第五章區(qū)塊鏈第一節(jié)區(qū)塊鏈基本概念一、基本概念基本概念：區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、共識機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。狹義：區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)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。廣義：區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)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(jì)算方式。一、基本概念2019年1月10日，國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》。2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口”“加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”?！皡^(qū)塊鏈”已走進(jìn)大眾視野，成為社會的關(guān)注焦點(diǎn)。二、發(fā)展歷程區(qū)塊鏈1.0時(shí)代-比特幣誕生區(qū)塊鏈2.0時(shí)代-智能合約區(qū)塊鏈3.0時(shí)代-價(jià)值確權(quán)三、基本特征去中心化開放性自治性信息不可篡改匿名性第二節(jié)區(qū)塊鏈分類一、公有鏈公有鏈：全世界任何人都可讀取的、任何人都能發(fā)送交易且交易能獲得有效確認(rèn)的、任何人都能參與其中共識過程的區(qū)塊鏈特點(diǎn)：保護(hù)用戶免受開發(fā)者影響；訪問門檻低；所有數(shù)據(jù)默認(rèn)公開二、私有鏈私有鏈：指其寫入權(quán)限僅在一個(gè)組織手里的區(qū)塊鏈。讀取權(quán)限或者對外開放，或者被任意程度地進(jìn)行了限制特點(diǎn)：交易速度快；更好的隱私保障；交易成本低；保護(hù)基本產(chǎn)品不被破壞三、聯(lián)盟鏈聯(lián)盟鏈：由多個(gè)機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈，每個(gè)組織或機(jī)構(gòu)管理一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)只允許系統(tǒng)內(nèi)不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行讀寫和發(fā)送特點(diǎn)：部分去中心化；可控性較強(qiáng)；數(shù)據(jù)非默認(rèn)公開；交易速度很快四、混合鏈混合鏈：一種獨(dú)特的區(qū)塊鏈技術(shù)，它融合了公有鏈和私有鏈的特點(diǎn)，利用公有鏈和私有鏈各自的特點(diǎn)，結(jié)合成為最佳方案，也就是說混合鏈同時(shí)具有公有鏈和私有鏈兩種狀態(tài)?；旌湘溨械慕灰缀陀涗浭撬接械?，但可以在需要時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，例如通過智能合約啟用訪問。也就是說，私人信息保存在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，但仍可驗(yàn)證五、主鏈和側(cè)鏈主鏈指正式上線的，可以獨(dú)立運(yùn)行的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。側(cè)鏈實(shí)質(zhì)上不是特指某個(gè)區(qū)塊鏈，而是指遵守側(cè)鏈協(xié)議的所有區(qū)塊鏈，該名詞是相對與比特幣主鏈來說的。第三節(jié)區(qū)塊鏈層級架構(gòu)一、早期的區(qū)塊鏈架構(gòu)一條區(qū)塊鏈上有多個(gè)區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊包括區(qū)塊頭與區(qū)塊體。區(qū)塊頭中主要包括版本號、父區(qū)塊哈希值、時(shí)間戳、隨機(jī)數(shù)、目標(biāo)哈希、默克爾根；區(qū)塊體中是通過默克爾樹記錄的賬本信息。一、早期的區(qū)塊鏈架構(gòu)早期區(qū)塊鏈架構(gòu)一、早期的區(qū)塊鏈架構(gòu)數(shù)據(jù)層：該層通過塊存儲數(shù)據(jù)，并且所有數(shù)據(jù)都包含在每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間。網(wǎng)絡(luò)層：該層扮演著區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間信息交換的角色，負(fù)責(zé)用戶點(diǎn)對點(diǎn)信息交換。共識層：該層允許高度分散的節(jié)點(diǎn)在P2P網(wǎng)絡(luò)中對于區(qū)塊數(shù)據(jù)的有效性達(dá)成一致，確定誰可以向主鏈中添加新的區(qū)塊。激勵層：該層提供了一些激勵方法，鼓勵節(jié)點(diǎn)參與記賬并確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。合約層：該層封裝了各種腳本、程序和合約，使區(qū)塊鏈可編程。