區塊鏈中的密碼學應用

A. 區塊鏈是什麼怎麼理解區塊鏈應用呢

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學演算法。
區塊鏈（Blockchain）是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中心化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術。區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。
說說區塊鏈的社會或者經濟意義吧。以前的很多科技，其實都是致力在「生產力」這一塊，比如說人工智慧，它是生產力的一種進步。而區塊鏈，對生產關系有很大的改進，致力的是生產關系。那麼為什麼這么說？
因為所謂的生產關系，其實就是人和人之間、商業夥伴之間，如何做生意。而這些東西，原來都是在人互相之間的認知過程中，並沒有用什麼特別的程序，把它程序化，或者量化。
比如我跟你現在是好朋友，我們就可以做生意，如果有人挑撥我們的關系，我們不是好朋友了，我們就不做生意了，即使我們做生意能夠賺錢，我們也不幹，因為大家互相之間已經沒有任何信任了。
而區塊鏈，它其實是由於數據都經過各方面節點的認證，同時備份，所以我的數據，是盡可能真實且肯定不能篡改的，那麼既然這樣，你相信我的數據，你就可以在此基礎上，做一個程序編程，然後把這些數據，可以用來做什麼樣的商業合同、商業合作的這個「生產關系」，給程序化。這樣大家就相信數據，相信演算法編出來的程序，而由於你相信這個數據，相信這個程序，你就可以在這個程序上去開發各種APP，這些APP就是生產關系，就是到底去做什麼生意。這個就是：區塊鏈其實是對「生產關系」的一種重構。

B. 區塊鏈技術有哪些應用領域

應用領域：金融領域，物聯網和物流領域，公共服務領域，數字版權領域，保險領域，公益領域。

區塊鏈在物聯網和物流領域也可以天然結合。通過區塊鏈可以降低物流成本，追溯物品的生產和運送過程，並且提高供應鏈管理的效率。該領域被認為是區塊鏈一個很有前景的應用方向。

區塊鏈在公共管理、能源、交通等領域都與民眾的生產生活息息相關，但是這些領域的中心化特質也帶來了一些問題，可以用區塊鏈來改造。

區塊鏈技術

該專業培養德智體美勞全面發展，掌握自然科學和人文社科基礎知識、計算機科學基礎理論、區塊鏈技術與應用專業的基礎理論及應用知識，具有區塊鏈軟體開發能力、軟體開發實踐和項目組織的基本能力，具有創新創業意識、競爭和團隊意識及工匠精神，能從事區塊鏈技術設計、管理、服務等工作的高素質高層次技術技能人才。

以上內容參考：網路-區塊鏈技術

C. 區塊鏈技術如何運用到實際場景中

近日，中央網信辦、中央宣傳部、國務院辦公廳等18個部門和單位聯合印發《關於組織申報區塊鏈創新應用試點的通知》（以下簡稱《通知》），宣布將在實體經濟、社會治理、民生服務、金融科技4大類16個領域，組織開展國家區塊鏈創新應用試點行動。
《通知》明確，到2023年年底形成一批可復制、可推廣的區塊鏈創新應用典型案例和做法經驗，進一步發揮區塊鏈在促進數據共享、優化業務流程、降低運營成本、提升協同效率、建設可信體系等方面的作用，助力網路強國、數字中國建設。
區塊鏈作為數字經濟時代的產物。自2019年10月24日，中共中央政治局第十八次集體學習時強調「要把區塊鏈作為核心技術和自主創新的重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展」後，近兩年來，我國區塊鏈產業迎來了飛速發展。
易保全作為國內最早一批將區塊鏈技術成熟應用到各個產業領域的企業，同時也是2018年工信部工業互聯網（唯一區塊鏈）示範項目和2019國家網信辦（首批）區塊鏈備案企業，並在2019年、2020年兩次入選中國區塊鏈技術創新典型企業和獲得2020全球區塊鏈大賽創新應用二等獎，區塊鏈資質和實力備受認可。
易保全從2014年起，就開始深耕區塊鏈的底層技術研發和應用創新，首創「區塊鏈+司法+應用」的模式，推出了電子數據存證領域的「保全鏈」、電子簽約領域的「君子簽」、互聯網司法領域的「仲證寶」、知識產權保護領域的「微版權」等多個知名品牌。
易保全基於區塊鏈底層技術，結合自主發明專利，聯合公證處、司法鑒定所、仲裁委、法院、版權保護中心、工信部等權威機構組建聯盟區塊鏈「保全鏈開放平台」，保障電子數據從一產生就會通過區塊鏈同步存證到20+權威機構節點上，即時固化內容，保障鏈上的每個節點都可以實現數據信息實時互通，存證數據不可篡改。

