区块链导论-第一章

2001年，美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）发布了SHA-2系列算法 （Secure Hash Algorithm，安全散列算法），其中包括目前广泛 应用的SHA-256算法，这也是比特币最终采用的哈希算法。
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区块链发展
区块链1.0
数字货币的发展体系分为四个部分： ①比特币区块链； ②使用比特币区块链协议但不使用比特币的系统，如万事达 币、彩色币、合约币等； ③同时使用独立货币和独立的区块链系统，比如以太坊、瑞 波、莱特币和未来币等； ④侧链，采用独立的网络，但是以比特币作为底层货币的系 统，如BTC Relay等。
第一章 区块链技术发展
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讲师：
Contents
1.1 技术演进 1.2 特点分析 1.3 应用模式
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1.1 技术演进
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技术起源
1976年，Diffie和Hellman奠定了公钥密码学的发展方向，开创了 公钥密码学的新纪元。
1977年，美国麻省理工学院Rivest、Shamir和Adleman提出RSA公 钥密码算法，公钥密码学的研究进入快速发展阶段。
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区块链发展
区块链1.0
区块链1.0为区块链发展的第一阶段，以数字货币的相关应用 为起点，以比特币为代表的虚拟货币是区块链技术目前最成功 的应用之一。
2009年初，比特币网络正式上线运行。2010年9月，第一个矿 场Slush发明了多个节点合作挖矿的方式，成为比特币挖矿这 个行业的开端。2011年4月，比特币官方有正式记载的第一个 版本（bitcoin0.3.21）发布。它支持UPNP（Universal Plug and Play），通用即插即用。
联盟链具备了“去中心化”的特点，它相当于在某个有限的范 围内构造了一种公有链，建立了联盟链后，联盟的参与者按区 块链的共识机制进行交易的验证和确认，不再需要外部的中心 化信任机构，这可以在一定程度上减少流程的损耗，提高交易 速度和效率。
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谢谢！
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从行业的角度上看，区块链在全球范围内票据、证券、保险、 防伪、存证、溯源、知识产权等十几个领域都有了区块链应用 的成功案例。国内国际多家大的金融机构、银行、其他传统企 业，也都纷纷建立自己的区块链项目。
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1.2 特点分析
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特点分析
区块链定义
种计算机技术的集成应用技术。
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特点分析
区块链特性
去中心化：区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过 程都是基于分布式网络架构，无需第三方机构或中心机构。系 统中的所有节点之间都可以自由通信，都共同存储着区块数据。
透明性：区块链系统整体上是开放透明的，除节点私钥以外， 网络中的节点信息、区块链中存储的数据对所有参与者公开， 区块链的源代码也对所有人公开。
私有链的价值主要是提供安全、可溯源、不可篡改、自动执行 的运算平台，同时还可以防范来自内部和外部对数据的安全攻 击。
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应用模式
私有链
私有链的三个特点： ①交易速度大幅提升。 ②安全性大幅提高。 ③交易成本大幅降低。
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应用模式
联盟链
联盟链也是一种许可链，一般是由某个群体内部指定多个预选 的节点为记账节点，每个区块的生成由所有的预选节点共同决 定，其他接入节点可以参与交易，但不参与记账过程，任何节 点都可以通过该区块链开放的API进行限定查询。
公有链遵循的原则：每个人从中可获得的激励与对共识过程作 出的贡献成正比，从而在陌生的网络环境中建立共识机制，形 成去中心化的信用机制。
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应用模式
公有链
公有链是出现最早的区块链应用模式，也是目前使用最广泛的 区块链应用模式。目前网络上大量出现的各种虚拟数字货币均 基于公有链。
区块链2.0也被称为区块链可编程时代，实现智能合约与区块 链技术的结合。
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区块链发展
区块链3.0
从技术的角度来看，以太坊、Corda、ZCash等区块链项目并起， 为商用分布式应用设计的区块链操作系统（EOS）逐步实现， 可实现分布式应用的性能扩展；同时，区块链技术的共识机制 目前也日渐成熟。另外，区块链技术占用的算力也大幅度提高， 莱特币还率先实现了隔离见证的技术。
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技术起源
