多情況下仍然是低效的 誤區(qū)三 只有一個區(qū)塊鏈 現(xiàn)當(dāng)下有很多不同的技術(shù)都被稱為區(qū)塊鏈 它們來自公有和私有版本 開放和封閉源代碼 一般針對特定的解決方案進(jìn)行定制 這些區(qū)塊鏈的共同特點是 它們被加密剪切 分配 并有某種共識機制的形式 31 區(qū)塊鏈的一些誤解 誤區(qū)四 區(qū)塊鏈可以