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1、,,,,,,,區塊鏈及其核心技術,2022,Blockchain and its core technology,,,,,,,,,,,,,,前 言,,區,塊鏈是隨著比特幣等數字加密貨幣的日益普及而逐漸興起的一種全新的去中心化基礎架構與分布式計算范式，目前已經引起政府部門、金融機構、科技企業和資本市場的高度重視與廣泛關注。區塊鏈技術具有去中心化、時序數據、集體維護、可編程和安全可信等特點，特別適合構建可編程的貨幣系統、金融系統乃至宏觀社會系統。,目錄,/,Contents,01,區塊鏈概述,02,去中心化,03,hash,函數,04,,POW,和,POS,共識機制,05,區塊鏈的優
2、劣,06,區塊鏈的發展,、,應用,和展望,01,區塊鏈概述,區,塊鏈本質,上是一個去中介化,的數據庫，是,一串,使用密碼學方法,相關聯產生,的數據塊，,每一個數據塊中包含了一次比特幣網絡交易的信息，用于驗證其信息的,有效性和,生成下一個區塊。,,1,區塊鏈的定義,/,The definition of blockchain,,,,,,,,,,區塊鏈是一種幾乎不可能被更改的分布式數據庫。這里的“分布式”不僅體現為數據的分布式存儲，也體現為數據的分布式記錄（即有系統參與者共同維護）,數據角度,,,區塊鏈并不是一種單一的技術，而是多種技術整合的結果。這些技術以新的結構組合在一起，形成了一種新的數據記
3、錄、存儲和表達的方式。,技術角度,,,區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式，一種通過去中心化、去信任的方式集體維護一個可靠數據庫的技術方案,。,,2,什么是區,塊鏈,/,What is blockchain,,,,,,,,,,區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據,塊,每一個數據塊中包含了一次比特幣網絡交易的信息,數據,塊,用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊,區塊鏈的核心思想是去中心化,.,,3,區,塊鏈的,顛覆,性,/,,The subversion of blockchain,,理論上說，區塊鏈技術可以讓微信支付和支付寶不再有存在
4、價值。區塊鏈讓人們在互不信任并沒有中立中央機構的情況下，能夠做到互相協作。打擊假幣和金融詐騙未來都不需要了。,區塊鏈最大的顛覆性在于信用的建立,,,,,,,,,,,,,,4,區塊鏈的優勢,/,Advantages of blockchain,,系統維護,,系統經營,,參與度高,依賴于數據中心的運維和經營,成本不可忽略,.,任何人都可以參與,.,在中心化網絡體系下，系統的維護和經營依賴于數據中心等平臺的運維和經營，成本不可省略。區塊鏈的節點是任何人都可以參與的，每一個節點在參與記錄的同時也來驗證其他節點記錄結果的正確性，維護效率提高，成本降低。,,,,,,,,,,,,,,,,區塊鏈的集體維護可以
5、降低成本,02,去中心化,區塊鏈的核心思想是去,中心化,，是互聯網發展,過程中形成,的社會關系形態,和內容產生形態,,,去中心化,/,,D,ecentralization,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,什么是去中心化,,為什么要去中心化,中心化和去中心化,的關系,,,,,,1,什么是去,中心化,/,What is decentralization,在一個分布有眾多節點的系統中，每個節點都具有高度自治的特征。節點之間彼此可以自由連接，形成新的連接單元。任何一個節點都可能成為階段性的中心，但不具備強制性的中心控制功能,。這種,開放式、扁平化、平等性的系統現象或結構，
