第九章 区块链技术及在供应链管理中的应用教学课件.pptx

第九章 区块链技术及在供应链中的应用
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第一节 区块链的基本概念
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第二节 区块链的技术原理
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第三节 区块链技术在供应链管理中的应用及案例
CONTENTS
第一节 区块链的基本概念
一、什么是区块链
可以链的主要核心技术
（一）P2P网络技术
（二）非对称加密技术
（三）共识机制
（四）智能合约
（五）哈希函数
（一）P2P网络技术
P2P（peer-to-peer）网络技术是区块链技术的重要组成部分，学术界将其译为对等网络技术，是一种在对等节点之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，不同于中心化的网络模式，对等网络中各个节点的地位对等，不存在任何中心化的节点和层次结构，所有节点拥有相同的网络权力，且共享计算资源、软件和信息内容。
P2P网络拓扑结构如图9-2。
图9-2 P2P网络拓扑结构
（二）非对称加密技术
非对称加密技术使用非对称加密的密钥对数据存储和传输进行加密和解密，用于身份验证和数据校验以构建节点间的信任。在非对称加密技术下，加密是一回事，解密是另一回事，因此非对称加密技术的安全度更高，更适用于价值传输过程。
（三）共识机制
区块链共识机制是区块链安全的又一技术保障，用来维护区块链日常运作，促进其交易的正常进行。共识就是 P2P 系统中互不信任的节点通过机制使数据达成一致性，对提案达成一致的过程即为共识算法。
在区块链技术中常用的共识机制有四种，分别是
（1）工作量证明(proof of work, POW)
（2）权益证明(proof of stake, POS)
（3）委任权益证明(delegated proof of stake, DPOS)
（4）拜占庭容错算法(delegated BFT, DBFT)
（四）智能合约
智能合约是指一种计算机协议，这类协议一旦制定和部署就能实现自我执行和自我验证，而且不再需要人为的干预。
智能合约的优点主要有：
（1）高效的实时更新
（2）准确执行
（3）较低人为干预风险
（4）去中心化权威
（5）较低成本
（五）哈希函数
哈希函数是一类数学函数，可以在有限合理的时间内，将任意长度的消息压缩为固定长度的二进制串，其输出值称为哈希值，也称为散列值。
区块链通常并不直接保存原始数据或交易记录，而是保存其哈希函数值，即将原始数据编码为特定长度的由数字和字母组成的字符串后记入区块链，以哈希函数为基础构造的哈希算法常用于实现数据完整性和实体认证，同时也构成多种密码体制和协议的安全保障。
二、区块链的技术架构
核心层
图
9-3 区
块
链
技
术
的
基
础
架
构
区块链技术的基础架构逐渐达成共识一般可以分成六层，分别是：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。如图9-3所示：
（一）数据层
数据层是整个区块链技术的最底层，负责区块链的运作和安全，通过数字化方式采集到的数据进行分布式存储。数据层中交易数据是通过如图9-4、图9-5所示的数据区块及其连接起来的链式结构进行记录并实现可追溯、不可篡改的需求，区块链系统中的任何数据都可以通过这个链式账本来进行追踪。
图9-4 区块结构
图9-5 链式结构图
（二）网络层
网络层负责各节点之间数据的传播和验证，主要包括P2P的组网机制、数据传播和数据验证机制。
（三）共识层
共识层负责区块链点对点模式的有效识别认证。
现有的区块链在共识层有超过十种的共识机制，比较常见的有工作量证明、权益证明、委任权益证明、拜占庭容错等共识机制。
（四）激励层
激励层主要负责鼓励各节点记录信息，包括利用经济手段进行激励的发行机制和分配机制。
（五）合约层
合约层负责规定交易方式的流程细节，封装区块链系统的各类脚本代码、算法以及由此生成的更为复杂的智能合约。
（六）应用层
应用层主要负责实现生活的各类与区块链相关应用场景。未来对于区块链技术的发展都是基于数据层、网络层、共识层、激励层、合约层等的架构基础上，在应用层展开创新应用，将不同经济体交易的横向和纵向推向新的水平，为未知的领域和行业创造可能。
以比特币为例,区块链工作原理具体如下：
（1）节点构造新的交易,并将新的交易向全网进行广播。
（2）接收节点对收到的交易进行检验,判断交易是否合法,若合法,则将交易纳入一个新区块中。
（3）全网所有矿工节点(网络中具有对交易打包和验证能力的节点)对上述区块执行共识算法,选取打包节点。
（4）该节点通过共识算法将其打包的新区块进行全网广播。
（5）其他节点通过校验打包节点的区块,经过数次确认后,将该区块追加到