區(qū)塊鏈概述目錄/CONTENTS1.1什么是區(qū)塊鏈1.2區(qū)塊鏈的發(fā)展1.3區(qū)塊鏈的分類(lèi)1.4區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)1.5區(qū)塊鏈+應(yīng)用本章小結(jié)思考題1.1.1區(qū)塊鏈的定義區(qū)塊鏈包含兩個(gè)概念：分布式賬本和智能合約。區(qū)塊鏈的實(shí)質(zhì)是一個(gè)由多方參與、共同維護(hù)、持續(xù)增長(zhǎng)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，也被稱(chēng)為分布式共享總賬。其特點(diǎn)是分布式網(wǎng)絡(luò)、可建立信任、公開(kāi)透明和不可篡改。如果把數(shù)據(jù)庫(kù)假設(shè)成一本賬本，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)就是一種記賬行為。在一段時(shí)間內(nèi)找出系統(tǒng)中記賬最快、最好的人來(lái)記賬，然后將賬本的該頁(yè)信息發(fā)給系統(tǒng)里的其他人，相當(dāng)于改變數(shù)據(jù)庫(kù)所有的記錄，發(fā)給全網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。1.1.1區(qū)塊鏈的定義區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)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(fǎng)問(wèn)的安全，利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)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(jì)算范式，最終由信息互聯(lián)實(shí)現(xiàn)價(jià)值互聯(lián)。全網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩方面：一是其分布式的存儲(chǔ)架構(gòu)，節(jié)點(diǎn)越多，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性越高；二是其防篡改和去中心化的巧妙設(shè)計(jì)，使得任何人都很難違背規(guī)則修改數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈分布式架構(gòu)模式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1.1.2區(qū)塊鏈的特點(diǎn)分布式網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊鏈以分布式網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫(kù)賬本分散在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)該賬本的副本，所有副本同步更新?？山⑿湃喂_(kāi)透明除了對(duì)交易各方的私有信息進(jìn)行加密外，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)對(duì)所有人公開(kāi)透明，所有用戶(hù)看到的是同一個(gè)賬本，所有用戶(hù)都能看到這一賬本記錄的每一筆交易，任何人都能通過(guò)公開(kāi)的接口，對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)，并能開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用。不可篡改所謂不可篡改，即信息一旦經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并添加到區(qū)塊鏈，就會(huì)被永久地存儲(chǔ)起來(lái)。1.1.3區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的關(guān)系1．區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)的關(guān)系（1）數(shù)據(jù)安全。（2）數(shù)據(jù)開(kāi)放共享。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。（4）數(shù)據(jù)分析。（5）數(shù)據(jù)流通。2．區(qū)塊鏈和云計(jì)算的關(guān)系從存儲(chǔ)的角度來(lái)看，云計(jì)算中的存儲(chǔ)和區(qū)塊鏈中的存儲(chǔ)都是由普通存儲(chǔ)介質(zhì)組成的；從安全性的角度來(lái)看，云計(jì)算的安全性主要是為了保證應(yīng)用程序能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，這種安全屬于傳統(tǒng)安全的范疇。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)開(kāi)放共享數(shù)據(jù)安全數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流通1.1.4區(qū)塊鏈的局限性1．運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)區(qū)塊鏈把密碼學(xué)、分布式存儲(chǔ)等技術(shù)融為一體，但這并不意味著它本身是沒(méi)有漏洞的。2．系統(tǒng)效率及可擴(kuò)展性問(wèn)題區(qū)塊鏈?zhǔn)褂枚喙?jié)點(diǎn)冗余方式保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的去中心化，這意味著對(duì)存儲(chǔ)空間的極大浪費(fèi)，且對(duì)整個(gè)鏈內(nèi)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)做一次更新非常耗時(shí)；區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值正比于其節(jié)點(diǎn)規(guī)模，價(jià)值越高的網(wǎng)絡(luò)越浪費(fèi)、效率越低。