6、我們稱之為去中心化。,簡單地說，中心化的意思，是中心決定節點。節點必須依賴中心，節點離開了中心就無法生存。在去中心化系統中，任何人都是一個節點，任何人也都可以成為一個中心。任何中心都不是永久的，而是階段性的，任何中心對節點都不具有強制性。,,中心化,去中心化,寡頭,&,壟斷,平等,&,互聯,,2,為什么要去中心化,/,Why decentralization,,,,,,,,,.,,.,,去中心化的原因在于某些制度和系統的中心化趨勢趨于嚴重，而且沒有制衡和監管。人們被強迫屈服于中心化的制度設計。例如，現代金融體系是非常中心化的，而現代金融體系的部分弊端就源自其中心化的制度結構。,各國政府和央行控
7、制了貨幣發行權。每次超發貨幣制造通貨膨脹,使人們,手中的財富縮水。最終受益的都是政府，而受害的都是社會大眾。,而這種,狀況的出現并非出自人們的自愿，而是政府通過,法律維持,法定壟斷而出現的。,人們的金融行為嚴重依賴銀行。但儲蓄在銀行的存款并不絕對安全。這是,因為銀行將,存款,中大部,分用于,放貸。,當,超過,20%,的儲戶,同時取款,時，銀行將無法償付。所以人們將錢存,于銀行,時,，面臨,著潛在的違約風險。而歷史上，這種風險多次成為真實的危機。,比特,幣在,技術上成功實現了數字貨幣的去中心化,。比特幣展示了一種不,為任何中心機構所控制的，無法惡意制造通貨膨脹的數字貨幣的可能性,。對,現代金融貨
8、幣體系進行改革的技術上的可能性。,,1,,2,,3,,4,,3,中心化和去,中心化,關系,/,The relationship between centralization and decentralization,區塊鏈的去中心化概念并不是獨特的。我們現有的技術和社會制度就有某些去中心概念。,,再如，市場經濟可以認為是一個去中心化的經濟制度。價格，生產，消費由各個市場主體博弈決定。而計劃經濟則是一種中心化的經濟制度。國家計劃委員會負責確定各類商品的價格和產量,。,我國,逐步減少計劃經濟這一中心化經濟制度在我國經濟中的比重，到現在我國已成為了一個相當市場化的經濟體，而這期間我們實現了三十多年的
9、高速經濟發展,。,,還有相當多的例子可以說明，中心化和去中心化既不絕對是誰優誰劣，也不是完全對立的。在一些特定的場景中，中心化有其優勢，在另外一些例子中去中心化有更高的效率。在更多的例子中，一個龐大的系統既有中心化的部分，又有去中心化的部分,。,,,,03,Hash,函數,非對稱加密和授權技術，存儲在區塊鏈上的交易信息是公開的，但是賬戶身份信息是高度加密的，只有在數據擁有者授權的情況下才能訪問,到。,,1,Hash,函數,/,The Hash function,hash,函數，是將任意長度的數據映射到有限長度的域上。直觀解釋起來，就是對一串數據,m,進行雜糅，輸出另一段固定長度的數據,h,，作
10、為這段數據的特征。,,也就是說，無論數據塊,m,有多大，其輸出值,h,為固定長度,。將,m,分成固定長度（如,128,位），依次進行,hash,運算，然后用不同的方法迭代即可。如果不夠,128,位則用,0,補全或者用,1,補全隨意，算法中約定即可。,,,為保證,存儲于區塊鏈中的信息的安全與完整，區,塊鏈使用,了包含密碼,hash,函數在內的,大量現代,密碼學技術,,,,,,,,,,,,,,,,Hash,函數,任意長度的輸入,固定長度的輸出,,2,性,能要求,/,The performance requirements,對于任意兩個不同的數據塊，其,hash,值相同的可能性極?。粚τ谝粋€給定的數
11、據塊，找到和它,hash,值相同的數據塊極為困難。,抗碰撞能力,,,,,,,,,,對于一個數據塊，哪怕只改動其一個比特位，其,hash,值的改動也會非常大,抗篡改能力,算法,的,set,性能，直接與,hash,值產生的速度有關，所以這時候的,hash,值的產生速度就尤為重要,。,hash,值的產生速度,,3,抗碰撞能力,/,Collision resistance,一個設計良好的,hash,算法，其抗碰撞能力是很高的。,以,MD5,為例，其輸出長度為,128,位，設計預期碰撞概率,為,1/2,64,，,這是一個極小極小的數字,——,而即便是在,MD5,被王小云教授破解之后，其碰撞概率上限也高,