D. 如何學習區塊鏈技術

1、技術語言

Python和Go這兩門語言是眾多公司招聘都提到的技術語言。需要優先學習。而且這兩種語言在區塊鏈之外的技術方向也有很大的應用。比如Go用在大並發系統的後台構築，Python用於人工智慧系統構築。所以學習這兩門語言是優先考慮的問題。

2、技術框架

掌握Bitcoin、ETH和Hyperledger的一種或多種。BTC就不用說了，底層是C++寫的，大量的貨幣類項目，如萊特幣，dash，門羅，zcash等都使用比特幣的技術進行二次開發。

ETH則是區塊鏈2.0的代表，可以在ETH網路上構建各種各樣的應用類Dapp。現在大量的應用類區塊鏈項目都是使用ETH平台開發的。

Hyperledger fabric則是IBM力推的區塊鏈開發平台，主要用於聯盟鏈的開發，是目前普及度最高的聯盟鏈開發平台。

3、演算法

POW（工作量證明演算法），POS（權益證明演算法），PBFT（拜占庭容錯演算法）等都是區塊鏈中密碼學部分的重要組成，對於這些演算法有充分的了解，有利於你參加區塊鏈項目底層開發時能夠對密碼學的部分有更好的理解。

(4)區塊鏈中的密碼學應用擴展閱讀：

區塊鏈技術就是一種分布式記賬技術，它的特點就是去中心化、公開透明，讓每個人都可以參與資料庫建立，而且每個建立的數據又是不可篡改的，大家都參與了，陌生人之間的信任問題也就解決了。

區塊鏈技術出現了，它是個全民參與的記賬技術，AB之間的交易信息和數據公布於眾，而且是不可篡改的，大家都知道有這個事情的發生，那麼這里就不需要什麼權威的第三方C了，或者說系統里的每一個都是充當了C的角色，這也叫做去中心化。

E. 區塊鏈密碼演算法是怎樣的

區塊鏈作為新興技術受到越來越廣泛的關注，是一種傳統技術在互聯網時代下的新的應用，這其中包括分布式數據存儲技術、共識機制和密碼學等。隨著各種區塊鏈研究聯盟的創建，相關研究得到了越來越多的資金和人員支持。區塊鏈使用的Hash演算法、零知識證明、環簽名等密碼演算法:

Hash演算法

哈希演算法作為區塊鏈基礎技術，Hash函數的本質是將任意長度（有限）的一組數據映射到一組已定義長度的數據流中。若此函數同時滿足：

（1）對任意輸入的一組數據Hash值的計算都特別簡單；

（2）想要找到2個不同的擁有相同Hash值的數據是計算困難的。

滿足上述兩條性質的Hash函數也被稱為加密Hash函數，不引起矛盾的情況下，Hash函數通常指的是加密Hash函數。對於Hash函數，找到使得被稱為一次碰撞。當前流行的Hash函數有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。

比特幣使用的是SHA256，大多區塊鏈系統使用的都是SHA256演算法。所以這里先介紹一下SHA256。

1、 SHA256演算法步驟

STEP1：附加填充比特。對報文進行填充使報文長度與448模512同餘（長度=448mod512），填充的比特數范圍是1到512，填充比特串的最高位為1，其餘位為0。

STEP2：附加長度值。將用64-bit表示的初始報文（填充前）的位長度附加在步驟1的結果後（低位位元組優先）。

STEP3：初始化緩存。使用一個256-bit的緩存來存放該散列函數的中間及最終結果。

STEP4：處理512-bit（16個字）報文分組序列。該演算法使用了六種基本邏輯函數，由64 步迭代運算組成。每步都以256-bit緩存值為輸入，然後更新緩存內容。每步使用一個32-bit 常數值Kt和一個32-bit Wt。其中Wt是分組之後的報文，t=1,2,...,16 。

STEP5：所有的512-bit分組處理完畢後，對於SHA256演算法最後一個分組產生的輸出便是256-bit的報文。

2、環簽名

2001年，Rivest, shamir和Tauman三位密碼學家首次提出了環簽名。是一種簡化的群簽名，只有環成員沒有管理者，不需要環成員間的合作。環簽名方案中簽名者首先選定一個臨時的簽名者集合,集合中包括簽名者。然後簽名者利用自己的私鑰和簽名集合中其他人的公鑰就可以獨立的產生簽名,而無需他人的幫助。簽名者集合中的成員可能並不知道自己被包含在其中。