3．隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)隨著區(qū)塊鏈技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，區(qū)塊鏈面臨著嚴(yán)重的數(shù)據(jù)隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。用戶(hù)使用區(qū)塊鏈過(guò)程中，個(gè)人基本身份信息數(shù)據(jù)和交易信息數(shù)據(jù)極易被泄露。攻擊者通過(guò)地址聚類(lèi)等技術(shù)來(lái)判別多個(gè)賬戶(hù)是否屬于同一用戶(hù)，挖掘用戶(hù)真實(shí)信息，導(dǎo)致用戶(hù)的數(shù)據(jù)隱私泄露。簡(jiǎn)言之，用戶(hù)的身份信息與交易信息易被攻擊者獲取。1.2區(qū)塊鏈的發(fā)展1.2.1區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程區(qū)塊鏈技術(shù)早期的主要階段：1.2區(qū)塊鏈的發(fā)展1.2.1區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程比特幣早期發(fā)展的重要事件如圖：1.2區(qū)塊鏈的發(fā)展1.2.1區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程比特幣近年來(lái)的重要事件：1.2區(qū)塊鏈的發(fā)展1.2.2區(qū)塊鏈發(fā)展的三個(gè)階段1．區(qū)塊鏈1.0：比特幣得到廣泛應(yīng)用2．區(qū)塊鏈2.0：數(shù)字貨幣與智能合約結(jié)合3．區(qū)塊鏈3.0：泛行業(yè)去中心化應(yīng)用（1）推動(dòng)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（2）為經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐。（3）培育新的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新機(jī)會(huì)。（4）為社會(huì)管理和治理水平的提升提供技術(shù)手段。1.3區(qū)塊鏈的分類(lèi)1.3.1公有鏈1.3.2聯(lián)盟鏈1.3.3私有鏈1.3.4側(cè)鏈核心觀點(diǎn)是“比特幣”的區(qū)塊鏈在概念上獨(dú)立于作為資產(chǎn)的比特幣。1.3.5互聯(lián)鏈針對(duì)特定領(lǐng)域的應(yīng)用可以在各自的垂直領(lǐng)域形成區(qū)塊鏈。這些區(qū)塊鏈將有互聯(lián)需求，因此這些區(qū)塊鏈也將通過(guò)某種互聯(lián)互通協(xié)議進(jìn)行連接。就像互聯(lián)網(wǎng)一樣，區(qū)塊鏈上的這種互聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)互聯(lián)鏈，形成了一個(gè)全球性的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。公有鏈區(qū)塊鏈私有鏈聯(lián)盟鏈許可鏈非許可鏈1.4區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)組織協(xié)議層該層為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各種獨(dú)立并維持高安全性的節(jié)點(diǎn)提供了多種加密功能。2．分布式共識(shí)協(xié)議層分布式共識(shí)協(xié)議層為維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的排序與其本身的一致性和原創(chuàng)性提供了核心功能。3．智能合約層4．人機(jī)交互層區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)因其獨(dú)特的框架和技術(shù)體系，適合作為自組織系統(tǒng)的底層支撐，用于管理分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)或交易驅(qū)動(dòng)的交互行為。1.5區(qū)塊鏈+應(yīng)用金融政府醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)能源人工智能大數(shù)據(jù)云計(jì)算深度學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈本章小結(jié)本章的目的是讓讀者對(duì)區(qū)塊鏈有一個(gè)初步的了解。首先介紹了區(qū)塊鏈的定義、特點(diǎn)，以及區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的關(guān)系，還有它的局限性，然后介紹了區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程和幾個(gè)階段，接著介紹了區(qū)塊鏈的分類(lèi)和區(qū)塊鏈的體系結(jié)構(gòu)。后文將在此基礎(chǔ)上更詳細(xì)地闡述區(qū)塊鏈的各種技術(shù)原理，并對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行更深入的探索。本章介紹了目前國(guó)內(nèi)外提出的各種“區(qū)塊鏈+行業(yè)”的落地應(yīng)用，如區(qū)塊鏈+金融、區(qū)塊鏈+政府、區(qū)塊鏈+醫(yī)療、區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)、區(qū)塊鏈+能源；也介紹了一些“區(qū)塊鏈+新技術(shù)”的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)原理和應(yīng)用案例，如區(qū)塊鏈+人工智能、區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)、