12、達,1/2,41,，,也就是說，至少需要,找,2,41,次找到,一個與目標文件相同的,hash,值。,,,可以看到,僅兩,個比特位,(char("1"),和,char("2")),的改變，二者的,MD5,值就天差地別了。,MD5,加密結果,：,,MD5,("version1") =,,,",966634ebf2fc135707d6753692bf4b1e,";,,,MD5("version2") =,,,,",2e0e95285f08a07dea17e7ee111b21c8";,,4,舉個例子,,我們,登陸賬戶的,時候需要,輸入密碼,，如果,系統,明文保存密碼,，那么黑客就很容易竊取大家的密碼
13、,。,,,于是,設計者就想到了一個方法，使用,hash,算法生成一個密碼的簽名，后臺只保存這個簽名值,。,,,,由于,hash,算法是不可逆的，那么黑客即便得到這個簽名，也絲毫沒有用處；而當用戶在網站登陸界面上輸入你的密碼，那么后臺就會重新計算一下這個,hash,值，與網站中儲存的原,hash,值進行比對，如果相同，就會允許用戶登陸,。,,,銀行,也是如此，銀行是萬萬不敢保存用戶密碼的原文的，只會保存密碼的,hash,值而而已。,04,共識機制,所有記賬節點之間怎么達成共識，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止,篡改,的手段,。,,1,POW,,共識機制,/,POW consen
14、sus mechanism,,,,,哈希,函數是密碼學上計算難度經過反復驗證的東西，所以用它來做證明是最有效不過的。,首先被提出的是,POW,方法,,每,發一條消息（上傳一個區塊）的時候，你要證明你付出了一定的算力，你的證據就是某串你加在區塊里的無意義字符串，而加上這個字符串之后，你的區塊的哈希值正好小于某個數,。,,,,哈希,函數的特性告訴我們，你沒有任何取巧的方法可以做到這一點。所以，我們知道你確實付出了很多的代價才能給出這么一個字符串。,POW,工作量證明,然而，,POW,不是沒有缺陷，除了大量消耗能源之外，,POW,的另外一個問題是它的價值回路必須要通過外部輸入。,,2,POS,共識,
15、機制,/,POS,consensus mechanism,,,,,,,,,POS,權益證明,采用,POS,的貨幣的安全性直接與使用者相關，省去了礦工這個媒介。,POS,簡單說就是，每當發表一條消息的時候，不用證明你付出了什么代價，而要證明你擁有一定數量的錢。而擁有錢代表著，如果你作弊損害了這個系統的安全性，你的錢會貶值，這變相地讓你付出了代價。,于是,POS,就被提出來了,需要注意的是，,POW,基本上原理都類似，而且，說到,POW,基本上就指的是比特幣那種,。,,可是,POS,是一類共識算法，或者說是一類共識算法的設計思想，而不是一個,。,,,POS,是有漏洞的，漏洞簡單說就是,——,越有錢
16、的人，作弊付出的代價就越大，所以,51%,攻擊在,POS,里面更不可行。然而，對于沒錢的人而言，他們沒代價可付，所以一些惡意行為對于他們是有益的，這就會導致著名的公地悲劇。這種叫,Nothing-at-stake attack,（無利益攻擊），所有,POS,算法，必須有對付這種攻擊的機制，否則就不能用,。,,05,區塊鏈的優劣,關于區塊鏈安全性的討論,,1,優點,/,Characteristics,,,,,,,,,區塊鏈的所有的數據信息是公開的，每一筆交易都對所有節點可見。由于節點與節點之間是去信任的，因此節點之間無需公開身份，每個參與的節點都是匿名的,。,交易透明，雙方匿名,任何人都可以參與
17、到區塊鏈網絡，每一臺設備都能作為一個節點，每個節點都允許獲得一份完整的數據庫拷貝，任一節點失效，其余節點仍能正常工作。,開放，共識,單個甚至多個節點對數據庫的修改無法影響其他節點的數據庫。區塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學方法與相鄰兩個區塊串聯，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生,。,不可篡改，可追溯,區塊鏈由眾多節點共同組成一個端到端的網絡，不存在中心化的設備和管理機構。節點之間數據交換通過數字簽名技術進行驗證，無需互相信任,，節點,之間不能也無法欺騙其它節點。,去中心，去信任,,1,劣勢,/,Disadvantage,,,,,,博弈問題,在,區塊鏈公有鏈中，每一個參與者都能夠獲得完整的數據
