区块链技术及应用
工业4.0——全球产业变革主方向，本质是互联化和智能化
信息技术是近代以来发展最为迅速的技术，对人类社会影响最为深刻，信息技术推动社会变革已经历数字化、信息化、互联化几轮变革，而今天，这个关键词是智能化。
区块链是一种基于机器信任模式构建人类社会智能生产关系/上层建筑的新兴IT技术。
区块链的本质是一种全新的信任构建模式。
区块链：智能社会的关键技术
关键基础：信任
本质：人与人之间的关系
关系的处理：依赖人
##区块链概念与体系
区块链是互联网社会构建信任的技术基础设施，又称计算公证网或计算可信网。
区块链构建信任的模式：去中介陌生信任
百度百科的定义：
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。
区块链的体系
（1）技术维度
是全球性分布式去中心化的共享账本，具有数据不可篡改、去中心化的技术特征。
（2）应用维度
是一种信任基础设施，可应用与任何社会关系重构与智能化领域。
（3）社会学维度
互联网社会的共产主义活动，促进经济社会的均衡、协调发展。
（4）哲学维度
机器比人性更可靠，智能社会需要智能的社会关系信任设施
区块链是一种新型的信任模式，这种模式是社会关系的信任是构建在高度稳定的IT技术基础设施——机器和算法之上。
##区块链的哲学与社会基础
现代整体社会：
特征： 金字塔社会结构；阶层固化，阶层流动越来越小
互联社会：同上，表现出的现象相同，但是形成原因不同。
区块链价值共同体
##区块链的应用
区块链是以技术为支撑的应用思想。
P2P架构 + 分层软件架构 = 区块链软件架构
P2P架构具有开放性和自由进出的特性，保证了去中心化特征。
应用的数据安全加密技术：非对称加密技术、哈希计算
去中心是区块链的核心技术特征。
资产和价值的区块化
区块链是一个不依赖第三方权威保护私有财产和价值存储的技术设施；
无国界-----无时限-------不受政治与社会制度影响
资产的数字化后将衍生和创新多种商业模式
区块链的应用路径
区块链数字币 区块链经济组织 区块链社会组织 区块链国家 区块链社会
区块链技术体系结构的几大关键技术特征：
非对称密钥体系实现去信任
P2P网络实现去中心
共识机制实现社群的统一
块链式数据实现数据的不可篡改
##资产及其区块链化
1.比特币的产生、转移是在全球所有节点参与共识下形成的，被全球的比特币节点所共同认可，因而具有全球的流动性。
2.区块链服务实体经济的本质：链上信任与链下信任的有机结合；
3.资产的核心要素：控制权 、价值（价格）、流动性
4.传统资产管控体系与模式存在：资产所有权失控、流动性缺乏、品质保证以来品牌、供需失衡等问题。
5.通过对资产进行区块链化改造，可以：
提升资产的流动性，价值根源于品质形成过程；用户基于资产所有权实施更有效的管控；以需定产，获得更好的供需平衡，避免浪费与供给不足。
6.区块链与传统信任、物联网有效结合，可解决区块链链上资产与链下资产的一一匹配。
##区块链商业架构
区块链商业架构将以价值流的控制为核心。
特征：资产全程流通、资金安全可控、各方高效协同、数据全程可信、产品新优廉
区块链商业架构，最大化地消除了中介，各方更易达成P2P的平等合作关系，内容/产品提供商、消费者在区块链商业生态中的地位大大增强，有利于醋精创新和保证产品品质。
经济组织和区块链
传统经济组织的基本单元：公司
基于区块链信任的新经济组织——价值共同体，可消除传统公司治理中的诸多问题与矛盾
##区块链存证
传统证明体系存在的问题：受权威机构人为影响较大；假证泛滥；证明成本高；防伪成本高，携带不便；假冒、借用证件广泛等。
区块链存证的特点：防伪性、便捷性、低廉性、安全性等；
区块链存证的典型应用场景包括：区块链学历、区块链产品溯源、区块链公证、区块链证书
##自动合约
合同是当事人或当事双方之间设立、变更、终止民事关系的协议。
传统合同存在的问题：成本高、效率低、人为影响较大。（依赖于人的诚信和法院的公正）
区块链合约特点：区块链存储—不可篡改、永久存在；代码描述，由机器自动执行；若不涉及线下信任，无需第三方仲裁。（高效，快捷，自动执行）
