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区块链账本设计与实现

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书名：区块链原理、设计与应用

作者：杨保华

豆瓣评分：7.2

出版社：机械工业出版社

出版年份：2017-8-21

页数：366

内容简介：

本书由超级账本核心设计和开发者撰写，是区块链开发落地专业指南。由浅入深，系统化介绍超级账本Fabric设计精华、应用开发等。全书分为理论篇和实践篇两大部分；第1~3章介绍区块链技术的由来、核心思想及典型的应用场景；第4~5章重点介绍区块链技术中大量出现的分布式系统技术和密码学安全技术；第6~8章介绍区块链领域的三个典型开源项目：比特币、以太坊以及超级账本；第9~11章以超级账本 Fabric 项目为例，具体讲解了安装部署、配置管理，以及使用 Fabric CA 进行证书管理的实践经验；第12章重点剖析超级账本 Fabric 项目的核心架构设计；第13章介绍区块链应用开发的相关技巧和示例；第14章介绍区块链服务平台的设计与开发，并讲解应用超级账本 Cello 项目构建服务平台的相关知识。本书覆盖了区块链和分布式账本领域的最新技术，可帮助读者深入理解区块链核心原理和典型设计实现，以及高效地开发基于区块链平台的分布式应用。

作者简介：

杨保华

博士，毕业于清华大学。超级账本（Hyperledger）大中华区技术工作组主席，IBM 大中华区Blockchain技术社区首席顾问，资深研究员。曾主持多个大规模系统平台的架构设计和研发实施，是区块链、云计算、大数据等技术的早期研究者和实践者。他热爱开源技术，曾贡献于OpenStack、OpenDaylight 等开源项目，是超级账本Fabric项目的核心设计和开发者，Cello和Fabric-SDK-Py项目的发起人。个人主页为https://yeasy.github.com。

陈昌

毕业于清华大学。纸贵科技 CTO，曾任 IBM 高级研究员。技术方向包括云计算、区块链、机器学习等。他是区块链技术的早期研究和推动者，是超级账本（Hyperledger）项目的核心开发者。他有丰富的区块链应用实践经验，曾负责金融行业区块链解决方案的架构设计和实施，并主导开发了若干区块链服务平台。

2. 区块链毕业设计开题报告

课题研究的背景：

随着现代科技与信息产业的发展，现阶段,第四次工业革命初见端倪,全球即将进入一个以互联网、人工智能等新技术为核心的科技时代,同时,区块链技术应运而生,成为国际众多政府与行业关注的热点对象。区块链技术已经被视为继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后,最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。过去10年,在政府与政策的大力支持下,我国公益慈善事业的发展形势较为乐观。然而随着慈善规模不断发展扩大,我国公益事业逐渐显露了一些弊端。传统的公益事业存在的最大问题是公信力不足,存在慈善组织内部管理不健全、成本高等问题,但目前许多互联网公益服务公司正积极利用区块链这一新技术解决该问题。区块链技术具有去中心化、信息可追溯且不可篡改、公开透明、智能合约等特点,能够弥补传统公益事业中存在的信息不透明、管理效率低等不足, 区块链技术进入公益事业,将为慈善行业带来新的发展契机。

课题研究的主要内容： 本课题主要包括以下三个方面的内容：

[if !supportLists]一、[endif]区块链技术与公益结合会出现的问题并解决。

[if !supportLists]二、[endif]基于区块链技术做一个公益查询网页

[if !supportLists]三、[endif]对该查询系统应用问题及阐述

课题研究的目的：

我国公益规模不断的发展扩大，随之而来我们的弊端也被显露出来，公信力不足，慈善组织缺乏管理，而利用区块链技术可以达到解决这问题的效果。该技术会在捐赠流程中实行数据和行为的全程跟踪，存证，实现公益链的完整公开，使捐赠者进行有效监督，避免了效率低，资金流向明确等缺点，为公益项目控股风险，提升公信力和公益项目的透明度，促进公益项目的发展与进步，增强了人与人的信任。公益性企业根据区块链系统的属性与特点,可以在公益流程中实行数据与行为的全周期跟踪、存证与审计,使公益项目参与各方能够对该项目进行全程跟踪及有效监督, 避免公益中因人为降低效率的缺点,从而为公益项目提供控制风险、判断效果的理性方法, 提升公益事业的透明度,促进公益发展。