18、備份，所有交易數據都是公開和透明的。如果想知道一些商業機構的帳戶和交易信息，就能知道他的所有財富還有重要資產和商業機密等，隱私保障難。,區,塊鏈的去中心、自治化的特點淡化了國家監管的概念。在監管無法觸達的情況下一些，市場的逐利等特性會導致區塊鏈技術應用于非法領域，為黑色產業提供了庇護所。,隱私保護,,06,區塊鏈,(Block chain),技術的發展和應用,關于區塊鏈應用和發展的討論,區塊鏈是做什么的,——,從數字貨幣到信用社會,區塊鏈技術給陌生人之間架起一座平等可信的橋梁，方便快捷，對整個信用體系產生了巨大的推動作用,以物流協會為例,物流協會的五十名同事在這一單位的環境下，是相互信任的，這
19、種信任的基礎是我們有共同的領導和平臺。,時光倒流，五十人分布在全國各地，完全獨立無聯系的個體，沒有了共同的領導和平臺，怎么提供一個讓這五十人相互信任的環境，這就是區塊鏈解決的問題,如何實現？,1.,每兩人出現的交集不可被篡改,2.每,人,的,情況以數據形式,同步到,最新,3.基于少數服從多數的原則,,區,塊鏈是一種分布式多節點“共識”實現技術，通過區塊鏈可以完整、“不可篡改”地記錄價值轉移（交易）的全過程。區塊鏈的形成按照時間先后順序進行連接，每一個參與共識形成的節點都有一份區塊鏈信息的完整副本。,交易對手記錄,銀行方記錄,C,方記錄,監管方記錄,B,方記錄,A,方記錄,API,集成,事故,,
20、,,,,,,,,賬本,賬本,賬本,賬本,賬本,賬本,交易對手記錄,銀行方記錄,C,方記錄,監管方記錄,B,方記錄,A,方記錄,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,,賬本,,,,,,,,,,,,,,,參與方有多方共享賬本,傳統方法很難監視跨機構合同的完整執行過程,區,塊鏈：共享的，復制的，授權的賬本,傳統商業網絡面臨的挑戰：,每個參與方都有自己的賬本，在交易發生時各自更改,“合同”重復分散在各個參與方造成整體業務流程的不有效性,整個業務網絡依賴于一個
21、或幾個中心系統，一旦發生問題包括欺詐、網絡攻擊或錯誤致使整個商業網絡是脆弱的,因此產生為了協同各參與方而帶來額外的工作及中介等附加成本,區,塊鏈帶來的改變：,共享帳本，跨商業網絡共享的,,,不可更改的,,,分布式交易記錄系統,智能合約：交易條款和交易狀態內嵌在區塊鏈系統中,,,驅動交易執行,隱私保護：保證共享賬本適當的可見性；保證交易是真實和可驗證,共識機制：所有參與者一致同意才意味著交易在網絡中通過驗證,區,塊鏈的核心技術帶來的商業模式的改變,特點：減少成本及復雜度、,去中心化,、開放性、可信記錄保存、共享可信流程,區,塊鏈的核心技術特征,智能合約,隱私保護,共享賬本,共識機制,1,、賬本是
22、共享的，但是參與者要求其,具有各自的隱私保護,2,、參與者需要做到交易信息保密；身份不和交易綁定；,3,、交易必須是真實的,4,、最終密碼學是隱私保護的核心技術,1,、合約,中的商業規則內嵌在,區塊鏈,系統中，在交易時被執行,2,、可,驗證的、被簽署,的合約,由編程語言,實現,1,、共識,是交易驗證與確認的過程,2,、當,參與方是匿名,時交易時確認,代價,高昂，例如比特幣的,挖,礦過程需,巨大計算成本（工作證明,）,3,、當,參與者都是已知且可信,時,交易,確認的成本,降低,4,、其次包含,多種,替代,方案包括權益證明和多個簽名方案,1,、記錄,商業網絡中的所有交易,2,、在,參與者之間共享,
23、3,、參與者,通過同步獲取自己的備份,4,、授權,許可的，參與者只能,看到,適當的交易記錄信息,5,、共享,的記錄系統,更廣泛的參與，更低的溝通或集成成本，更高的效率,,,區塊鏈典型運用場景,目前，區塊鏈的應用已從單一的數字貨幣應用延伸到經濟社會的各個領域，除了金融服務業的應用相對成熟外，其他行業還處于探索起步階段。,,,區塊鏈應用,------,跨境貿易信用證,業務,跨境貿易（由于缺乏信任），需要買方在銀行（雙方認可）開具信用證，表示授權銀行滿足單證條件即付款，賣方往往在發貨后憑票證（發貨單）立即提款,由于傳統貿易的復雜性，雙方往往為單證的地點條件（離岸,/,到岸）時間條件（發貨單,/,收貨
