课程：《密码与安全新技术》
班级：1792班
姓名：刘霄
学号：20179223
上课老师：谢四江
上课日期：2018年3月29日
必修/选修：必修
学习内容总结
本次课程，老师带我们了解的是"区块链"，主要介绍区块链、区块链技术、区块链与未来的发展。
一、区块链
在了解区块链之前，先来说说比特币。
比特币
比特币（BitCoin）是一种由开源的P2P软件产生的电子币，数字币，是一种网络虚拟资产。比特币也被意为“比特金”。比特币基于一套密码编码、通过复杂算法产生，这一规则不受任何个人或组织干扰，去中心化；任何人都可以下载并运行比特币客户端而参与制造比特币；比特币利用电子签名的方式来实现流通，通过P2P分布式网络来核查重复消费。每一块比特币的产生、消费都会通过P2P分布式网络记录并告知全网，不存在伪造的可能。比特币的特点：
1.数字货币
2.不依托于任何国家或组织而利用计算机技术独立发行。
3.通过P2P分布式技术实现，无中心点。
4.所有人均可自由的参与。
5.总量有限，不可再生。
6.本身机制开源，可以被山寨。
其中面临的一些疑问：
1.较大的政策风险，国家组织是否会承认？
目前德国是唯一承认比特币具有合法货币地位的国家。
2.安全性如何得到保证，被盗了谁来给你找回？
11年MyBitcion遭遇黑客攻击，7.8万比特币至今下落不明。
3.总量有限决定了比特币极具投机色彩，价格犹如失控的过山车。
10年比特币仅为数美分一个，13年3月突破45美元/个，今天52373CNY/个。
4.山寨币是否对比特币的生态造成威胁？
山寨币层出不穷，目前发展的比较好的山寨币有LTC（莱特币）、Dogecoin（狗币）。
5.比特币本身机制是否存在发现的致命漏洞？
比特币机制从目前来看似乎是“精妙绝伦、无懈可击、堪称神作”，但毕竟仅存在了不到10年。
比特币的技术原理：
那么，正引出了——比特币是区块链，但是区块链并不是比特币
从百度百科了解到，狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构， 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。总结具有以下三个性质的系统，就是区块链。
1.区块链是一个放在非安全环境中的分布式数据库（系统）。
2.区块链采用密码学的方法来保证已有数据不可能被篡改（密码学哈希函数，非对称加密）。
3.区块链采用共识算法来对于新增数据达成共识。
区块链实质上是一种集体式记录方式。特别之处在于它别出心裁地采用一组技术，实现了记录结果的真实可信，难以毁坏也无法篡改。”张孝荣说，“一是人人都有权记录，并且互相认证以辨真假，这叫共识机制；二是人人都无法篡改记录，因为有密码学签名；三是人人都有副本，所以即使有的账本损坏了，整体也不受影响，这叫分布式存储。通过这种方式记录下的信息以区块方式按照时间链条呈现，所以叫做区块链。”以上这样的解释更方便大家理解。
如何理解比特币与比特币区块链？
比特币区块链并不是一个单一技术，而是由多种技术组成的一个集成体。这些技术之前都有，只不过比特币进行了非常机智的融合，形成了一个有机运行的体系。比特币区块链是一个完全封闭的体系，只允许比特币这种唯一的数字资产(价值)，脱离了现实世界，能够给人们无限美好的遐想，但却实际上无法解决现实世界的实际问题。比特币区块链追求的是由全世界不同所有者的计算机加盟共同运行和维护，不附属于任何国家与法律的一个美好世界，一个理想的社会，形成了一个具有较强宗教信仰的组织。所以强调“去中心”(即去政府、去权力、去监管)和“去中介”，实现“人人自组织，人人可发币，人人自金融。”有人说：区块链的底层是数学逻辑，中层是哲学思维，顶层是宗教信仰。
实际上，正因为比特币体系过于追求完美，致力于摆脱现有世界运行体系，反而使其陷入脱离现实、自我封闭的“乌托邦”思维，越是追求完美，就越陷入封闭，就越难以解决现实世界的实际问题，反而会使其失去实用价值，沦为一种“网络游戏”，更别说能够改变世界、颠覆法定货币体系。表面上，比特币区块链实现了去中心、去信任、去中介，可以点对点自由转让比特币资产等，似乎形成了充分民主法治、平等自由，不可造假篡改、没有税收和不当费用，没有贪污腐败等的美好社会，形成了所谓的“信任的互联网、价值的互联网、秩序的互联网”。但这种“美好的”比特币区块链体系，脱离现实世界根本无法独立存在，比特币如果不能与现实世界的法定货币兑换，就难以实现其价值。而要实现比特币区块链的“价值”，就必须与现实世界相连接，使比特币区块链体系成为以法定货币代表的社会财富转移的一个中介环节或过渡阶段。