環簽名方案由以下幾部分構成：

（1）密鑰生成。為環中每個成員產生一個密鑰對(公鑰PKi,私鑰SKi)。

（2）簽名。簽名者用自己的私鑰和任意n個環成員(包括自己)的公鑰為消息m生成簽名a。

（3）簽名驗證。驗證者根據環簽名和消息m,驗證簽名是否為環中成員所簽,如果有效就接收,否則丟棄。

環簽名滿足的性質：

（1）無條件匿名性:攻擊者無法確定簽名是由環中哪個成員生成,即使在獲得環成員私鑰的情況下,概率也不超過1/n。

（2）正確性:簽名必需能被所有其他人驗證。

（3）不可偽造性:環中其他成員不能偽造真實簽名者簽名,外部攻擊者即使在獲得某個有效環簽名的基礎上,也不能為消息m偽造一個簽名。

3、環簽名和群簽名的比較

（1）匿名性。都是一種個體代表群體簽名的體制，驗證者能驗證簽名為群體中某個成員所簽，但並不能知道為哪個成員，以達到簽名者匿名的作用。

（2）可追蹤性。群簽名中，群管理員的存在保證了簽名的可追蹤性。群管理員可以撤銷簽名，揭露真正的簽名者。環簽名本身無法揭示簽名者,除非簽名者本身想暴露或者在簽名中添加額外的信息。提出了一個可驗證的環簽名方案,方案中真實簽名者希望驗證者知道自己的身份,此時真實簽名者可以通過透露自己掌握的秘密信息來證實自己的身份。

（3）管理系統。群簽名由群管理員管理，環簽名不需要管理，簽名者只有選擇一個可能的簽名者集合，獲得其公鑰，然後公布這個集合即可，所有成員平等。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。

F. 區塊鏈的應用特徵有哪些

最近區塊鏈（blockchain）非常火，新聞媒體大量報道，國內眾多巨頭公司紛紛入場布局區塊鏈，把區塊鏈當做互聯網時代的偉大顛覆性創新，都想在區塊鏈上搶占自己的市場商機。那麼區塊鏈究竟是什麼呢？

今天小編簡單介紹下區塊鏈教程。畢竟它也不是很難的東西，核心概念非常簡單，幾句話就能說清楚。希望大家看了後可以理解區塊鏈，還會明白什麼是挖礦，為什麼挖礦越來越難等問題。
區塊鏈，Blockchain，用英文解釋起來比較順，是基於互聯網的一項技術創新，技術含量有限，架構精美。它是互聯網貨幣王者「比特幣」的技術基礎。今天，區塊鏈從幕後走向前台，這是互聯網技術的一個進步，雖然它還不成熟。區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取，所以它是資料庫。
一、區塊鏈特徵
區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性(防偽)和生成下一個區塊。其主要含有以下特徵：
去中心化
由於使用分布式核算和存儲，不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。
開放性
系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的介面查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明。
自治性
區塊鏈採用基於協商一致的規范和協議(比如一套公開透明的演算法)使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對「人」的信任改成了對機器的信任，任何人為的干預不起作用。
信息不可篡改
一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。
匿名性
由於節點之間的交換遵循固定的演算法，其數據交互是無需信任的(區塊鏈中的程序規則會自行判斷活動是否有效)，因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方自己產生信任，對信用的累積非常有幫助。
二、區塊鏈項目都需要挖礦嗎
並非所有的區塊鏈項目都會採用類似於比特幣這樣的「工作量證明」方式，這更多出現在早期的區塊鏈項目中。如果採取其他的證明機制，如「權益證明（Proof of Stake，PoS）」、「股份授權證明機制（Delegate Proof of Stake）」都是不需要採取這樣的挖礦方式。
區塊鏈有哪些種類
目前區塊鏈有三種：
1、公有鏈
任何節點都是向任何人開放的，每個人都可以參與到這個區塊鏈中進行計算，而且任何人都可以下載獲得完整區塊鏈數據（全部賬本）。比特幣就是最典型的公有鏈。
2、私有鏈
有些區塊鏈的應用場景下，並不希望這個系統任何人都可以參與，任何人都可以查看所有數據，只有被許可的節點才可以參與並且查看所有數據，這種區塊鏈結構我們稱為私有鏈。
3、聯盟鏈
聯盟鏈是指有若干機構或組織共同參與管理的區塊鏈，他們各自運行著一個或多個節點，之中的數據只允許系統內不同的機構進行讀取和發送交易，並且共同記錄交易數據。R3組成的銀行區塊鏈聯盟要構建的就是典型的聯盟鏈。
區塊鏈項目中一定需要出現某種幣嗎
不一定。
比特幣本身是作為一種支付系統，所以需要有一個價值度量的工具，必須要有bitcoin出現。此外，為鼓勵更多人貢獻自己的計算機來為系統提供計算，也需要有bitcoin來進行獎勵。
而在一些私有鏈的系統，可以設計專門的資產進行交易，每個節點都必須參與計算，這是每個節點責任也是權利，也不用考慮通過獎勵的方式來鼓勵他們參與。在這樣的系統裡面，就可能不再需要設計某種幣的存在。
三、區塊鏈可以應用在哪些行業
區塊鏈主要的優勢是無需中介參與、過程高效透明且成本很低、數據高度安全。所以，在這三個方面有任意一個需求的行業都有機會使用區塊鏈技術。
四、大數據和區塊鏈有什麼聯系
在大數據中使用區塊鏈技術，大數據的技術生態百花齊放，沒有哪個軟體能解決所有的問題，能解決問題也是在一個范圍內，即使是Spark、Flink等。在強調透明性、安全性的場景下，區塊鏈有其用武之地。在大數據的系統上使用區塊鏈技術，可以使得數據不能被隨意添加、修改和刪除，當然其時間和數據量級是有限度的。以時間、數據量為坐標軸，列出了目前大數據引擎大致擅長處理數據的范圍，區塊鏈可在其中成為一種很好的補充比如，對於存檔的歷史數據，因為它們是不能被修改的，我們可以對大數據作Hash處理，並加上時間戳，存在區塊鏈之上。在未來的某一時刻，當我們需要驗證原始數據地真實性時，可以對對應的數據做同樣的Hash處理，如果得出的答案是相同的，則說明數據是沒有被篡改過的。或者，只對匯總數據和結果做處理，這樣，只需要處理增量數據處理，那麼應對的數據量級和吞吐量級可能是今天的區塊鏈或改善過的系統可以處理的。通過把大數據與區塊鏈相結合，能讓區塊鏈中的數據更有價值，也能讓大數據的預測分析落實為行動，它們都將是數字經濟時代的基石。

