21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红

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作者：陈晓红任剑余绍黔等

出版社：清华大学出版社

本类榜单：教材

分类：教材 > 研究生/本科/专科教材 > 工学

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图文详情

ISBN：9787302555926
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
开本：其他
页数：280
出版时间：2020-06-01
条形码：9787302555926 ; 978-7-302-55592-6

本书特色

本书鉴于上述情况，充分借鉴**外相关理论研究、技术研发及实践应用成果，填补了**该领域的一定空白，满足相关课程定位及专业人才培养的需求。

内容简介

本书分析了靠前外区块链理论和产业发展现状，对目前主流区块链的架构和核心机理进行了阐释，设计了一种通用区块链系统，介绍了区块链在金融、实体经济领域的应用状况，展示了三个典型的区块链应用案例，并探讨了区块链在技术与监管政策方面的发展趋势。本书在内容阐述上力求简明扼要、深入浅出、通俗易懂，并注重理论与实践相结合、技术与政策相支撑。本书的目标读者为高等院校管理类、信息类、工程类的本科生、研究生以及企*单位的管理、科研、工程技术等人员。

节选

1.3.1.1挖矿能耗比特币和以太坊以及其他多个主流公链均使用工作量证明作为共识算法，同时对取得记账权的节点进行奖励。以比特币为例，其工作量证明使用特定的哈希函数计算一个随机数，为了保证难度，要求结果随机数的前若干位为0。由于过去几年中虚拟货币价格出现了连续强劲上升势头，大量计算资源被投入到挖矿计算之中，并且出现了以比特大陆为代表的行业巨头。如果把全部挖矿的计算能力折算为浮点运算，粗略估算的总体计算能力达到1023FLOPS（Floating Point Operations Per Second），已经达到谷歌计算能力的100万倍，或者全球500强超级计算机总体计算能力的10万倍。如此庞大的计算能力当然以电力消耗作为基础，其总用电量已经超过世界上160多个国家。事实上，2018年Nature Energy的一篇文章指出比特币挖矿的能源损耗超过了黄金、铂金等贵金属，1美元比特币消耗的电能实际上能够开采3.4美元的黄金。然而，挖矿使用的电能对虚拟货币之外的世界全无意义，在全球可持续发展的大背景下尤为刺眼。 1.3.1.2可扩展性无论作为虚拟货币账本还是广义的数据库，区块链上的数据服务均以交易形式完成。由于区块链的分布式特性，交易总是并发产生的。因此，区块链的可扩展性一般指单位时间内能够支撑的*高并发交易个数。一般来说区块链交易的吞吐率可以用每秒交易量（Transactions Per Second，TPS）来表征，其计算方式为 TPS=一个区块内包含的交易数量区块产生时间=一个区块内包含的交易数量共识算法运行的时间+广播并验证的时间也就是说，TPS由数据块的大小、共识算法运行的时间和广播并验证的时间共同决定。值得注意的是，由于区块链采用去中心化方式验证交易，因此必须在多数节点形成共识之后才能完成验证，其后果就是目前的区块链在节点增加的情况下交易速度必然下降。比特币和以太坊在创建之初就优先考虑去中心化和安全性，这一策略一定程度上牺牲了其可扩展性。比特币的吞吐率为337TPS，以太坊略高，但也只有30TPS左右。当前还有一些新诞生的区块链项目选择为了可扩展性而牺牲去中心化程度和安全性，并且尝试以这种策略启动网络，这些“后起之秀”采用的策略的有效性仍有待观察。