中国银行总行区块链战略内部培训资料.pptx
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1、Wenyan Qin 20190419 北京 (中国银行总行培训),在银行及金融行业的应用,区块链核心技术,0101011100101010101000101010001110101010010110101010111001011100010100101010101110010101010100010,010101110010101010100010101000111010101001011010101011100101110001010010101010111001010101010001010100011,010101110010101010100010101000111010101001
2、0110101010111001011100010100101010101110010101010100010,010101110010101010100010101000111010101001011010101011100101110001010010101010111001010101010001010100011,0101011100101010101000101010001110101010010110101010111001011100010100101010101110010101010100010,0101011100101010101000101010001110101010
3、01011010101011100101110001010010101010111001010101010001010100011,NABF,什么是区块链,Introduction of Blockchain & BitCoin,区块链的核心,understanding of underlying blockchain technologies,区块链做银行业务,Blockchain for banking business,区块链做金融服务,Blockchain for other financial services,区块链做供应链/教育,Using Blockchain for supp
4、ly chain management,内容,自我介绍,覃文延,加拿大比特鹅科技有限公司Bitgoose Inc.创始人高性能比特币, Founder of Bitcoin Payment Performance (BPP) 创始人北美区块链基金会(非盈利)会长,North American Blockchain FoundationEnvestBank汇鑫云场金融科技公司区块链事业部总经理北京光华隆信资产管理公司CTO/区块链研究院副院长加拿大Manulife大型保险美国分公司退休基金数据平台解决方案专家。加拿大蒙特利尔银行Capital Market投行部VaR风控引擎研发。7年IBM T
5、oronto Lab DB2核心引擎研发经验,底层数据库通讯协议开发IBM/SAP联合技术集成中心全球开发技术支持IBM DB2全球化及国际化大型文件自动处理系统中国出入境检验检疫管理系统全国大联通,Wenyan QIN,区块链是什么,IS CHANGING THE WORLD,BlockChain,什么是区块链?,独特的遗传式链状数据结构从本质上保证数据不会被更改。数据块不会被以追溯方式更改以前的时间戳,一旦数据写入不可更改(无论现在发生什么,都不会影响以前发生过的事实)。而且 这样的数据链均匀的分布在点对点的节点网络间。,去中心化,区块链技术可以实现去中心的共识机制。公共账本所记录的事务(
6、transaction)可以通过链上参与节点的多少人投票的方式校验并达成一致共识。,信任机器: 区块链技术是在彼此不信任的节点间建立信任关系的技术。超越数字货币,区块链是让完全没有信任机制的人民不需要通过集权方式的权威中心授权就可以建立信任并能高效协同达成一致。,区块链,区块链本质上是在多个分布式节点间传递账本(价值/数据归属权)信息并通过一定的共识机制(公共/联盟)达成一致性,建立信任关系的技术。,什么是区块链?,区块链底层通过使用哈希指针连接的数据链表。而这个哈希指针是数据加数据本身通过加密产生的特征值在特定的时间产生的唯一的指向下一个链接数据块的。,1,区块链数据块是用哈希值做指针的特殊
7、数据链表,特殊的区块链可以是把哈希指针和时间放在数据块中而把数据块放在以此特征值为指针的侧链上。这样可以提高链式数据操作性能,什么是区块链?,区块链是一种在完全分布式的点对点分网络间存在和传递的分布式账本系统。可以完全实现去中心化。,2,Centralized computing is computing done at a central location, using terminals(Clients) that are attached to and request resource from a centralized Server. C/S model, more secured,
8、 authentication & encryption are easier.,A peer-to-peer (P2P) network in which interconnected nodes (peers) share resources amongst each other without the use of a centralized administrative system. P2P systems pose unique challenges from a computer security perspective.,什么是区块链?,2,区块链是一种在完全分布式的点对点分网
9、络间存在和传递的分布式账本系统。可以完全实现去中心化。,什么是区块链?,区块链是信任机器,是在完全不信任节点间建立信任机制的技术。是价值网络,是传递价值的互联网(Internet Of Value, IOV),3,互联网在节点间传递信息,Blockchain is the trust machine,区块链核心技术原理,区块链核心 数字加密 & 数字货币,区块链核心 数字加密哈希函数,there are no hash functions proven to be collisionresistant. The cryptographic hash functions that we rely
10、 on in practice are just functions for which people have tried really, really hard to find collisions and have not yet succeeded.,The hiding property asserts that if were given the output of the hash function y = H(x) , theres no feasible way to figure out what the input, x , was.,search puzzle , a
