区块链技术(课程学习笔记)

时间:2024-03-14 17:24:03
  • 区块链概述
    • 概念
      • 区块链技术是一种综合应用了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的技术组合。
      • 狭义:区块链是一-种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合而成的一种链式数据结构,并通过密码学手段实现的不可篡改、不可伪造的分布式账本。
      • 广义:区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和数据访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一.种全新的分布式基础架构与计算方式。
    • 区块链历史
      • 区块链诞生:比特币
    • 区块链特点
      • 去中心化
        • 在区块链系统中,不存在中心化的管理机构。
        • 区块链数据的存储、传输、验证等过程均基于分布式的系统结构,整个网络中不存在中心节点。
        • 公有链网络中所有参与的节点都具有同,等权利与义务。
        • 任一节点的损坏都不会影响整个系统的运作。
      • 开放性
        • 除了交易各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人公开,提供灵活的脚本代码系统,整个系统信息高度透明,并且在系统指定的规则范围内,节点之间无法相互欺骗。
      • 自治性
        • 共识技术
        • 智能合约
      • 不可篡改性
        • 每个新产生的区块严格按照时间顺序推进。时间具有不可逆性,任何试图篡改区块链数据的行为都很容易被追溯。
      • 匿名性
        • 采用与用户公钥关联的地址作为用户标识,不需要传统的第三方认证中心颁发数字证书,交易不和用户真实身份关联,只是和用户的地址关联。
    • 区块链基本模型

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      • 应用层:可编程金融、可编程社会
      • 激励层

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      • 合约层

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      • 共识层

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        • 共识算法
          • 股份权益证明DPoS
          • 工作量证明PoW
          • 权益证明PoS
      • 网络层

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      • 数据层

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  • 数字货币与加密货币
    • 数字货币与比特币
      • 数字货币
        • 数字货币(Digital currency)是电子形式的替代货币。
        • 数字货币 不等于 虚拟货币
      • 比特币
        • 比特币是数字货币的典型代表,又称为bitcoin或btc,是一种点对点,去中心化的数字货币。
        • 不依赖于特定的货币发行机构
    • 比特币钱包
      • 私钥
        • 私钥是一个总长度为256位的二进制“随机数”,每位的值只有0或1两个值。
        • 区块链技术(课程学习笔记)

      • 地址
        • 地址是私钥利用哈希雨数计算出来的固定长度的字符串,生成方向是单向的,实现支付、转账、提现等功能。
      • 比特币钱包简介
        • “私钥、地址和区块链数据的管理工具”,随机生成私钥,计算比特币地址,维护相关区块链数据,列出接收、花费的账目。
      • 分类(私钥存储方式)
        • 冷钱包
          • 概念:冷钱包是指网络不能访问到你私钥的钱包。
          • 例如:不联网的电脑、手机、U盘、写着私钥的笔记本
          • 优点:安全性高
          • 缺点:使用不方便
        • 热钱包
          • 概念:热钱包是指互联网能够访问你私钥的钱包。依托第三方平台对用户的私钥进行保护
          • 优点:灵活高效
          • 缺点:安全性不高
    • 挖矿
      • 哈希函数
      • 随机数
      • 概念:挖矿是指对一段时间内系统中发生的交易进行确认并形成新区块的过程。整个过程中,系统利用工作量证明算法PoW(Proof of Work)达成共识,挖矿只是对该算法的形象化表述。
      • 具体过程
        • 矿工通过把网络中尚未记录的交易打包到一个区块, 对区块头中的数据进行哈希运算
  • 共识机制
    • 拜占庭将军问题
    • 工作量证明机制
      • 流程

