區(qū)塊鏈技術與應用講解PPT課件

,區(qū)塊鏈技術與應用講解,-科技讓信任變簡單,1.1背景先講比特幣(Bitcoin/BTC),比特幣價格單位：美元,比特幣價格從誕生時的一美元兌換1300比特幣，到峰值時1100美元兌換1個比特幣。什么是比特幣？什么是區(qū)塊鏈？,單位：美元,瘋狂的比特幣,1.1背景比特幣大事記,4,1.2相關概念,PeertoPeer，簡稱p2p，就是點對點的意思。處于p2p網(wǎng)絡中的所有節(jié)點地位對等，網(wǎng)絡不依賴于一個中心。比特幣的賬戶體系使用非對稱加密算法,其中用到一對秘鑰：公鑰（publickey）和私鑰（privatekey）。用公鑰對數(shù)據(jù)進行加密后，只有對應的私鑰才能解密；反之如果私鑰用于加密，則只有對應的公鑰才能解密。在發(fā)送比特幣時，交易發(fā)起者使用私鑰對他的交易申請進行簽名，網(wǎng)絡上的任何人都可以使用對應的公鑰對這個交易的合法性進行驗證。比特幣世界中，通過私鑰可以計算得到公鑰，公鑰再經過一系列哈希及編碼運算就得到地址，地址可以理解為公鑰的摘要，由一串字符表示，例如：16FQCgFD5gBoJvD8kauX9oVoRQhs1NTvb4。地址使公鑰更具可讀性，類似于銀行賬號。就是比特幣生產過程的形象說法。通過大量計算，完成系統(tǒng)要求的的工作量證明，系統(tǒng)就會獎勵一定數(shù)量的比特幣。在通過“挖礦”得到比特幣的過程中，一個節(jié)點每秒鐘能做多少次計算，就是其“算力”的代表，單位寫成hash/s，簡寫h/s。1h/s表示1秒鐘能做1次hash碰撞。1Kh/s=1000h/s，1Mh/s=1000Kh/s，1Gh/s=1000Mh/s，1Th/s=1000Gh/s，1Ph/s=1000Th/s,P2P,公鑰、私鑰,地址,挖礦,算力,5,1.2相關概念,礦機隨著挖礦所需算力的不斷上升，專門制造出來挖礦的專業(yè)設備，就是礦機。礦池一般是對外開放的團隊開采服務器，獎勵的比特幣按算力占比分給礦工，其存在意義為提升比特幣開采穩(wěn)定性。山寨幣和競爭幣我們把沒有對比特幣進行改進或創(chuàng)新的，完全模仿比特幣的開發(fā)出來的虛擬貨幣稱為山寨幣。通過借鑒比特比并有一定程度的改進或創(chuàng)新的，稱為競爭幣。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在市場上的山寨幣和競爭幣總數(shù)多達幾百種。冷錢包線下錢包，不聯(lián)網(wǎng)。熱錢包線上錢包，聯(lián)網(wǎng)。市場深度由所有未成交的買單和賣單構成。是指平臺在承受大額交易時幣價不出現(xiàn)大幅波動的能力。市場深度越深表明市場越穩(wěn)定、越成熟。,6,2.1比特幣的產生,貝殼、羽毛、牲口等實物貨幣,物物交換,黃金、白銀等貴金屬,金屬貨幣,早期紙幣、銀票、廉價金屬貨幣紙幣本位貨幣,紙幣,在線支付銀行卡Q幣等游戲幣電子現(xiàn)金,中心化電子貨幣,比特幣,去中心化電子貨幣,商品貨幣時代,貨幣價值主要取決于貴金屬的發(fā)現(xiàn)和冶煉,信用貨幣時代,貨幣本身沒有價值而取決于對發(fā)行機構的信任,去中心貨幣時代,貨幣價值取決于人們對算法、系統(tǒng)的認可,貨幣的演化,7,2.1比特幣的產生,去中心化電子貨幣,比特幣之前電子貨幣的嘗試都沒有克服中心化的問題，這類系統(tǒng)都內生性地受制于“基于信用模式”的弱點。中心化貨幣由于貨幣主體單一，容易出現(xiàn)通貨膨脹、經濟周期性波動等缺陷，并且存在使用地區(qū)局限的問題。去中心化電子貨幣的特點：沒有發(fā)行主體，不通過中央銀行或第三方機構發(fā)行和交易貨幣發(fā)行和系統(tǒng)安全基于數(shù)學原理依托互聯(lián)網(wǎng)可以全球范圍內使用,比特幣是最早的去中心化電子貨幣，雖然受比特幣啟發(fā)后來出現(xiàn)了多種競爭者，但比特幣在全球的被認可程度仍然遙遙領先。