在比特币必须与法定货币兑换，必须加入网络交易平台等辅助环节才能发挥功能的情况下，就使得比特币区块链区去中心、去中介等特性反而可能产生严重问题。放在现实世界的大环境看，其货币资产的转移如果通过比特币区块链体系运行，实际上是增加了中介环节，而不是去中介，而且由于比特币体系高度匿名，刻意规避监管，难以充分满足反洗钱、反恐怖输送等方面的要求，反而可能产生很多新的严重问题，很多有关比特币、区块链的说法都难以成立。比特币的痛点
根本原因：不知不觉中，过于追求完美的比特币区块链体系脱离了现实，走向了封闭。这恰是比特币区块链的根本问题所在。
二、区块链技术
区块链是一个公共的分布式总账，下面从技术角度简单介绍一下：
想象有一个100台的分布式数据库集群，现在的情况是这100个节点实际上的拥有者是一个机构，并且所有节点处在该机构的内网当中，所以这个机构想让这100个数据库节点干嘛就干嘛，换句话说这100个节点之间是处于一个可信任的环境，并且受控于一个实体，这个实体具有绝对仲裁分配权。
另外的情况是这样的，想象这100个节点分别归不同的人所有，且每个人的节点数据都是一样的，即完全冗余，并且所有的节点是处在广域网当中，换句话说就是这100个节点之间是不信任的，且不存在一个实体，它拥有绝对仲裁权。
现在考虑第二种情况，采用什么样的算法（共识模型）能够提供一个可信任的环境，使：
每个节点交换数据过程不被篡改；交换历史记录不可被篡改；
每个节点的数据会同步到最新数据，且承认经过共识的最新数据；
基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据本身客观反映了交换历史。
区块链本质上就是要解决以上第二种情况的一种技术方案，更确切的说应该叫分布式的冗余的链式总帐本方案。
区块链的一些要素总结：
包含一个分布式数据库
分布式数据库是区块链的物理载体，区块链是交易的逻辑载体，所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本
区块链按时间序列化区块，且区块链是整个网络交易数据的唯一主体
区块链只对添加有效，对其他操作无效
基于非对称加密的公私钥验证
记账节点要求拜占庭将军问题可解/避免
共识过程（consensus progress）是演化稳定的，即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃。
共识过程能够解决double-spending问题
区块链技术的4个基本性质：
1.点对点等网络。它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。
2.共识机制。防止了“双重支付”。
3.数据可验证。PKI公钥体系，不可变数据。
4.奖励合作的制度设计。非合作博弈是指在策略环境下，非合作的框架把所有的人的行动都当成是个别行动。它主要强调一个人进行自主的决策，而与这个策略环境中其他人无关。纳什均衡。
可以说是区块链技术促进了比特币的产生，但也是比特币成就了区块链技术。我们经常说区块链技术不仅仅止于比特币，这是因为区块链技术在很多领域都有比较可观的应用前景，其中在金融行业比较被看好的应用领域有：信息安全行业、票据业务领域、支付结算业务、身份和账户认证等。从区块链技术的实现原理来讲，它是一个去中心化的系统，它与当前的中心化支付系统相比最明显的优势就是安全性高、透明度高，如果未来数字货币也像电子支付一样大火特火的话，区块链技术绝对是其重要基础。但是就目前的发展状况来看，区块链技术应该不会在短时间内在上述领域取得颠覆性的进展，所以说目前决定区块链技术发展的核心主要还是比特币等虚拟货币。一些专家认为区块链技术转化为相对成熟的应用大概还需要3-5年的时间。三、区块链与未来
区块链技术发展的三个阶段