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      • 优点
        • 1、完全去中心化,算法简单,容易实现;
        • 2、节点间无需交换额外的信息即可达成共识;
        • 3、破坏系统需要投入极大的成本。
      • 缺点
        • 1、挖矿造成大量的资源消耗;
        • 2、共识达成的周期较长。
    • 权益证明机制
      • 概念:权益证明机制(Proof of stake),简称PoS,也称股权证明机制,它要求各节点证明自己拥有一a定数量的代币(也就是所谓的权益)来竞争下一区块的记账权。
      • 典型应用 —— 点点币(采用PoW机制挖矿)
      • PoS优势
        • 1、一定程度上缩短了全网达成共识所需的时间。
        • 2、各节点不需要比拼算力挖矿,不会造成过多的算力浪费。
        • 3、攻击者对货币系统的攻击难度变大。
  • 智能合约
    • 智能合约
      • 历史:20世纪九十年代,从事数字合约和数字货币研究的计算机科学家尼克萨博提出了“智能合约”这一概念,目的是将已有的合约法律法规以及相关的商业实践转移到互联网上来,使得人们通过互联网就可以实现以前只能在线下进行的商业活动。
      • 什么是智能合约
        • 计算机科学领域——一种计算机协议
        • 技术角度——一种计算机程序
      • 工作原理
        • 构建智能合约
        • 存储合约
        • 执行合约
      • 优点
        • 高效的实时更新
        • 准确执行
        • 较低的人为干预风险
        • 去中心化
        • 较低的运行成本
    • 以太坊
      • 概念:以太坊(Ethereum) 是一一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台,提供以太坊虚拟机(Ethereum Virtual Machine)来处理智能合约,属于区块链2.0架构。
      • 以太坊与比特币的区别
        • 1.出块时间
          • 比特币:10min/个
          • 以太坊:15s/个
        • 2.奖励机制
          • 比特币:初始50个,每四年减半
          • 以太坊:五个,不变
        • 3.叔块
          • 比特币:无
          • 以太坊:被引用的孤块为叔块
        • 4.账户
          • 比特币:仅一种账户
          • 以太坊:外部账户、合约账户
        • 5.以太坊虚拟机
          • 比特币:简单脚本语言
          • 以太坊:图灵完备的脚本语言
        • 6.交易燃料Gas
          • 比特币:无
          • 以太坊:一定数量
  • 区块链应用
    • 超级账本项目
      • 背景:加密数字货币的活跃数量和交易数量逐年增加等,交易效率低+确定性问题无法保证
      • 介绍:超级账本(Hyperledger) 项目是一个面向企业应用场景的开源分布式账本平台,致力于发展跨行业的商用区块链平台技术。
      • 大企业领导的商业化联盟链项目
        • 联盟链
          • 半公开、半私有的区块链
          • 优势
            • 权限可控
            • 数据隐私保护
            • 部分去中心化
            • 交易速度快
      • 特点
        • 透明
        • 公开
        • 去中心化
        • 企业级分布式账本技术
    • 区块链的应用场景
      • 金融
        • 区块链+金融
          • 实现点对点的价值转移
          • 提升结算流程的效率并降低成本
          • 对金融机构实施更加精准、
          • 及时和更多维度的监管
        • 例如:ripple(提供跨境支付服务)
      • 医疗
        • 区块链+医疗
          • 为医疗数据的互用性、安全性和隐私性提供解决方案
          • 减少医疗行业的争议,提高医疗领域的运行效率,推动医疗服务的创新
          • 促进医疗服务向“以患者为中心”的模式进行转化
          • 全新的远程医疗护理、按需服务和精准医疗将成为可能
      • 供应链
        • 区块链+供应链
          • 数据公开透明
          • 解决纠纷,轻松实现举证与追责
          • 解决产品流转过程中的假冒伪劣问题
      • 版权交易
        • 区块链+版权
          • 对作品进行确权,证明一段文字、视频、音频的存在性、真实性和唯一性
          • 为司法取证提供了一种强大的技术保障
          • 将价值链的各个环节进行有效整合、加速流通,缩短价值创造周期
          • 实现数字内容的价值转移,并保证转移过程的可信、可审计和透明

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