,以比特幣和Q幣為例的去中心化電子貨幣與中心化電子貨幣的對比,8,2.2比特幣的產生,比特幣的產生,發(fā)明人SatoshiNakamoto（中本聰）,Bitcoin:APeer-to-PeerElectronicCashSystem（比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)）,第一次以論文的形式提出（紐約時間2008.10.31）：,論文解決了無監(jiān)管網(wǎng)絡世界里的兩個實際問題貨幣偽造問題雙重支付問題,9,2.2比特幣的產生,第一批比特幣的產生,10,2.2比特幣的產生,比特幣的節(jié)點分布,比特幣節(jié)點在歐美等發(fā)達國家節(jié)點分布非常廣泛，說明比特幣在這些國家的生命力非常強，除此之外在經濟較發(fā)達的城市也存在較多比特幣節(jié)點。,數(shù)據(jù)來源：Q，節(jié)點分布,11,2.3比特幣的產生,比特幣系統(tǒng),區(qū)塊：,區(qū)塊鏈：,交易：,比特幣的底層是區(qū)塊鏈技術，區(qū)塊鏈可以形象的理解為去中心化的分布式賬本，該賬本由很多區(qū)塊組成。每10分鐘左右一個新的區(qū)塊被創(chuàng)建出來，加到區(qū)塊鏈的尾端。新的區(qū)塊記錄了這10分鐘內發(fā)生的所有交易，目前比特幣系統(tǒng)穩(wěn)定運行了7年多，積累了40多萬個區(qū)塊。交易記錄一筆交易的具體信息。包括付款人地址，收款人地址，付款金額，付款人簽字，收款人公鑰、付款人資金來源交易ID等。,該系統(tǒng)的主要特點：使用一個P2P（點對點）網(wǎng)絡不需要貨幣發(fā)行機構，不需要受信任的第三方用戶可匿名使用新貨幣通過工作量證明機制產生。系統(tǒng)的共識機制可以有效防止雙重支付的發(fā)生。,第一個區(qū)塊區(qū)塊ID上個區(qū)塊ID,第三個區(qū)塊區(qū)塊ID上個區(qū)塊ID,第二個區(qū)塊區(qū)塊ID上個區(qū)塊ID,區(qū)塊ID交易1，交易2，交易3交易n上個區(qū)塊ID其他信息,交易ID資金來源1：我挖礦所得50btc的交易ID資金來源2：張三給我100btc的交易ID資金來源3：李四給我50btc的交易ID資金去向：壹基金捐助賬號ID金額：200btc我的簽名,2.3比特幣的產生,區(qū)塊與比特幣,誰創(chuàng)建區(qū)塊，就給誰幣！一個區(qū)塊被創(chuàng)建后，系統(tǒng)就會獎勵給創(chuàng)建者一定數(shù)量的比特幣。這筆由系統(tǒng)獎勵創(chuàng)建者的交易就被區(qū)塊記錄在第一條交易單中，稱為coinbase交易。比特幣世界里沒有獨立的“幣”，每個賬戶的余額體現(xiàn)為交易鏈條上的輸出，而所有的的輸出都可以追溯到第一條coinbase交易。創(chuàng)建一個區(qū)塊，系統(tǒng)獎勵多少幣呢？剛開始，創(chuàng)建一個區(qū)塊有50btc；產生到第21萬個區(qū)塊之后，獎勵降為25btc;第42萬個區(qū)塊創(chuàng)建后，獎勵降為12.5btc可理解為獎勵每4年減半。,區(qū)塊的創(chuàng)建,幣（比特幣/Bitcoin/BTC）的由來,在比特幣行業(yè)里，區(qū)塊創(chuàng)建的過程我們俗稱為挖礦。每個人都可以創(chuàng)建區(qū)塊。區(qū)塊的創(chuàng)建是通過競爭計算完成的。上一個區(qū)塊創(chuàng)建出來之后，系統(tǒng)會給出一個數(shù)A。所有人就開始創(chuàng)建新的區(qū)塊，記錄實時發(fā)生的交易，同時玩一個密碼學游戲哈希。哈希的特點是：可以根據(jù)任意一段數(shù)據(jù)計算出一個固定長度的值，此計算結果相當隨機，無法預知大小。大家不停的計算區(qū)塊的哈希值（根據(jù)以下數(shù)據(jù)計算：一個隨機數(shù)、上一個區(qū)塊的哈希值以及十分鐘內驗證過的交易），誰先算出來一個小于A的哈希值誰就在游戲中獲勝。系統(tǒng)會將獲勝的人創(chuàng)建的區(qū)塊鏈接到區(qū)塊鏈上。比特幣世界中，系統(tǒng)算法決定每10分鐘左右產生一個區(qū)塊。如果一段時間內區(qū)塊產生的平均時間超過10分鐘，算法會降低游戲難度；反之，算法會提高游戲難度。數(shù)A決定計算難度，A越小計算難度系數(shù)越高。這樣就保證了比特幣的發(fā)行速度。