区块链合约应用的三众场景：区块链存储自然语言合约，执行依赖传统信任体系；区块链自动合约+物联网自动控制线下实体；区块链全自动合约。
##区块链与物联网
区块链本质是一种新型信任模式构建的基础设施；
区块链存在信任边界，这个边界就是区块链网络本身（链上）；
物联网是通过互联网实现物理实体之间或物理实体与我们人际关系系统之间的联接，所以互联网的英文缩写是IOT，就是物体的互联网。（Internet of Thing）；
物联网实现物体的互联：
通过二维码中存储 物理实体的身份信息；
通过射频信息传输获取信息实体的身份信息及相关关键信息；
信息物理系统是物联网及人工智能正在发展的一个新概念；
通过上面的过程，可实现物联网对物理实体的联接，可以建立物理实体到区块链链上虚拟空间的映射与二者的有机融合。
利用区块链来保证物联网所采集数据的哈希码，从而确保所采集的数据的不可篡改与真实可信性。
区块链的应用：区块链用于高价值数据的存储
区块链物流：
- 物理实体在物流体系中的身份信息、状态信息+区块链中的身份信息保持严格的跟踪
- 可信CPS：人工智能+物联网（可实现物理实体的智能化）+区块链（可以使该物理实体在虚拟空间中具备了可信身份，并接受所有者的有效控制）
数据共享和数据确权
传统数据存储存在信息孤岛、数据真实性及数据确权难、交易难等问题；
区块链在数据应用上重点包括：共建共享数据库、数据真实性存证、数据产权确权与数据交易
##区块链的技术架构
B/S（本世纪初）
统一使用浏览器，浏览器与服务器之间遵循一个统一的图文描述协议及传输协议，即超文本协议html协议与超文本传输协议HTTP。
区块链的架构特征： P2P+分层架构
云计算促成了数据与应用的进一步集中；区块链需要数据与应用的分布式存储与计算，并反对数据由单一主体控制和垄断。
区块链的数据是由全网具有对等关系的所有节点共同存储与处理的。每个节点所存储的数据是完全一样的，所有节点软件的处理逻辑也是一致的。
对数据的超高冗余存储，使在区块链上存储数据变得相当的昂贵——高价值的数据
##区块链的分层架构
数据层 ——以高成本的P2P分布式数据库为基础；
持久层 ——以公开透明、分布式的数据处理逻辑为特色；
业务层 ——以面向“社会关系”应用为主要服务队象；
呈现层 ——强调与用户更紧密的联系，不仅是“功能”的联系，而是“价值”关系的联接。
网络层 ——解决节点间的数据广播、传输与同步问题
##区块链的特征
去中心化
数据不可篡改（哈希码）
开放性
自治性
隐私性
##区块链的分类
公有链：比特币、以太坊（受到最多的关注并具有最广泛的影响力）
联盟链：一般用于企业间联盟组织的数据共享
私有链：一般用于测试及企业内部数据共享
##分布式账本
数据层是区块链技术架构的最底层或者说是最基础的层，最核心的层，是整个区块链工作的“核心”。
分布式账本是整个区块链网络运行的核心信息流，意味着区块链的数据存储是分布式存储的。
区块是在某段时间内区块链网络中的“交易”的打包。（指的是有用户所发出的对区块链中的相关账户状态发生改变的指令集）
区块链指从区块链网络创建以来，网络中用户所发出的所有账户改变指令的全体集合；
状态库指当前网络中所有账户的当前状态的集合，这个状态是之前一区块的状态作为基础，以新区块作为变量，在状态转移函数的作用下生成的。
##账户
以太坊为例：
用户账户：由区块链网络中的用户自行创建并由用户的密钥控制；
合约账户：由用户通过部署智能合约生成，合约账户由合约中的代码控制。
合约账户仅能由所存储的合约代码的逻辑规则来控制。
哈希计算（Hash）
即散列函数，是一种单向密码体制，即它是一个从明文到密文的不可逆的映射，只有加密过程，没有解密过程。
哈希函数可以将任意长度的输入经过变化后得到固定长度的输出，这种单向特征和输出长度固定的特定使得它可以生成信息或数据。
##去中心化和P2P网络
区块链与传统互联网系统进行比较时，去中心化确实是一个非常显著的一个技术特征。
去中心化的技术实现是依赖与区块链的P2P通信机制来达成的。
英特网是一个网状的点对点的通信机制。
网络路由的选择：
位于通信网络的中心交换节点、核心节点附件的节点具有更好的可达性、更低的时延与更高的带宽支持。