  课题研究的意义： 本课题拟在区块链技术的基础上，结合我国公益事业发展实际，做出关于公益事业捐赠的追踪，公开透明的系统。通过对区块链技术和慈善事业业务的深入分析, 我们发现区块链技术对解决公益透明性问题有着天然优势。区块链技术可理解为是一种分布式的记账方式,可记录所有交易信息并确保无法篡改,这就决定了凡需要公正、公平、诚信的地方,区块链都有很大的技术发挥空间。同时,智能合约的加入直接解决了专款专用这一业务难题。

    最终将会实现公民之间信任增强，捐赠渠道速度加快，推动社会捐助事业的发展

二、文献综述 （国内外相关研究现况和发展趋向）

[if !supportLists] (一) [endif] 国外区块链相关产业现状

  中欧在区块链产业政策中逐渐占领全球，欧盟在2018年2月已成立欧洲区块链观察论坛，主要职责包括:政策确定，产学研联动,跨国境BaaS

  (Blockchain as a Service)服务构建，标准开源制定等，组在Horizon2020投入 500万欧作为区块链研发基金(在2018年12月19日前)，预计三年内(2018-2020) 区块链方面投资将达到3.4亿欧元。美国则由于各州之间政策不一，虽然区块链在美国初创企业中仍然是热潮，产业政策推动-直较慢。中东地区以迪湃为首在引|领区块链的潮流，由政府牵头，企业配合以探索区块链的新技术应用。亚太区域日韩也相对活跃，日本以NTT为主,政府背后提供支撑，韩国以金融为切入点探索区块链应用。主义也时刻在威胁着中国社会的各个领域。综观国外主要发达国家新媒体文化的发展现状，总结经验，吸取教训，对中国新媒体文化发展有一定的启示。

[if !supportLists] (二） [endif] 国内新媒体研究现状

     中国国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，区块链与大数据、人工智能、机器深度学习等新技术，成为国家布局重点。中国人民银行印发了《中国金融业信息技术"十三五”发展规划》，明确提出积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究，并组织进行国家数字货币的试点。在2017年10月，工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书》，这是首个落地的区块链官方指导文件。

各地政府，特别是沿海地区纷纷成立区块链实验地、研究院。前，深圳、杭州、广州、贵阳等地政府都在积极建立区块链发展专区,给予特别扶植政策。中广州在2017年12月正式发布广州区块链10条策略,在黄浦区和开发区打造区块链企业技术创新区。深圳在2018年3月由深圳市经济贸易和信息化委员会发布《市经贸信息委关于组织实施深圳市战略性新兴产业新一代信息技术信息安全转型201 8年第二批扶持计划的通知》，区块链在扶持方向之列，这是继广州、贵阳、鸽杭州之后,国内第5个地方政府，出台的关于区块链的扶持政策。

( 三）区块链在开源领域的现状

    超级账本(Hyperledger)

超级账本(Hyperledger)是由Linux基会于2015年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，吸引了包括IBM,英特尔，Fujitsu,UPS,Cisco,华为，Redhat,Oracle,三星，腾讯云，网络金融等众多公司参与，目前已经有超过200家会员单位，Aache基金会创始人BranBehlendorf担任账本项目的执行董事。

  超级账本项目的目标是让成员共同合作，共建开放平台，满足来自多个不同行业的用户案例并简化业务流程。流程账本旗下有多个区块链平台项目，包括BIM贡献的Fabric项目，Intel贡献的Sawtooth项目，以及Iroha,Burrow,Indy等。

区块链在标准领域的发展现状

ITU-T

ITU-T (国际电信联盟标准化组织)于2016至2017年初，SG16 (Study Group)、SG17和SG20分别启动了分布式账本的总体需求、安全,以吸在物联网中的应用研究。成立三个焦点组Focus Group (分布式账本焦点组(FG DLT)、数据处理与管理焦点组(FG DPM) )、法定数字货币焦点组(FG DFC) ), 分别针对区块链与分布式账本技术应用与服务研究,基于区块链建立可信任的物联网和智慧城市数据管理框架，基于数字货币的区块链应用展开标准化工作。华为担任分布式账本焦点组(FG DLT)架构组主席和数据处理与管理焦点组(FGDPM)区块链组主席。

CCSA (中国通信标准化协会)两个委员会分别成立了子组和项目:

CCSA TC10 (物联网技术工作委员会) 2017年10月成立物联网区块链子组:负责区块链技术在物联网及其涵盖的智慧城市、车联网、边缘计算、物联网大数据、物联网行业应用、物流和智能制造等领域的应用研究与标准化，由中国联通技术专家担任组长，华为技术专家担任副组长。  