,13,3區(qū)塊鏈原理,區(qū)塊鏈,區(qū)塊鏈是一個分布式賬本，一種通過去中心化、去信任的方式集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術方案。,時間有序,挖礦就是找這個數(shù)字,構成不可逆的鏈條,“幣”以交易記錄形式存在只有主人用私鑰簽名后，才能花掉它。,14,3區(qū)塊鏈原理,Bitcoin的組網(wǎng)結構,每個用戶節(jié)點都可以自由加入網(wǎng)絡，完全分布式的P2P網(wǎng)絡,每個用戶節(jié)點都維護有賬本，某個節(jié)點的惡意篡改，不能得到其余節(jié)點的認同。,15,3區(qū)塊鏈原理,Bitcoin的交易過程,所有者A利用他的私鑰對前一次交易（比特貨來源）和下一位所有者B簽署一個數(shù)字簽名，并將這個簽名附加在這枚貨幣的末尾，制作出交易單。此時。B是以公鑰作為接收方地址。A將交易單廣播至全網(wǎng)，比特幣就發(fā)送給了B，每個節(jié)點都將收到交易信息納入一個區(qū)塊中此時，對B而言，該枚比特幣會即時顯示在比特幣錢包中，但直到區(qū)塊確認成功后才可以使用。目前一筆比特幣從支付到最終確認成功，得到6個區(qū)塊確認之后才能真正的確認到賬。每個節(jié)點通過解一道數(shù)學難題，從而去獲得創(chuàng)建新區(qū)塊的權利，并爭取得到比特幣的獎勵（新比特幣會在此過程中產生）此時節(jié)點反復嘗試尋找一個數(shù)值，使得將該數(shù)值、區(qū)塊鏈中最后一個區(qū)塊的Hash值以及交易單三部分送入SHA256算法后能計算出散列值X（256位）滿足一定條件（比如前20位均為0），即找到數(shù)學難題的解。由此可見，答案并不唯一。當一個節(jié)點找到解時，它就向全國廣播該區(qū)塊記錄的所有蓋時間戳交易，并由全網(wǎng)其他節(jié)點核對。此時時間戳用來證實特定區(qū)塊必然于某特定時間是的確存在的。比特幣網(wǎng)絡采用從5個以上節(jié)點獲取時間，然后取中間值的方式成為時間戳。全網(wǎng)其他節(jié)點核對該區(qū)塊記賬的正確性，沒有錯誤后他們將在該合法區(qū)塊之后競爭下一個區(qū)塊，這樣就形成了一個合法記賬區(qū)塊鏈。,第一步,第二步,第三步,第四步,第五步,3區(qū)塊鏈的原理,區(qū)塊鏈特點,區(qū)塊鏈分類,開放，共識任何人都可以參與到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，每一臺設備都能作為一個節(jié)點，每個節(jié)點都允許獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫拷貝。節(jié)點間基于一套共識機制，通過競爭計算共同維護整個區(qū)塊鏈。任一節(jié)點失敗，其余節(jié)點人能正常工作。去中心化，去信任區(qū)塊鏈由眾多節(jié)點共同組成一個端到端的網(wǎng)絡，不存在中心化的設備和管理機構。節(jié)點之間數(shù)據(jù)交換通過數(shù)字簽名技術進行驗證，無需互相信任，只要按照系統(tǒng)既定的規(guī)則進行，節(jié)點之間不能也無法欺騙其他節(jié)點。交易透明，雙方匿名區(qū)塊鏈的運行規(guī)則是公開透明的，所有的數(shù)據(jù)信息也是公開的，因此每一筆交易都對所有節(jié)點可見。由于節(jié)點與節(jié)點之間是去信任的，因此節(jié)點之間無需公開身份，每個參與的節(jié)點都是匿名的。不可篡改，可追溯單個甚至多個節(jié)點對數(shù)據(jù)庫的修改無法影響其他節(jié)點的數(shù)據(jù)庫，除非能控制整個網(wǎng)絡中心超過51%的節(jié)點同時修改，這幾乎是不可能發(fā)生的。區(qū)塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學方法與相鄰的兩個區(qū)塊串聯(lián)，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生。,公有鏈無官方組織及管理機構，無中心服務器，