迄今为止，尚未发现一个能完美结合去中心化、可扩展性和安全性的方案，而这些特性都是建立一个大规模的功能完备的加密货币网络所必需的。 1.3.1.3安全性区块链的交易具有可靠的安全性，因为交易过程中的数据记录会根据时间的顺序进行记录。相应的时间和发生顺序都会记录在每个区块中［7］。这样针对不同的交易都可以进行追踪查询。任何人都不能对其中的数据进行篡改。并且修改的概率小之又小还过于烦琐。因而，对于区块链的信息记录有很高的安全性。由于区块链技术基于去中心的方式运行维护，使得每笔交易都需要通过全网广播对其他节点进行发布，降低了之前存在于中心数据库的篡改风险。当出现数据不一致时，可通过信息的节点数量判断其真伪，即只有至少同时篡改51%的节点数据后，单笔数据才能被篡改。这使得之前篡改单一节点的攻击数据中心方式不再有效。如果要同时篡改半数以上节点，这会对算力与成本有极高的要求，从而能更大概率地保证数据安全［8］。区块链采用了去中心化的共识机制，本身的安全性是比较高的。然而，区块链由网络实现，因此其网络协议的各个层次均有可能受到攻击。例如，Mt.Gox交易所曾因为钱包的安全性漏洞被盗走36亿美元，直接导致交易所破产。更为严重的安全隐患来自于智能合约。由于智能合约是具有图灵完备性的程序，因此其行为更加复杂，而且代码在分布式网络环境上运行时，潜在风险会大大提升。目前的智能合约编程以Solidity语言为主，该语言成熟度相对较低，因此虽然代码由虚拟机执行，但攻击者可以利用溢出等情况侵入宿主电脑。同时，为了支持交易引入了跨合约程序调用等功能，易于遭受重入攻击。典型案例是以太坊上的众筹项目DAO，它在2017年遭到黑客攻击，被盗走当时价值6000万美元的以太币。区块链的智能合约可以写入自动执行的合约条款，有助于多方参与者根据事先约定规则处理交易、结算的事务，从而完成数字资产交割和转移。此外，区块链共识机制和智能合约共同构建了去中心化环境下的数据生成、传输、计算和存储等一系列规则协议，为以数据为载体的数字内容作品和资产价值的安全流动创造了条件。由此，可实现价值转移基础协议，便于交易、消费和流转。 1.3.1.4易用性将区块链等价于比特币，这是目前的误区之一。实际上可通过在算法中内嵌逻辑结构的方式规范交易流程以实现分布式记账。全网广播的模式在一定程度上提高了违约成本，同时也提高了信任度。而由于金融衍生品日渐复杂，其内涵条款逐渐增多。由于托管机构与资产提供方存在着利益关系，托管机构未必能及时反映基础资产价值波动状况。可凭借区块链的可操作性为产权情况和金融资产价格变动设定业务逻辑，这可以保证相关资产的交易合规性得到保证，为投资者实时监控基础资产动向提供便利［9］。智能合约的引入使得区块链在应用领域上升到全新的层次，形成了人类商业行为的一次革命。但智能合约以程序形式体现，对一般用户来说具有一定难度。在传统的线下世界，大多数人都可以看懂合同内容，相当比例的用户则可以在律师指导下或参照模板编写简单合同。智能合约则不然，要求用户必须具备编程能力才能撰写合同，无形中又限制了其应用范围。 1.3.1.5隐私保护在大数据时代，保护数据隐私的重要性不言而喻。目前区块链公链上的数据大体来说是完全开放的。因此，随着区块链应用的不断拓展以及其数据库应用比重的提升，如何在区块链上引入完备的隐私保护机制已经成为亟待解决的问题。区块链的形成使得交易双方实现匿名化。计算机的算法实现了去信任的直接交易模式。区块链交易方法极大地保护了个人隐私，因为交易双方的传递地址都是通过共同的公共地址进行交易的。所有数据公开，任何人都可以共享区块链上的数据。但交易双方的资料并不公开［10］。 [MZ(3]1.3.2区块链技术面临的机遇[MZ)] 针对区块链面临的主要挑战，人工智能（AI）能够为应对其中一些挑战提供新的思路，特别是在智能合约处理和挖矿函数设计上潜力极大，也有人认为AI能够为区块链提供自动治理能力。人工智能为区块链带来如下机遇。