CCSA TC1 (互联网与应用技术工作委员会)下区块链与大数据工作组完成两个区块链行业标准:《区块链: 第1部分区块链总体技术要求》和《区块链:第2部分评价指标和评测方法》，华为积极参与其中。

JPEG

201 8年2月第78届JPEG会议期间，JPEG委员会组织了关于区块链和分布式账本技术及其对JPEG标准影响的特别会议。考虑到区块链和分布式账本等技术对未来多媒体的潜在影响，委员会决定成立一个特设小组在多媒体环境下探索与区块链技术相关的用例和标准化需求，歧持专注于图像和多媒体应用的标准化工作。

IETF

在2017年6月lETF99会议上成立"Decentralized Internet  Infrastructure ProposedRG

(Research Group),计划研究区块链架构和相应的标准，201 8年IETF在区块链上将可能更多的关注区块链的互联互通的标准的落地发展。

 

三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证

本课题主要研究区块链技术的应用于慈善捐赠的结合采取的研究方法：

1、以文献资料法收集相关理论，以信息检索、筛选等方法收集文献资料及其相关理论，来了区块链技术的现状，掌握区块链去中心化技术。

2、以理论与实际相结合的方法，将该技术与公益事业结合起来。完成对系统的改进。

3、采用对比分析的方法，从国内外两个方面讨论新媒体运营发展现状，以及我国新媒体运营模式发展的现存问题，并展望该技术领域的发展前景。

可行性论证：

1、技术可行性，本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当多的理论基础。通过文献调查，可以了解到实际的、可靠的、有用的信息数据，实际要求的难度不大。

2、经济可行性，本课题的研究，可以通过网络和图书馆查阅文献资料，方便可行，不需要很多的经济消耗，所以，从经济的角度，完全可行。

3、操作可行性，本课题要求对区块链技术与公益的结合特别是追溯这些方面应用，对关于此课题的毕业设计的系统的全面解析，能够通过对既有文献的学习和既有资料文档的研习，利用自己搜集的数据，进行整理和分析，学以致用，完整的完成本次课题。从可操作性的角度来讲，完全可行。

四、预期结果（或预计成果）

1、通过对资料的研究，明确区块链技术的相关概念，熟练运用dapp，制作出网页。

2、通过对分布式应用，制作出可以使大众快速浏览与了解公益进程的系统为我国公益事业进一步发展增加便利。

3、希望我能够从这次论文的撰写的过程中不断学习，不断进步。能够掌握区块链的相关的知识，对自己以后的事业能有所帮助。

3. 区块链的特征是什么

区块链的特征

区块链的四大特征之一：不可篡改

区块链最容易被理解的特性是不可篡改的特性。

不可篡改是基于“区块+链”（block+chain）的独特账本而形成的：存有交易的区块按照时间顺序持续加到链的尾部。要修改一个区块中的数据，就需要重新生成它之后的所有区块。
共识机制的重要作用之一是使得修改大量区块的成本极高，从而几乎是不可能的。以采用工作量证明的区块链网络（比如比特币、以太坊）为例，只有拥有 51% 的算力才可能重新生成所有区块以篡改数据。但是，破坏数据并不符合拥有大算力的玩家的自身利益，这种实用设计增强了区块链上的数据可靠性。
通常，在区块链账本中的交易数据可以视为不能被“修改”，它只能通过被认可的新交易来“修正”。修正的过程会留下痕迹，这也是为什么说区块链是不可篡改的，篡改是指用作伪的手段改动或曲解。
在现在常用的文件和关系型数据中，除非采用特别的设计，否则系统本身是不记录修改痕迹的。区块链账本采用的是与文件、数据库不同的设计，它借鉴的是现实中的账本设计——留存记录痕迹。因此，我们不能不留痕迹地“修改”账本，而只能“修正”账本（见图2）。

图6：比特币在组织上去中心化，在逻辑上集中

在设想未来的组织时，我们心中的理想原型常是比特币的组织：完全去中心化的自治组织。但在实践过程中，为了效率和能够推进，我们又会略微往中心化组织靠拢，最终找到一个合适的平衡点。

现在，在通过以太坊的智能合约创建和发放通证，并以社区或生态方式运行的区块链项目中，不少项目的理想状态是类似于比特币的组织，但实际情况是介于完全的去中心化组织和传统的公司之间。

在讨论区块链的第四个特征去中心自组织时，其实我们已经在从代码的世界往外走，涉及人的组织与协同了。现在，各种讨论和实际探索也揭示了区块链在技术之外的意义：它可能作为基础设施支持人类的生产组织和协同的变革。这正是区块链与互联网是完全同构的又一例证，互联网也不仅仅是一项技术，它改变了人们的组织和协同。