11、mathematical problem which requires searching a very large space in order to find the solution,Cryptographic Hash Function,抗密码碰撞,隐蔽性,迷宫遍历,任意长度的任意字符串输入,产生固定长度的输出,可以有效的计算出结果,区块链核心 比特币采用的哈希函数SHA-256,SHA-256 哈希函数. SHA-256 通过 Merkle-Damgard 变换把任意长度的信息/字符转换成多个哈希函数的512个字节的输入值不断迭代加密产生256个字节的加密后的字符串。,区块链核心 哈
12、希指针和数据结构,如果攻击者篡改了区块链上的任何数据,篡改过的数据都无法产生正确的(唯一的)指向下一个数据块的哈希指针。就是篡改者把整个区块链的数据和指针,也因为不知道原始输入密码而无法产生第一个头指针。从而导致网络上所有的节点都会探测到这样的篡改企图。,区块链核心 哈希指针和数据结构Merkle Tree,Merkle树, 所有的数据块按配对存储然后哈希指针存储在树结构上的父节点。父节点的哈希指针又再配对作为输入产生新的哈希指针作为父节点,这样一直到把所有叶节点的数据都能存储在这个树结构里。,区块链核心 哈希指针和数据结构,区块链核心 数字签名,数字签名模式:一个数字签名模式有下面三个算法组
13、成: (sk, pk) := generateKeys( keysize ) 密钥生成函数将任意输入产生一对密钥,私钥sk 被私藏并用来对数据签名。公钥pk 可以分发给所有人拿来做校验用,任何人拿到公钥都可以校验出签名者。 sig := sign( sk , message ) 签名函数用私钥sk和需要签名的数据产生数字签名 isValid := verify( pk , message , sig ) 校验函数用签名者的公钥,签名的数据,签名本身可以校验出签名的真实性。要求:真实的签名一定可以通过校验函数校验 verify ( pk , message , sign ( sk , messa
14、ge ) = true数字签名不可伪造,分布式共识机制- 所有节点同意全网校验过的交易记录,区块链核心技术和原理,区块链 去中心化和分布式共识机制,区块链通过不同的分布式共识协议获得自己特有的去中心化结果,区块链通讯协议实现的去中心化通过如下五个逻辑来实现差异化:,区块链 去中心化和分布式共识机制 常见类型,1,2,3,4,所有人可访问,完全去中心化,任何人任何时间都可以访问系统读数据确认交易并竞争交易记录修改权,Public Chain,Private Chain,Consortium Chain,Permissioned Chain,严格限制的参与节点,指定的组织控制区块数据写权限。高效,
15、高私密性,低成本减少被攻击的可能。很多大型的金融机构偏好这种类型。,由多家机构管理,管理机构运营的多个节点,只有这些特定节点可以有读写交易数据,数据在这些节点间传递,共同记账。,每一个参与节点都必须得到许可,没有许可不可以访问系统。私有链和联盟链属于许可链。许可链上的可以不需要指令牌。,也存在混合链,所有的节点根据情况有不同的许可和权限。(Enterprise Blockchain),区块链 去中心化和分布式共识机制,分布式同时协议: 假设有n个节点每个节点都有一个输入值,有些节点是存在故障或有意进行恶意攻击一个有效的分布式共识机制必须做到:,价值共识是由所有的诚实节点做出的,价值必须是由诚实
16、节点产生,交易记录广播: 如果Alice要支付数字货币给Bob,Alice必须把交易记录向整个点对点分布的比特币网络广播这笔交易. 1. 激励机制 2. 合理的延迟保证随机性,区块链 去中心化和分布式共识机制,比特币共识算法(简化版),假设随机选取的节点不是被攻击的假身份节点。,区块链 去中心化和分布式共识机制,要花掉币必须有所有权产生合法的交易记录。需要篡改持币人的数字签名。只要数字签名模式足够安全,外人无法通过篡改数字签名来盗窃数字资产(比特币),如果Alice收到Bob签名并支付的数字货币而拒绝接受并将认可的数据块写入自己广播出去的区块链中,那Bob只需要稍微等一下,所有诚实的校验过Bo
17、b合法签名和支付的节点广播过来接受的数据块就可以确保支付被记录,广播和接受传递。,同一个币被同时花在两笔不同的交易中的时候只有一个交易记录会被合法写入区块链中。比如如果Alice成功的将已经支付给Bob的货币在支付给自己,那她支付给Bob的交易记录就会通不过校验而添加不到再新一轮追加的数据块中,原支付成为孤链而被摒弃。,为什么比特币共识机制有效?因为它成功的防止了如下几种攻击 :,区块链 去中心化和分布式共识机制,双花企图 (Double Spending attempt.),Alice creates two transactions: one in which she sends Bob
18、Bitcoins, and a second in which she double spends those Bitcoins by sending them to a different address that she controls. As they spend the same Bitcoins, only one of these transactions can be included in the block chain. The arrows are pointers from one block to the previous block that it extends
19、including a hash of that previous block within its own contents. CA is used to denote a coin owned by Alice.,This is what Alices doublespend attempt looks like from Bob the merchants viewpoint. In order to protect himself from this attack, Bob should wait until the transaction with which Alice pays
20、him is included in the block chain and has several confirmations.,区块链核心技术 以太坊,超级账本与智能合约,以太坊Ethereum和超级账本Hyperledger都是是一个开源的区块链底层系统技术构架,就像安卓一样,提供了非常丰富的API和接口,让许多人在上面能够快速开发出各种区块链应用,而以太坊和超级账本很大的特色就是能够实现智能合约。另外还有银行联盟R3(Corda),跨境资产转移Ripple。,区块链为智能合约提供可信执行环境,智能合约为区块链扩展应用。智能合约一旦设立指定后,能够无需中介的参与自动执行,并且没有人可以阻
21、止它的运行。而在以太坊和超级账本上的智能合约,能够控制区块链上各种数字资产进行复杂的操作,以太坊Ethereum和超级账本Hyperledger是一个开源的区块链底层系统,提供各种API和接口快速开发区块链应用,另外还有R3(Corda), Ripple等,区块链核心技术 智能合约,Smart contractsare self-executingcontractswith the terms of the agreement between buyer and seller being directly written into lines of code. The code and the
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