货币：货币的发行机制，货币的分配机制，货币的币值调节机制。
合约：股权、债权，博彩，防伪等
治理：身份认证，健康管理，公正、见证，司法仲裁等
第一，技术瓶颈。在当前的技术条件下，区块链中每一个区块所承载的数据信息量有限，这就意味着对用户的数量有一定限制。此外，在智能支付方面，我们通过现在比较流行的中心支付系统（比如支付宝）买一瓶饮料转账时间可能只需要几秒钟，但是由于区块链是一个去中心化的分布式系统，每产生一笔交易记录，所有的计算机节点需要进行节点对区块的验证，验证成功后才能将区块添加到该节点维护的主链中，那么结果很有可能就是买一瓶饮料转账转了10分钟。不过通过2018年1月对从美国IBM公司归来加入平安金融壹账通公司的区块链负责人陆一帆采访中了解到，他认为目前区块链在技术方面的瓶颈都已经被克服，他认为区块链的核心技术就是分布式数据库技术和密码学技术这两块，而这些技术问题都已经被他们团队克服了。然而，这并不意味着全世界都没有了技术问题。首先，目前业内对区块链仍然以杂音居多，大多数人会认为尤其是在安全性方面并不可靠；其次，由于区块链的技术瓶颈并未大规模地被解决，加之成为区块链技术开发人员的要求也较高，很多中小型企业目前不具备自主开发区块链应用的能力。所以说，这就好比2003淘宝创立，成交了第一笔订单，在线购物真正走进千千万万人的日常生活也是2010年以后的事了，这个肯定是一个不短的过程。
第二，市场处于初级阶段。也有文章描述为“充满泡沫和投机的市场”。放眼望去，已经开始做区块链技术的公司一般分为两种，一种是专注构建区块链底层架构的公司，另一种则是投机和取巧。首当其冲的还是技术和人才问题，区块链不是人人都能做，人人都能做好的，中小型企业很难具备自主研发的能力，他们很难做出大规模且优秀的区块链项目。而那些新的区块链公司，说白了还是创业公司，还需要用创业公司的逻辑去判断公司的发展和前景。装机用户量是多少？日活月活是多少？怎么实现盈利？增长情况如何？这才是关乎一个创业公司生死的东西。而现在的币圈，很多天天喊着要做区块链界的微信的公司，打开官网，除了一堆大概念大口号，连个产品都没有，但是币却已经发了，ICO也都募了几千万了。然而韭菜毕竟是有限的，这些没有产品、没有技术，空炒概念的公司迟早会被淘汰。
第三，国家和政府的监管力度。目前来看区块链技术发展的核心是比特币，从当前比特币、以太币等一些虚拟货币的市场来看，政府监管对这个市场的影响是相当之大的。
说完上述三点原因后，再说到区块链技术所需的硬件条件本身。进入大数据时代后网络上数据量呈爆炸型增长，支付宝日交易额一年多前就已经突破了200亿元，区块链如果真的有朝一日成为一项颠覆性技术的话，那么区块的信息容纳量和节点的数据处理能力肯定是需要持续不断地提高， 比区块链+大数据是肯定是一个解决方法和发展方向。比如，对于存档的历史数据，因为它们是不能被修改的，我们可以对大数据作Hash处理，并加上时间戳，存在区块链之上。在未来的某一时刻，当我们需要验证原始数据地真实性时，可以对对应的数据做同样的Hash处理，如果得出的答案是相同的，则说明数据是没有被篡改过的。或者，只对汇总数据和结果做处理，这样，只需要处理增量数据处理，那么应对的数据量级和吞吐量级可能是今天的区块链或改善过的系统可以处理的。通过把大数据与区块链相结合，能让区块链中的数据更有价值，也能让大数据的预测分析落实为行动，它们都将是数字经济时代的基石。所以说，从理论和技术基础上，区块链技术是完全有能力像互联网一样成为一项颠覆性的变革技术，而它也足够让数字货币成为一种主流的支付方式，同时催生很多其他行业的发展。但是它并不是互联网的一种替代品，相反，它是互联网的延伸，它是基于互联网技术之上的。就好比前两年非常火的物联网，它也可以说是基于互联网技术的一个发展方向或者分支。
学习中的问题和解决过程
问题一：通过学习了解了区块链，我心中产生疑问，为什么区块链这么火？
答：根据疑问，自己在网上找到相关资料，首先，区块链是种技术，我想这种技术有它的魅力所在，2014年前后，业界开始认识到区块链技术的重要价值，区块链逐渐从数字货币中剥离出来，应用于数字货币外的经济社会各个领域。其次，应用领域广泛，例如在金融领域，金融机构特别是跨境金融机构间的对账、清算、结算的成本一直很高，还有复杂的手工流程，而区块链技术具有数据不可篡改和可追溯性，其应用有助于降低金融机构间的对账成本及争议解决的成本，能显著提高支付业务的处理速度及效率，还使小额跨境支付成为可能。问题二：区块链的劣势是？