总的来说，以太坊把区块链带入了新的阶段。在讨论以太坊时，如果要总结两个关键词的话，那么这两个关键词分别是智能合约和通证；而如果只能说一个的话，我会选择“通证”。我会更愿意从互联网的历史中找寻它的意义，重复之前的类比：作为价值表示物的通证，它的角色类似于 HTML。在有了 HTML 之后，建什么样的网站完全取决于我们的想象力。

4. 什么是区块链技术，它如何改变商业和金融模式

区块链技术是一种分布式账本技术，它允许多个参与者在一个去中心化的网络上共同维护一个安全、透明和不可篡改的记录。区块链技术最初是为比特币这种数字货币而设计的，但现在已经被广泛应用于许多其他领域。

区块链技术的核心特点包括：

去中心化：区块链没有中央控制机构，数据分布在网络中的各个节点上，这使得它具有去中心化的特点，降低了单点故障的风险。

透明性：区块链上的交易记录对所有参与者都是公开的，任何人都可以查看这些记录。这有助于提高信任度和降低欺诈风险。

不可篡改：一旦交易被记录到区块链上，就无法轻易地进行修改或删除。这保证了数据的完整性和安全性。

智能合约：区块链上的交易可以自动执行，实现“智能合约”，即在满足特定条件时自动执行相应的操作。这有助于简化复杂晌运的业务流程并降低成本。

区块链技术对商业和金融模式产生了深远的影响，主要体现在以下几个方面：

降低成本：区块链技术可以减少中介环节，降低交易成本和运营成本。例如，通过采用区块链进行跨境支付，可以大幅降低汇款费用。

提高效率：区块链技术的自动化和智能合约特性有助于提高业务流程的效率，减少人工干预，降低错误率。

增强信任：区块链技术的透明性和不可篡改性有助于建立可靠的信任体系，降低欺诈风险，为商业活动提供更好的保障。

创新商业模式：区块链技术催生了毁谨好许多新的商业模式，如去中心化金融(DeFi)、数字资产交易、供应链金融等。这些新型商业模式为纤铅现有行业带来了颠覆性的变革。

总之，区块链技术作为一种新兴的技术手段，正逐步改变着商业和金融领域的格局。随着技术的不断发展和应用的深入推广，区块链有望在未来产生更加广泛和深远的影响

5. 区块链技术

背景：比特币诞生之后，发现该技术很先进，才发现了区块链技术。比特币和区块链技术同时被发现。

1.1 比特币诞生的目的：

①货币交易就有记录，即账本；

②中心化机构记账弊端——可篡改；易超发

比特币解决第一个问题：防篡改——hash函数

1.2 hash函数（加密方式）

①作用：将任意长度的字符串，转换成固定长度（sha256）的输出。输出也被称为hash值。

②特点：很难找到两个不同的x和y，使得h(x)=h(y)。

③应用：md5文件加密

1.3 区块链

①定义

区块：将总账本拆分成区块存储

区块链：在每个区块上，增加区块头。其中记录父区块的hash值。通过每个区块存储父区块的hash值，将所有的区块按照顺序连接起来，形成区块链。

②区块链如何防止交易记录被篡改

形成区块链后，篡改任一交易，会导致该交易区块hash值和其子区块中不同，发现篡改。

即使继续篡改子区块头中hash值，会导致子区块hash值和孙区块中不同，发现篡改。

1.4 区块链本质

①比特币和区块链本质：一个人人可见的大账本，只记录交易。

②核心技术：通过密码学hash函数+数据结构，保证账本记录不可篡改。

③核心功能：创造信任。法币依靠政府公信力，比特币依靠技术。

1.5如何交易

①进行交易，需要有账号和密码，对应公钥和私钥

私钥：一串256位的二进制数字，获取不需要申请，甚至不需要电脑，自己抛硬币256次就生成了私钥

地址由私钥转化而成。地址不能反推私钥。

地址即身份，代表了在比特币世界的ID。

一个地址产生之后，只有进入区块链账本，才能被大家知道。

②数字签名技术

签名函数sign（张三的私钥，转账信息：张三转10元给李四） = 本次转账签名

验证韩式verify（张三的地址，转账信息：张三转10元给李四，本次转账签名） = True

张三通过签名函数sign（），使用自己的私钥对本次交易进行签名。

任何人可以通过验证韩式vertify（）,来验证此次签名是否有由持有张三私钥的张三本人发出。是返回true，反之为false。

sign（）和verify（）由密码学保证不被破解。·

③完成交易