2004年，Hal Finney推出了自己的电子货币版本，采用了可重复 使用的工作量证明机制（RPoW），为比特币的诞生奠定了基础。
2008年11月16日，中本聪发布了比特币代码的先行版本。 2009年1月3日，中本聪在一个小型服务器上创建了比特币的第一
个区块——创世区块（Genesis Block），并获得了其预先设定好 的“首矿”奖励——50个比特币。
可追溯性：区块链的链状结构保存了从第一个区块开始的所有 历史数据，连接的形式是后一个区块存储前一个区块的哈希值， 区块链上任意一条记录都可通过链式结构追溯源头。
准匿名：区块链系统采用由用户公钥转化而来的地址来确认用 户信息。用户在参与区块链系统的交互时，只需要公开地址， 不需要公开真实身份，具有交易的准匿名性。
公有链的两个特点： ①用户与开发者隔离，在公有链中，程序开发者无权干涉用 户，因此用户的各种应用不会受到程序开发者的影响。 ②全部区块链数据处于公开状态。
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应用模式
私有链
私有链是一种许可链（Permissioned Blockchain），是指在 一个相对较小范围内建立、仅供小范围内应用的区块链，私有 链上的读写权限、参与记账权限按私有组织规则来制定。
自治性：区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系 统中所有节点均可参与数据区块的验证过程，并基于预先设定 好的规范或共识协议来增加新区块。
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特点分析
区块链特性
不可篡改性：区块链技术使用了哈希函数以及非对称加密等对 区块数据进行加密，确保了数据和信息的基础安全；同时借助 分布式系统、经济激励、共识机制，使大部分节点自发地抵御 攻击，保证区块链数据不可篡改和不可伪造。
公有链是一种非许可链（Permissionless Blockchain），世 界上任何个体或团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块 链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程的区块链。
公有链是真正意义上的完全分布式的区块链系统，通过哈希函 数的性质与区块链的结构保证区块链数据的不可篡改，同时将 加密算法验证和经济上的激励相结合。
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技术起源
1998年，密码学货币的完整思想正式出现，密码学家David和Nick Szabo同时提出了密码学货币的概念。其中David发明了B-money ， Nick Szabo则发明了Bitgold。
1999到2001的三年时间内，Napster、EDonkey 2000和BitTorrent 先后诞生，奠定了P2P网络计算的基础。
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区块链发展
区块链2.0
区块链2.0为区块链发展的第二阶段，由数字资产开启，运用 于其他金融领域，如银行结算、跨境支付、股权登记转让等。
2013年11月，Vitalik Buterin发起了Ethereum（以太坊）项 目，并在12月发布了以太坊白皮书的首个版本。
区块链技术适合于智能合约。智能合约是将纸质合约数字化， 能被计算机自动执行。智能合约具备两个功能：一个是现实产 生的合同，另一个是不需要第三方的、去中心化的、公正、超 强行动力的执行者。
1980年，计算机科学家Ralph Merkle提出了Merkle-Tree算法，用 作分布式网络中数据同步正确性的校验。
1982年，Lamport提出拜占廷将军问题，标志着分布式网络与计算 的可靠性理论和实践进入到实质性阶段。同年，David Chaum提出 不可追踪的密码学支付系统，密码学匿名现金系统ECash就是以此 为先驱的。
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技术起源
1985年，Koblitz和Miller独立提 出 的 椭圆曲线加密（ECC）算法 ， 只需较短的密钥即可达到RSA算法相同的加密强度，降低加密复杂度。
1993年，“智能合约”的概念由Nick Szabo提出，并于1994年提出 理论研究，最终由区块链技术解决并实现。
1997年，英国的密码学家Adam Back发明了哈希现金，提出第一代工 作量证明机制（PoW）算法，是区块链技术的核心要素之一。同年， Haber和Stornetta提出用时间戳的方法保证数字文件安全的协议成 为比特币区块链协议的原型。
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1.3 应用模式
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应用模式
分类
根据网络范围、开放程度的不同，可将区块链的应用模式分为 公有链（Public Blockchain）、私有链（Private Blockchain）和联盟链（Consortium Blockchain）。
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应用模式
公有链
狭义的区块链技术是一种以时间顺序排列的链式数据结构，并 通过哈希函数等密码学技术保证了数据的不可篡改、不可伪造。
广义的区块链技术是利用区块的链式数据结构以存储数据、利 用链式数据的前后关系验证数据、利用分布式节点生成数据、 利用共识算法来更新数据、利用密码学保证数据真实性、利用 智能合约保证协议的不可违约性的一种具备高拓展性、高安全 性的分布式数据系统。