互联网中心化平台存在的两大脆弱性特征：
网络安全和数据确权。这是P2P通信能被再次重视的主要原因
。
P2P通信及其协议是实现去中心化网络通信架构的核心技术与关键基础。最早应用于大数据量文件的分布式存储、共享与传输。
P2P通信协议是区块链的基础通信协议，在区块链中，每个区块链既是客户端节点又是服务端节点。
节点越多，数据越安全；存储数据的成本较高，所以用于存储高价值的数据。
P2P通信是区块链与分布式文件系统的基础通信技术，基于P2P通信的区块链与分布式文件系统获得了互联网中心化平台所不具备的新的特性：高安全性和数据确权解决。
区块链加分布式文件系统两者组合，可以开发任意的去中心化应用。
共识机制与激励机制
共识机制主要解决区块链中如何生成一致性的区块问题。
共识机制主要用来解决两个问题：双花、自私挖矿（指每个节点都希望自己来封装区块）
共识机制的核心：如何公平、公正、合理地生成区块、确认区块，并纳入网络中统一的区块链序列中。
##共识机制的种类：
- 工作量证明POW（使用于比特币以及以太坊，有巨大的影响，最著名的机制）难度系数越大，花费时间越多。比特币10分钟出一块。以太坊15秒钟出一块。
优点：公平公正
缺点：费时，能源浪费 - 权益证明机制（POS）没有从根本上解决使用于商业的问题
- 股份授权证明机制（DPOS）可大大地缩小参与验证和记账节点的数量。从而达到秒级的共识验证。
- 验证池（POA机制）
- 实用拜占庭（PBFT机制）
##安全性——如何防止二次挖矿的行为。
扩展性 、性能效率，资源消耗
激励机制是公链系统中激励自由进出的矿工持续为网络提供算力，同时确保网络安全的一个机制。
##智能合约（乌托邦的假设）与去中心化应用
代码开源，无法篡改。
智能合约使区块链真正成为一个底层技术。目前对智能合约的支持：以太坊和超级账本。
智能合约是一段写在区块链上的代码，只要有人违约，代码将自动执行，完成改变。
智能合约是预支付。其作用：1.区块链账本，所有交易数据无法篡改、不可伪造，减少人工对账的出错概率和人力成本；
去中心化应用——DAPP，天然分布式应用，避免单点缺陷。
去中心化应用一定是分布式的。其四个基本特点：开源、内部货币、去中心化的共识机制、无单点故障缺陷。
DAPP中的D具有两方面特征：分布式特征、分权特征。（应用开发者在上线后不能修改数据、考虑成本。）
去中心智能锁作为现实的担保人。
合法性由智能合约确定，而智能合约是无法关停的。
##有价值的区块链应用场景：
1、司法存证
2、供应链管理
3、物流管理
4、投票管理
5、知识产权管理
6、产品追溯
去中心化应用和中心化应用的本质区别，去中心化应用是基于区块链开发的应用，应用逻辑是运行在区块链上的合约，由于区块链的特性保证了其运行逻辑的不可篡改性，而中心化应用诸如淘宝、支付宝、微信等有互联网巨头所控制，应用产生的数据控制权在互联网公司手中，应用代码控制在互联网公司手中，也就是说互联网公司拥有了所
有的权利，包括了数据的使用和交易、业务代码的修改等。
比特币——完全去中心化系统（中本聪）
比特币是一种协议、一种网络、一种分布式新的代名词，是区块链技术的典型和开创性应用.比特币系统依赖于完全透明的数学原理。是一个分布式的点对点的网络系统。
比特币的本质是一堆复杂算法生成的特解.
比特币的关键技术（关键的创新点）：去中心化的点对点网络（比特币协议）、公共的交易账簿（区块链）、去中心化的数学的和确定性的货币发行（分布式挖矿）、去中心化的交易验证系统（交易脚本）。
一个完整的比特币节点软件包括：钱包、矿工、完整区块链、网络路由节点。
比特币节点：都具有全网络的路由功能，参与验证并传播交易及区块信息，发现并维持与对等节点的连接。“全节点”保有一份完整的、最新的区块链数据备份的节点。全节点能够独立自主地校验所有交易，而不需借助任何外部参照。
##以太坊：
影响最大，生态最完整。
以太坊的特征：非对称加解密实现不依赖第三方的点对点可信交互；P2P网络实现用户的自由参与交互服务；共识算法确保全网区块数据的一致性；激励机制激发互联用户的参与热情。
以太坊通过智能合约与虚拟机来支持开放与灵活的各类区块链应用。