24、單）支付條件（全款,/,分次）而協商,挑戰,如何管理物流風險（途中物損）？,如何管理監控風險（海關禁行）？,如何管理信用風險（商業欺詐）？,區塊鏈方案（銀行開設區塊鏈信用證業務）,信用證：支付條件電子化,單證電子化（,EDI,）,付款流程自動化,價值,過程透明，可降低交易門檻,減少過度保險費用,大大加快支付過程,,業務,客戶希望知道購買的商品的供應鏈信息,比如車主希望知道每個零件是否是原廠生產，是否正牌渠道供貨,比如供應鏈貸款機構希望知道所有產業鏈里企業的合約詳細內容及詳細生產數據和物流數據,挑戰,商品供應鏈權屬關系（原廠、總代、分銷、零售）和上下游關系（生產、總裝、維修、保養）都比較長，每個
25、企業各管一段,商品形態也會出現很大的變化（小麥、面粉、餅干）,區塊鏈方案,區塊鏈可以解決每一個供應鏈的上下游商家所提供的貨物數量和品質又或者每一件商品的出處（比如：一箱餅干來自一批面粉）,價值,把分段的輸入輸出關系串接起來,全局一本賬，杜絕憑空生出和憑空消失的零件,對原廠渠道管理和政府市場監管有幫助,區塊鏈應用------開放式供應鏈金融,,區塊鏈應用------代銷企業債券,企業把部分資產（或信用）打包，以債券形式向市場發行,多家銀行代銷債券（或一家銀行主承銷，再派發給多個機構分銷）,業務,,,,,1,各家銀行（或機構）用區塊鏈記錄代銷交易,全局賬簿同時受企業、政府、銀行、渠道監管,區塊鏈方
26、案,,,,,3,如何保證代銷過程公開透明，企業和監管機構能實時查閱？,如何保證銀行代銷款能盡快支付企業，無法隱匿或拖欠代銷款？,挑戰,,,,,2,對分銷機構，根據銷售業績動態打折,降低交易風險，加快決策調整的速度,價值,,,,,4,區塊鏈應用------智能物聯網,,,,,業務,智能設備能主式連接后臺訂購商品和服務,比如：汽車為自己在下一個加油站訂購汽油和清潔服務,比如：冰箱為自己定購一批食品，代替過期食品,挑戰,能否相信智能設備的指令？,能否相信智能設備會支付？,區塊鏈方案,工作量證明智能設備是一臺“誠實可信”的設備,賬簿記錄證明訂購商品的合理性,指令與支付合一，保證支付,價值,喚起物聯設備
27、自主性,基于物聯網的經濟生態圈和供應鏈,區塊鏈應用------B2B、B2C跨境電子商務智能合約,業務,采購方希望通過電商平臺訂立一個自動化的供貨流程，追蹤合同執行過程，并根據條件（時間、地點、質量、數量）由銀行自動完成全額支付、部分支付、獎勵、罰款,在此過程中會牽涉多個采購方、供貨方、物流、銀行等，需要對每一批次商品的供貨過程有完整記錄,挑戰,如何讓各方認可規則，完全按供貨記錄計算盈收？,區塊鏈方案,跨境電子商務平臺增加區塊鏈多智能合約技術，多方共同記賬?，共同監管,價值,對各方提高效率和透明度,近實時狀態更新，提高風險管理能力,,,區塊鏈的趨勢展望,應用將快速增長,監管框架即將搭建,區塊鏈
28、發展最具挑戰性的一面就是監管的缺乏以及標準化制定的缺失，確定某些類型的監管及標準化流程將增加區塊鏈的采用。,區塊鏈的有關規則將在未來幾年內被制定，目前許多政府機構在規則制定方面紛紛投石問路，這也為區塊鏈制定標準化監管框架打下了基礎。,將成為管理未來智能城市的解決方案,將提供更高級別的安全性和隱私保護,全球都將參與到區塊鏈發展的進程當中,目前，我國在區塊鏈領域與國外基本上處于同步水平，這對于區塊鏈在我國的發展來說是個好兆頭。今年，世界各國必然會繼續你追我趕、大力研發，區塊鏈將在這股勢頭下成為更加主流的技術。,THANK YOU,When a cigarette falls in love with a match,it is destined to be hurt.When a cigarette falls in love with a match,it is destined to be hurt.,
區塊鏈概述和應用發展