张三将转账信息和签名在全网供内部。在账户有余额的前提下，验证签名是true后，即会记录到区块链账本中。一旦记录，张三的账户减少10元，李四增加10元。

支持一对一，一对多，多对已，多对多的交易方式。

比特币世界中，私钥就是一切！！！

1.6中心化记账

①中心化记账优点：

a.不管哪个中心记账，都不用太担心

b.中心化记账，效率高

②中心化记账缺点：

a 拒绝服务攻击

b 厌倦后停止服务

c 中心机构易被攻击。比如破坏服务器、网络，监守自盗、法律终止、政府干预等

历史 上所有有中心化机构的机密货币尝试都失败了。

比特币解决第二个问题：如何去中心化

1.7 去中心化记账

①去中心化：人人都可以记账。每个人都可以保留完整的账本。

任何人都可以下载开源程序，参与P2P网络，监听全世界发送的交易，成为记账节点，参与记账。

②去中心化记账流程

某人发起一笔交易后，向全网广播。

每个记账节点，持续监听、持续全网交易。收到一笔新交易，验证准确性后，将其放入交易池并继续向其它节点传播。

因为网络传播，同一时间不同记账节点的交一次不一定相同。

每隔10分钟，从所有记账节点当中，按照某种方式抽取1名，将其交易池作为下一个区块，并向全网广播。

其它节点根据最新的区块中的交易，删除自己交易池中已经被记录的交易，继续记账，等待下一次被选中。

③去中心化记账特点

每隔10分钟产生一个区块，但不是所有在这10分钟之内的交易都能记录。

获得记账权的记账节点，将得到50个比特币的奖励。每21万个区块（约4年）后，奖励减半。总量约2100万枚，预计2040年开采完。

记录一个区块的奖励，也是比特币唯一的发行方式。

④如何分配记账权：POW（proof of work） 方式

记账几点通过计算一下数学题，来争夺记账权。

找到某随即数，使得一下不等式成立：

除了从0开始遍历随机数碰运气之外，没有其它解法，解题的过程，又叫做挖矿。

谁先解对，谁就得到记账权。

某记账节点率先找到解，即向全网公布。其他节点验证无误之后，在新区块之后重新开始新一轮的计算。这个方式被称为POW。

⑤难度调整

每个区块产生的时间并不是正好10分钟

随着比特币发展，全网算力不算提升。

为了应对算力的变化，每隔2016个区块（大约2周），会加大或者减少难度，使得每个区块产生的平均时间是10分钟。

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6. 区块链是什么，怎么用区块链赚钱

区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。
区块链赚钱的方法如下：
1、炒币，炒币就像炒股，炒币是区块链赚钱门槛最低的一种方式；
2、商贩，区块链是全球性的市场，可以像小商贩一样，从价格低的平台搬到价格高的平台去卖，赚差价；
3、推广赚佣金，区块链的做法是，首先注册交易所账号，生成自己的邀请链接，然后推广，有人通过你的链接注册了交易所并产生交易的话，即可获得佣金；
4、挖矿，比特币中的“挖矿”就是记账的过程；
5、技术支持，给一些团队和企业提供区块链技术支持；
6、开交易网站，收取手续费；
7、开发钱包，钱包是区块链的基础设施，就像区块链的“支付宝”或“微信支付”；
8、做区块链项目或基础设备供应商。

温馨提示：以上解释仅供参考，不作任何建议。入市有风险，投资需谨慎。您在做任何投资之前，应确保自己完全明白该产品的投资性质和所涉及的风险，详细了解和谨慎评估产品后，再自身判断是否参与交易。
应答时间：2020-12-02，最新业务变化请以平安银行官网公布为准。
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https://b.pingan.com.cn/paim/iknow/index.html

7. 区块链原理

区块链是一种技术,但它不是一种单一的技术,而是由多种技术整合的结果,包括密码学、数学、经济学、网络科学等。你可以把它看做是一个分布式共享记账技术,也可以看做是一个数据库,只不过这个数据库是由在这个链上的所有节点共同维护,每个节点都有一份账本,因为所有节点的账本一致,不同节点之间可以互相信任,对数据没有疑问,所以大家都说区块链从技术上实现了信任。详细的专业技术可以咨询一些专业的技术公司，例：金博科技，专注开发区块链相关产品，专业研发团队和完善的售后服务，可以电话咨询。