G. 區塊鏈能應用在哪些方面

您的問題我已看到，那麼，區塊鏈能應用在哪些方面？下面由小編來為您解答。

答:比特幣是區塊鏈的第一個具體應用。它是在 2008 年由一個人或一群人提出的一篇論文中提出的。比特幣使用區塊鏈來對比特幣進行數字發送，而 BitCoin 的名稱是比特幣，而不需要第三方中間人的干涉。

但比特幣並不是區塊鏈的唯一應用，如下:

1.金融領域：將區塊鏈技術應用在金融行業中，能夠省去第三方中介環節，實現點對點的直接對接，從而在大大降低成本的同時，快速完成交易支付。

2.物聯網和物流領域：區塊鏈在物聯網和物流領域也可以天然結合。通過區塊鏈可以降低物流成本，追溯物品的生產和運送過程，並且提高供應鏈管理的效率。

3.公共服務領域：區塊鏈在公共管理、能源、交通等領域都與民眾的生產生活息息相關，但是這些領域的中心化特質也帶來了一些問題，可以用區塊鏈來改造。

4.數字版權領域：通過區塊鏈技術，可以對作品進行鑒權，證明文字、視頻、音頻等作品的存在，保證權屬的真實、唯一性

5.保險領域：在保險理賠方面，保險機構負責資金歸集、投資、理賠，往往管理和運營成本較高。通過智能合約的應用，既無需投保人申請，也無需保險公司批准，只要觸發理賠條件，實現保單自動理賠。

6.公益領域：區塊鏈上存儲的數據，高可靠且不可篡改，天然適合用在社會公益場景。公益流程中的相關信息，如捐贈項目、募集明細、資金流向、受助人反饋等，均可以存放於區塊鏈上，並且有條件地進行透明公開公示，方便社會監督。

以上僅供您參考，還望您能採納，謝謝！

H. 區塊鏈究竟是什麼呢

區塊鏈究竟是什麼呢？本質上講，區塊鏈是一種分布式、去中心化的網路資料庫系統， 這個系統會讓數據的存儲、更新、維護、操作變得不同。區塊鏈有四項不可缺的核心技術， 分別是：分布式存儲、共識機制、密碼學原理、智能合約。