答：1.性能问题有待突破。从目前的情况看，区块链的性能问题主要体现为吞吐量和存储带宽的矛盾。以比特币为例，在公有链中，每秒7笔的处理能力远不能满足整个社会的支付需求；同时，比特币全部交易数据目前已经接近80G，对于普通电脑的存储来说，这是个不小的负担。如果只是简单提高区块大小来提高吞吐量，比特币很快就变成只有少数几个大公司能够运行的系统，有违去中心化的设计初衷。在比特币、以太坊等公有链系统中，上述矛盾是系统设计时面临的最大挑战。
在联盟链中，因为参与记账的节点可选可控，最弱节点的能力上限不会太低，并且可以通过资源投入获得改善，再针对性地替换掉共识算法等组件最终获得性能的全方位提升。但作为智能合约基础支撑的联盟链另有考验：智能合约运行时会互相调用并读写区块数据，因此交易的处理时序特别重要，节点在处理或者验证交易的时候无法并行，只能逐笔进行，这会制约节点的处理能力。2.隐私保护有待加强。传统上数据是保存在中心服务器上的，由系统运营方保护数据隐私。但在公有链中，没有中心化的运营方，每一个参与者都能够获得完整的数据备份，这也意味着公有链的数据库是透明的。
问题三：比特币是否可成为真正的货币？
答：比特币在设计上就是模仿黄金，总量限定，而且挖矿越来越难，产量分阶段逐步减少，以期消除人为过多投放的可能性，并为比特币升值创造巨大想象空间。但高度模仿黄金设计货币体系的思路，本身就是货币设计理念上的一种倒退，是不能成立的。黄金等贵金属曾经长时间作为货币，但正因为其强烈的自然属性，使其供应量难以与经济社会发展的实际水平，特别是可交换社会财富的规模相适应，容易造成日益严重的通货膨胀，特别是通货紧缩，币值剧烈波动使货币难以有效发挥价值尺度的功能，最终必然被可以进行数量调控，能够保持货币总量与可交换社会财富规模基本吻合(社会物价综指数相对稳定)的主权货币或法定货币所取代。黄金退出货币舞台是必然选择，不可能再退回去，重新成为货币。同时，比特币尽管模仿黄金，但仍不可能成为真正的“数字黄金”。黄金作为一种受人追崇的自然物质(贵金属)，其本身是具有真实使用价值和价值的。但比特币却纯粹是一串网络系统产生的加密数字或数码，并不是自然物质，一旦离开比特币体系，就没有任何价值。
所以比特币难以成为真的货币。
其他
区块链的发展应跳出“比特币区块链”范式
1. 惟有跳出“比特币区块链”的思维和范式，区块链发展才能实现自我“救赎”。
必须清楚地看到，比特币只是区块链应用的一个成果，“比特币不等于区块链”。区块链是多种技术的集成，比特币只是区块链多种技术整合的一种形式，还可以有不同技术的多种组合形式。因此，区块链的发展必须跳出“比特币区块链”的思维和定式，不必过于追求理想化，转而脚踏实地、实事求是，注重运用相关技术解决现实世界的实际问题，并在实践中不断改进和完善，充分发挥区块链的积极作用。
2. “去中心”只是比特币区块链的特点，并不代表所有的区块链都必须是去中心的。
去中心，并因此需要吸引大量外部计算机加入，形成计算机“公有链”共同运行，不一定是区块链的必要内容。区块链也可以在私有计算机群上中心化独立运行，或者吸引一定的合格参与者加盟，形成由加盟者计算机组群共同运行的半中心化“加盟链”运行体系。
3. 比特币等网络系统内生“币”，与区块链并不是密不可分的。
如果不追求“去中心”，就不一定需要像比特币这样的激励机制，就可以转变区块链的运行重心：从聚焦于“挖矿”产生“数字加密货币”，以及这种“数字资产”的转让认证和记录上，而放弃对资产合法性、真实性、准确性，以及交易双方身份的真实性、准确性的验证，形成完全脱离现实世界的网络封闭环境，转变为强化对资产合法性、真实性、准确性以及交易双方身份的真实性、准确性的验证，而不再需要开发和运行系统内生数字币(“虚拟资产”)，进而将区块链融入到现实世界之中，真正解决现实世界的实际问题，并充分满足国家法律和监管要求，避免成为非法交易、恐怖输送等的工具。
总之，完全拘泥于“比特币区块链”范式，并无多大价值和发展空间，区块链的发展需跳出“比特币区块链”的思维和范式。