区块链技术与应用

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从两个经典案例说起-津巴源自文库韦货币贬值
• 津巴布韦一度是世界上通货膨胀率最高的国家,根据2008年7月官方公布的统计 数据,当时该国通货膨胀率高达2.31亿%,2009年1月16日,津巴布韦储备银 行发行了面值为100万亿的津元纸币,创下了人类历史的货币面值纪录。据报道, 按照2009年1月15日自由市场的兑换价格,10万亿津元约合30美元。
区块链的出现建立了完全分布式的信用体系
完全分布 • 任一节点的损坏或者失去都不会影响整个系统的运作。

可靠性和不 • 破坏区块链系统需要攻击51%以上的节点。
可篡改性
• 参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的,因为每个节点都有 去信任性 这个网络的所有数据。
• 系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护,而这些具有维护 集体维护 功能的节点是分布式的,任何人都可以参与。
一段时间内的所有交易会打包成一个区块 这个区块还会记录上一个区块的hash值,使得上一个区块不可篡改。 区块会包含时间戳,这个时间戳解决了“双花”问题,也就是一个货币不能被支付两次,区
块链技术中承认时间戳在前的交易的有效性。
由于每个区块都有上一个区块的hash值,造成每生成一个新区快,就会造成老区块的不可篡改, 从而形成全部数据的不可篡改。
由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题,所以分区容忍性是我们必须需要 实现的。换句话说,CAP定理表明我们必须在一致性(C)和可用性(A)之间进行 权衡。具体到区块链和大数据来说,大数据是以牺牲一致性(C)来换取可用性(A) 和分区容忍性(P)的,而区块链却优先保证了一致性(C)。
区块链的网络架构
• 麦道夫的信用,除了他自 己,几乎无人知道。即使 是普通人的信用,也是需 要通过征信机构这样的中 心才能获得。信用完全来 自于中心。
不透明,无监管
• 津巴布韦央行除了本国政 府,不受其他任何监管, 没人知道他们发了多少货 币,为什么发行。
• 麦道夫的行为同样没有任 何监管,谁也不知道麦道 夫的钱花了多少,花到了 什么地方。
区块链技术与应用
目录
一、 区块链概念 二、 核心技术 三、 以太坊-区块链2.0 四、 区块链应用 五、 现存问题 六、 总结
2017 新兴技术成熟度曲线,Gartner
区块链市场价值,Gartner
我们应如何学习区块链知识?
技术人员 区块链
决策者
创业人员
其他
区块链概念
1. Why is 区块链? 2. What is 区块链? 3. CHhoawlle区n块ge链rsdoFoersw?ard 4. 总结
区块链的应用分类
1.区块链1.0应用:数字货币 2.区块链2.0应用:智能合约+数字货币,例如:跨境支付、反洗钱、证 券发行与交易、数字化资产等。 3.区块链3.0应用:扩展到金融行业以外其他行业
1. 隐私数据存储: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。
对一个分布式系统来说,存在CAP定理(CAP theorem)又被称作布鲁尔定理 (Brewer's theorem),它指出一个分布式系统不可能同时满足以下三点: 一致性(Consistence):在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻是否同 样的值。 可用性(Availability):在集群中一部分节点故障后,集群整体是否还能响应 客户端的读写请求。 分区容忍性(Partition tolerance):集群中的某些节点在无法联系后,集群 整体是否还能继续进行服务。
• 麦道夫的声望:麦道夫公司是美国最大的可独立从事证券交易 的交易商。伯纳德·麦道夫是美国华尔街传奇人物,1991年成 为纳斯达克董事会主席。在其带领下,纳斯达克成为足以和纽 交所分庭抗礼的证券交易所,正因为这样,人们才如此的相信 他,相信他的基金。
