區塊鏈金融第二章任課老師：請輸入任課老師姓名目錄第一節區塊的認知第二節哈希和鏈式結構第三節點對點網絡

1區塊的大小

3區塊的意義

2區塊的組成

4創世區塊第一節區塊的認知案例導入：淘寶購物的中心化分析思考：有沒有一種“去中心化”體系可以解決這些問題？它是如何解決這些問題的？區塊加鏈組成區塊鏈區塊鏈網絡區塊鏈由一個區塊連接另一個區塊所組成什么是區塊鏈01區塊的大小01。02區塊的大小除了決定了所含交易數據的多少，還決定了一個區塊被數據填滿所需要的時間，一旦數據達到一個區塊的存儲上限就會產生新的區塊。0303區塊的大小取決于開發者的設計，一旦確認，區塊鏈上所有的區塊都將遵循同樣的大小。只有更新整個區塊鏈的系統才能改變區塊的大小。區塊的大小區塊存儲了一定量的交易數據，區塊的大小決定了交易數據的多少。02區塊的組成前一個區塊的哈希默克爾根時間戳每個區塊的區塊頭都包含著前一個區塊的哈希，可以理解為每一個區塊都包含上一個區塊信息的“數字指紋”，從而使新的區塊數據有序地排列在上一個區塊數據的后面。默克爾根歸納了所在區塊體含有的所有交易，形成了整個交易數據集合的“數字指紋”。每個區塊的區塊頭包含時間戳。時間戳能表明此區塊生成的時間，同時能為區塊體含有的每一筆數據打上時間標記，具備唯一性。區塊由區塊頭+區塊體組成，區塊頭包括隨機數區塊頭里的隨機數是一個隨意的號碼，它的存在與比特幣挖礦息息相關。隨機數往往存在于采用工作量證明（ＰｏＷ）共識機制的區塊鏈里。03區塊的意義存儲區塊存儲著區塊鏈的數據效率區塊的存在實現了數據的批量處理，讓數據得以有條不紊地被處理，提高了整個區塊鏈系統的運轉效率。04創世區塊創世區塊創世區塊指的是比特幣區塊鏈產生的第一個區塊。1現在不同區塊鏈產生的第一區塊也可被稱作創世區塊。2比特幣創世區塊的內容如圖3第二節哈希和鏈式結構

1哈希函數

2哈希的應用

3哈希的特性

4默克爾樹

5鏈式結構思路說明（二）哈希函數的特性（一）哈希函數在區塊中的作用哈希（Ｈａｓｈ）是哈希值的縮寫，又稱散列值。哈希函數又稱散列函數，把任意長度的輸入通過哈希函數，變換成固定長度的輸出，該輸出就是哈希值。哈希函數01哈希函數（一）

哈希函數在區塊中的作用快速驗證用于PoW共識機制防止篡改哈希函數在區塊鏈中生成各種數據的摘要，當比較兩個數據是否相等時，只需要比較它們的摘要就可以了。哈希函數主要是在ＰｏＷ共識機制中使用。詳細說來，就是給定一組數據，然后尋找其他的數據，合并起來計算出的哈希值小于某個值。比特幣、以太坊，都是使用的ＰｏＷ共識機制。傳遞一個數據，要保證它在傳遞過程中不被篡改，只需要同時傳遞它的摘要即可。收到數據的人將這個數據重新生成摘要，然后比較傳遞的摘要和生成的摘要是否相等，如果相等，則說明數據在傳遞過程中沒有被篡改。。（二）哈希函數的特性特性不定長度輸入固定長度輸出。1抗碰撞性2不可逆性（單向性）302哈希的應用映射哈希函數可以將任意大小的數據（輸入內容）映射到固定大小的數據（哈希值）密碼保護保存到數據庫中的是密碼生成的哈希。即使是公司后臺管理人員，也拿不到用戶的密碼。萬一公司數據庫泄露了，用戶的密碼依然是相對安全的。03哈希的特性安全哈希的不可逆性保證了密碼的安全不沖突性哈希的不沖突性指的是一個數據對應著一個哈希，任何數據的變動哈希也隨著變動。哈希的不沖突性又保證了用戶再次輸入密碼的時候，能夠登錄賬號。04默克爾樹01。默克爾樹默克爾樹具體而言，是一個區塊中的所有交易都會求取哈希值，得到的哈希值，再兩兩組合成新文本求取哈希值，以此類推，直到生成最后一個哈希值，即根哈希值，這些哈希值組成的二叉樹就是默克爾樹，如圖２-８。05鏈式結構當區塊和區塊連接在一起的時候，當前的區塊頭里總是會有前一個區塊的哈希。由于哈希的不沖突性，只要一個區塊里數據導致哈希值改變了，那么后面所有的區塊將會隨著改變。哈希和區塊構成了一個可被驗證的數據結構，保證了對數據的可驗證性。區塊鏈賬本數據主要通過前塊哈希值組成的鏈式結構來保證防篡改和可驗證的特性。