應(yīng)用層：該層封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用和場景，比如3種可編程應(yīng)用類型，即可編程貨幣、可編程金融及可編程社會。二、近期的區(qū)塊鏈架構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層主要控制建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以及所有節(jié)點(diǎn)之間信息的傳遞，其核心內(nèi)容包括兩部分，即組網(wǎng)方式和數(shù)據(jù)傳播協(xié)議。2.交易層：交易層負(fù)責(zé)交易數(shù)據(jù)的建立、檢驗(yàn)和保存，區(qū)塊鏈的核心業(yè)務(wù)在該層中實(shí)現(xiàn)，主要內(nèi)容包括地址格式、交易格式、全局賬本和共識機(jī)制。3.應(yīng)用層：目前應(yīng)用程序場景的程序和接口都是由應(yīng)用層提供，并且安裝在應(yīng)用層的各種應(yīng)用程序是直接與用戶進(jìn)行交互的，用戶不用去探究區(qū)塊鏈那些底層的細(xì)節(jié)。目前，典型的區(qū)塊鏈應(yīng)用包括數(shù)字貨幣應(yīng)用，數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用以及能源應(yīng)用等。三、區(qū)塊鏈+數(shù)據(jù)管理架構(gòu)三、區(qū)塊鏈+數(shù)據(jù)管理架構(gòu)1.數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括數(shù)據(jù)類別等的數(shù)字資產(chǎn)所有相關(guān)信息、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)賬戶信息等，使用鏈?zhǔn)絽^(qū)塊進(jìn)行存儲。2.網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層包括點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的數(shù)據(jù)傳播機(jī)制與數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制等，目的是維持不同節(jié)點(diǎn)之間區(qū)塊數(shù)據(jù)的同步并進(jìn)行驗(yàn)證。3.共識層：區(qū)塊鏈系統(tǒng)本質(zhì)上是一種多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行，共同維護(hù)的去中心化應(yīng)用，單節(jié)點(diǎn)生成的結(jié)果需與全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識經(jīng)確認(rèn)后才可被打包入鏈。4.合約層：合約層主要是在管理制度的約束下利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來實(shí)現(xiàn)各類功能如匹配交易雙方等。5.應(yīng)用層：應(yīng)用層能對外提供多種基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)的應(yīng)用，如節(jié)點(diǎn)注冊、賬戶管理、數(shù)字資產(chǎn)的確權(quán)和流轉(zhuǎn)交易等。四、區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)治理第四節(jié)區(qū)塊鏈核心技術(shù)一、共識機(jī)制PoW(ProofofWork)工作量證明機(jī)制——多勞多得PoS(ProofofStake)權(quán)益證明機(jī)制——持有越多，獲得越多DPOS(DelegatedProof-of-Stake)股份授權(quán)證明機(jī)制DAG(Directedacyclicgraph)有向無環(huán)圖——無區(qū)塊鏈概念PBFT(PracticalByzantineFaultTolerance)實(shí)用拜占庭容錯(cuò)——分布式一致性算法PoA(Proof-of-Authority)機(jī)制二、分布式賬本分布式賬本（Distributedledger）是一種在網(wǎng)絡(luò)成員之間共享、復(fù)制和同步的數(shù)據(jù)庫。分布式賬本記錄網(wǎng)絡(luò)參與者之間的交易，比如資產(chǎn)或數(shù)據(jù)的交換。這種共享賬本降低了因調(diào)解不同賬本所產(chǎn)生的時(shí)間和開支成本。三、智能合約“智能合約”是一種計(jì)算機(jī)協(xié)議，是以數(shù)字方式促進(jìn)、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的談判或履行。智能合同允許在沒有第三方的情況下進(jìn)行可信的交易?！爸悄芎霞s”是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)之一。三、智能合約優(yōu)勢·去中心化·不可篡改·低成本·公開透明劣勢由于智能合約代碼一旦部署無法修改，這意味著一旦代碼存在Bug極有可能被利用，因此智能合約容錯(cuò)率極低。四、密碼學(xué)Hash函數(shù):