• 麦道夫的诈骗手段: • 财务状况秘而不宣:所有账目、文件都被麦道夫“锁在保 险箱里” • 金字塔式骗局:用高额回报引诱投资者,同时用后来投资 者资金偿付前期投资者。
从两个经典案例说起-麦道夫世纪骗局
• 2008年12月,美国华尔街传奇人物伯纳德·麦道夫因涉嫌证券欺诈遭警方逮捕,检 察人员指控他利用“庞氏”骗局给投资者造成损失约500亿美元。随后,麦道夫被叛 150年监禁!(麦道夫当年70岁)
• 庞氏骗局是一种最古老和最常见的投资诈骗,是金字塔骗局的 变体,很多非法的传销集团就是用这一招聚敛钱财的,庞氏骗 局在中国又称“借新债还旧债,债债不还,拆东墙补西墙,墙 墙不倒“。简言之就是利用新投资人的钱来向老投资者支付利 息和短期回报,以制造赚钱的假象进而骗取更多的投资。
原始社会的共识机制
区块链的重要特性-分布式记账(1/2)
中央电脑VS分布式节点
分布式记账——会计责任的分 散化
分布式传播——每一次交换都 传播到网络中的所有节点
分布式存储——数据信息的可 容错性极高
区块链技术的本质是通过密码学建立了一个不依赖任何中心的、完全分布式的数 据库
区块链的重要特性-分布式记账(2/2)
区块链的重要概念
概念 公钥 私钥 交易 区块
区块链
记账权/ 挖矿
共识机制
解释
相当于账号,全网每个节点都有一个公钥,别人付钱时都是付给这个公钥
相当于你的账号的身份证明,私钥可以解开公钥加密的数据,说明付款方确实是你。私钥必须 妥善保存,一旦丢失,就丢失了账户内的所有数据也就是所有财产。
节点之间发生的支付就是交易
因为要鼓励大家参与记账,所以争夺到记账权会有报酬,就是若干比特币。
就是所有分布式节之间怎么达成共识,通过算法来生成和更新数据,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。以比特币为例,采用的是“工作量证明”(Proof Of Work,简称POW)。工作量是需要算力的,通过工作量证明,有效的防止了篡改和伪造, 因为如果要达到伪造和篡改的工作量,大概需要上亿元成本跟的算力。
区块链的优点
完全分布式:任意节点宕机不会导致网络崩溃。
去信任性:每一笔交易都由全网节点共同背书,所以不需要知道对方的身份,可
以接受对方的交易。
解决了数字货币的“双花”问题。
大大降低交易成本:因为不需要查清对方的信用,也就不需要征信,所以大大降
低交易成本
私密性
大大提高了可靠性和不可篡改性:只有全网51%的节点被攻破才能篡改账本,作
2. 防伪溯源:善款进入系统后,整个生命周期都将记录在区块链上, 没有人工拨付等环节,每一笔款项的去向很难人工更改。这样就 可以促进公益捐款全过程的开放和透明。
3. 身份认证:区块链数字身份识别证书 4. 能源管理:去中心化网络,让网内用户在其屋顶太阳能发电超过
需求时,可卖给社区的邻居,可以彼此互通有无,并以区块链虚 拟货币来结算。 5. 投票:开源在线投票。
安全性局限 51%攻击:需要引入大量节点,如果节点太少,51%攻击很容易。 私钥与终端安全:私钥存储在用户终端本地,如果私钥被窃取,就会出现资 金损失。 共识机制安全:PoW、PoS的共识机制是否真正安全,缺乏严格的证明和试 验。
区块链的国际联盟和重点关注公司
1.区块链主要联盟 1. R3联盟:全球最大的区块链联盟,2015年9月,甶9家银行创建成立,但现在有 多家银行退出。 2. Hyperleger联盟:Linux基金会发起,IBM捐献的源码,非盈利,目标是共同建 立并维系一个跨产业的、透明公开、去中心化的超级账本项目。 3. EEA:企业以太坊联盟,2017年2月28日,甶摩根大通等银行,intel、微软等30 多家企业宣布成立,以开发相关的标准和技术,让企业更加便利使用新崛起的 以太坊区块链技术。
假成本极高,需要很大的算力,
瞬间公证、清算、审计、财务公开:由于所有数据全网都有,所以随时随刻可以
清算、审计,完全公开,这解决了人类财务体系的痛点。
私密性:由于不需要对方的信用,所以可以匿名交易,交易的数据也可以加密,
所以交易的私密性可以得到保障。
区块链的局限性