那麼我們下面就講一講，與傳統數據處理相比，區塊鏈到底有什麼不同，幫助大家了 解區塊鏈是什麼，讓大家對區塊鏈有一個總的認知。

一、區塊鏈中的數據存儲：塊鏈式數據結構

在數據存儲方面，區塊鏈技術利用的是「塊鏈式數據結構」來驗證與存儲數據的。

塊鏈式結構是什麼意思呢？鐵鏈子大家都見過吧，一環套一環那種，那其實，每一環 我們可以看作是一個區塊，很多環節扣在一起就形成了區塊鏈。

這個所謂的「鐵鏈」是如何存儲數據的呢？簡單來講，區塊鏈和普通存儲數據的不同 之處在於：在區塊鏈上，後一個區塊里的數據是包含前一個區塊里的數據的。

以讀書為例：我們平時看書，看完第 1 頁，接著讀第 2 頁、第 3 頁......
那在區塊鏈裡面呢，如果給每個區塊標註上頁碼，那麼第 2 頁的內容是包含第 1 頁的 內容的，第 3 頁的內容包含第 1 頁和第 2 頁的內容......第 10 頁包含了前 9 頁的內容， 就是這樣一個層層嵌套的鏈條，這樣一來，就可以追溯到最本源的數據了，這就是區塊鏈 的可追溯性。

區塊鏈這種「塊鏈式數據結構」使之具備可追溯性，這就天然適用於許多領域，譬如： 食品溯源、葯品溯源等等。這樣一來，毒奶粉、假疫苗、偽劣食品事件出現的概率就會大 大降低，因為一旦出現問題，通過溯源可以清晰知道到底是哪個環節出現問題，問責追償 將會更加清晰。

二、區塊鏈中的數據更新：分布式節點共識演算法

在數據更新方面，區塊鏈技術是利用「分布式節點共識演算法」來生成和更新數據。

每每生成新的區塊（也就是更新數據的時候），都需要通過一種演算法，獲得全網 51% 以上節點的認可才能構成新的區塊。說白了就是投票，超過半數人同意就可以生成，這就 使得區塊鏈上的數據不容篡改。

為什麼這么說呢？我們還是打一個比喻：我們把區塊鏈比作一個賬本，因為都是記錄 數據的嘛，傳統世界裡，記賬權力在於記賬先生，賬本屬於記賬先生一個人的。那麼在區 塊鏈裡面，每一個人都擁有這個賬本，想要更新賬目呢，就要投票，半數人以上贊成才可 以去更新賬目數據。

在這個過程中，我們會涉及到這么幾個名詞：分布式、節點、共識演算法，這幾個名詞 其實非常好理解：

每個人都記賬（也就是人人擁有賬本，賬本分散在每個人手裡），就是所謂的「分布 式」；

大家討論、投票產生的、一致贊同的記賬辦法，就是所謂的「共識演算法」；

每一個參與記賬的人，就是所謂的「節點」。

三、 區塊鏈中的數據維護：密碼學

在數據維護階段，區塊鏈的不同之處就在於：它利用密碼學的方式來保證數據傳輸和 訪問的安全。

區塊鏈中所應用的密碼學原理主要有：哈希演算法、Merkle 哈希樹、橢圓曲線演算法、 Base58。這些原理，其實都是通過一系列復雜的運算以及換算，來保證區塊鏈上數據安全。

四、 區塊鏈中的數據操作：智能合約

智能合約，是由計算機程序定義並自動執行的承諾協議，說白了，就是用代碼執行的 一套交易准則，類似於現在的信用卡自動還款功能，開啟這個功能，你自己什麼都不用管， 到期銀行會自動扣除你欠的錢。

智能合約的突出優勢就是，很大程度上避免了由信任產生的一系列問題。
我們很多人，都遇到過被借錢的事情：朋友手頭緊了跟你借 2000 塊錢，承諾下個月 發了工資還錢，到了下個月他又找別的借口不還，拖來托去這事兒就沒譜了。本來沒多少 錢，還是朋友，雖然你很郁悶，這事也就算了。

那麼，有了智能合約以後，他就不能賴賬了，因為在智能合約上，一旦觸發合約中的 條款，代碼就會自動執行，不管他願不願意，只要他發了工資、賬戶上有了錢，他就得還 你。

總結一下本節內容，區塊鏈中有四項不可缺的核心技術，分別是：分布式存儲、共識 機制、密碼學原理、智能合約。

我們可以這樣理解：分布式存儲對應的是數據存儲這個階段，共識機制對應的是數據 的處理更新這個階段，密碼學對應的是數據安全，智能合約對應的是數據的操作問題。