1點對點網絡的定義

3點對點網絡與區塊鏈

2點對點網絡的特點第三節點對點網絡

4共識機制

6區塊鏈交易運行原理

5區塊鏈賬戶體系01點對點網絡的定義區塊鏈的去中心化結構在區塊鏈網絡中，并不存在一個中心節點來校驗并記錄交易信息，校驗和記錄工作由網絡中的所有節點共同完成。當一個節點需要發起轉賬交易時，需要指明轉賬目的地址、轉賬金額，還需要對該交易并進行簽名。由于不存在中心服務器，該交易會隨機發送到網絡中的鄰近節點，鄰近節點收到交易信息后，對交易的簽名進行校驗，確認身份合法后，再校驗余額是否充足等信息。驗證都完成后，則將該信息轉發至自己的鄰近節點。。點對點網絡的定義點對點網絡不同于有中心服務器的中心化網絡系統，是一種消除了中心化服務節點，將所有的網絡參與者視為對等節點，并在它們之間進行任務和工作的系統。點對點網絡結構打破了傳統的中心服務器架構，去除了中心服務器，是一種依靠用戶群共同維護的網絡結構。02點對點網絡的特點點對點網絡的優勢是它是去中心化的，網絡中的資源和服務分散在所有節點上，信息的傳輸和服務的實現都直接在節點之間進行，可以無需中間環節和服務器的介入。去中心化點對點網絡通常都是以自組織的方式建立起來的，并允許節點自由地加入和離開。對于點對點網絡，理論上其可擴展性幾乎可以認為是無限的。可擴展性點對點網絡服務是分散在各個節點之間進行的，部分節點或網絡遭到破壞對其他部分的影響很小。點對點網絡一般在部分節點失效時能夠自動調整，保持其他節點的連通性。健壯性03點對點網絡與區塊鏈在區塊鏈系統中，要求所有節點共同維護賬本機構，即每筆交易都需要發送給網絡中的所有節點。如果按照傳統的中心化的服務器架構，中心節點要將大量交易信息轉發給所有節點，這也是非常低效率的。點對點網絡的這些設計思想和區塊鏈的理念完全契合，在區塊鏈中，所有交易及區塊的傳播不需要發送者將消息發給所有節點。節點只需要將消息發送給一定數量的相鄰節點即可，其他節點收到消息后，會按一定的規則發給自己的相鄰節點，通過一傳十、十傳百的方式，最終將消息發給所有節點。04共識機制（一）分布式共識問題區塊鏈通過全民記賬來解決信任問題，但是所有節點都參與記錄數據，那么最終以誰的記錄為準呢？或者說，怎么樣保證所有節點記錄的是一份相同的正確數據呢？這就是一個如何達成共識的問題。“拜占庭將軍問題”是萊斯利·蘭伯特（２０１３年的圖靈獎得主）為描述分布式共識問題在論文中抽象出來的一個著名的例子。“拜占庭將軍問題”也被稱為“拜占庭容錯”。“拜占庭將軍問題”是一個分布式共識問題，關于拜占庭帝國軍隊的將軍們必須全體一致地決定是否攻擊敵國。其核心描述是軍中可能有叛徒，卻要保證進攻決定一致，并由此引申到了計算機分布式系統領域。抽簽式共識投票式共識中心式共識（二）共識機制及其分類解決雙花問題和拜占庭將軍問題（三）常見的共識機制工作量證明（ＰｏＷ）：就是一個抽簽式共識。工作量證明的主要特征是計算的不對稱性，節點需要做一定難度的工作得到一個結果，而驗證方很容易通過結果來檢查節點是不是做了相應的工作。權益證明（ＰｏＳ）：引入了“憑證”的概念。根據每個節點的某些屬性（擁有的幣數、持幣時間、可貢獻的計算資源、聲譽等），定義每個節點進行出塊的難度或者優先度，并且取憑證排序中最優的節點，或者取憑證排序中比較高的小部分節點進行加權隨機抽取某個節點，進行下一段時間的記賬出塊。拜占庭容錯協議（ＢＦＴ）算法：通過投票的方式產生能被所有（誠實）節點認可的區塊。01010203（一）私鑰私鑰就是一組隨機獲取的數字。私鑰是用戶控制區塊鏈賬戶的根本。私鑰用來生成數字簽名，數字簽名能證明對應私鑰的所有權。（二）公鑰公鑰是通過私鑰使用非對稱加密算法運算而來。（三）非對稱加密非對稱加密使用兩個成對的密鑰：公鑰，對外公開；私鑰，必須嚴格保密，密鑰本質上是一個數值，使用數學算法產生。可以用公鑰加密消息，然后使用私鑰解密；反過來也可以使用私鑰加密，用公鑰解密，這也被稱為簽名。05區塊鏈賬戶體系06區塊鏈交易運行原理如何記賬所有人記賬記賬篡改難度非常大記賬會給獎勵（一）簡易的區塊鏈系統