性能与容量问题: 去中心化程度与共识机制效率的矛盾:去中心化程度越高,共识机制效率越 低,交易时延越长,交易吞吐越低,因此两者必须平衡。 账本存储容量和处理性能的矛盾:账本规模的增长,会带来节点的硬件资源 门槛的提高。
A 公有区块链
网络中的节点可任意接 入,网络中数据读写权 限不受限制,任何人都 能参与共识过程,比特 币属于典型的公有链。
B 私有区块链
共识机制、验证、读取等行为 被限定在一个范围内,由一个 实体控制,仅对实体内部开放。
C 联盟区块链
介于公有链和私有链之 间,更符合大部分行业 场景,适度对外开放, 受到了包括R3CEV在内 的推崇。
所谓记账权,也就是比特币中的挖矿,其实就是把从上次区块生成后到现在为止的所有交易 打包再打上时间戳,向全网公示,51%的节点确认区块有效则该区块就加入到区块链的末端, 成为账本的一部分。
由于不存在中心,所以记账权是全网争夺的,大家通过计算一道密码学难题,谁先解出来, 并获得全网共识,谁就争夺到记账权。
中心化信用体系存在着巨大的问题:
最大问题在于,一旦这个中心出现问题,这个信用体系就彻底崩塌,无法 挽救,就如同津巴布韦货币的破产。
中心化信用体系有不透明、缺少监管的问题,麦道夫案是最典型的的例证。 中心化信用体系还有成本高的问题,所有人之间的交易都要基于对方的信
用,比如房产交易需要房产中介、房管所等众多组织和中介来介入。
2.区块链重点关注公司: 1. IBM:IBM把Blockchain的所有源代码(约44000行)捐给了Linux基金会的 Hyperledger项目,成为了开源代码的主要组成部分,IBM的公有云和私有云都 有对于区块链的技术支持。 2. 英特尔:Hyperledger早期成员之一,为Hyperledger提供各种选项和共识算法。 早期还开发比特币的挖矿机芯片。 3. 微软:在它的Azure云上提供了BaaS(区块链即服务)。
区块链的核心是建立去中心化的信用
2008年爆发全球金融危机,当时有人用“中本聪”的 化名发表了一篇论文,描述了基于区块链技术的比特 币的模式。
2009年,不受央行和任何金融机构控制的比特币诞生。 中本聪生成了了世界上第一个区块,命名 “ 创世区 块 ”。比特币的底层采用了区块链技术。
中本聪在创世区块上留下了一句永远不可能被修改的 一句话:The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks ,这句话来自当时的英国财政 大臣达林:财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助 的边缘
为什么出现了区块链-中心化的信用体系问题积重难返
信用是什么?
所谓信用,是指依附在人之间、单位之间和商品交易之间形成的一种相互 信任的生产关系和社会关系。--来自百度百科
信用的分类:商业信用、银行信用、国家信用(货币、国债)、消费信用、 信托(麦道夫的基金)等。
人类以往的信用都需要通过一个中心去建立和维护,例如货币基 于央行这个中心,企业/个人信用基于若干个征信巨头这样的中 心,甚至QQ币也要依赖腾讯这个中心。
• 整个系统的运作规则(算法)、数据(账本)都是公开透明的,可即时审计的。 完全透明
1. Why is 区块链? 2. What is 区块链? 3. CHhoawlle区n块ge链rsdoFoersw?ard 4. 总结
区块链的工作原理
区块
简单地说,区块 链就是不再依赖 中心化的记账, 而是通过一种密 码学计算让全网 节点随机争夺记 账权,争夺到记 账权的节点就会 被奖励比特币, 而记完后的账本 发布给全网所有 节点保存。
从两个经典案例说起-问题出在哪?
信用破产
• 现代货币的本质是国家信 用的背书,津巴布韦元的 疯狂贬值其实就是津巴布 韦国家信用的破产。
• 麦道夫凭借其营造的个人 声势和地位,让各种社会 名流达官显贵都对他的信 用深信不疑,而不做任何 查证。
绝对中心化
• 津巴布韦元的发行,和大 多数国家一样,只受津巴 布韦央行的控制,所有的 信用全部来自于央行这一 个中心
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