区块链应用解决方案课件.pptx

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1、区块链应用解决方案2023/6/2 122008年中本聪在论文“比特币：一种点对点的电子支付系统”中正式提出了比特币，支撑比特币的区块链技术是基于密码学椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）和SHA256摘要算法来实现的去中心化的点对点分布式共享账本。区块链是实现加密数字货币的可选技术方案之一，但加密数字货币并不一定采用区块链技术！比特币底层区块链技术有较高技术参考价值。非央行统一发行 匿名性不可控 交易性能差比特币人行、工信部、银监会、证监会、保监会比特币不是由货币当局发行，不具有法偿性与强制性等货币属性，并不是真正意义的货币。比特币是一种特定的虚拟商品，不具有与货币等同的法律地位，不能且不应作

2、为货币在市场上流通使用。区块链 底层技术平台 安全、可控架构 高性能、可扩展人民银行：选择在票据业务场景搭建区块链技术应用原型系统，积极组织各方研究其技术成熟度和业务适配度，验证其在金融行业规模应用的可行性。工信部：区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。中国区块链技术和应用发展白皮书1.区块链与数字货币发展起源2023/6/23从数据的角度来看 区块链是一种几乎不可能被更改的分布式数据库。这里的“分布式”不仅体现为数据的分布式存储，也体现为数据的分布式记录（即由系统参与者共同维护）。从技术的角度来看 区块

3、链并不是一种单一的技术，而是多种技术的整合，这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录、存储和表达的方式。2.区块链基本概念2023/6/242.区块链基本概念比特币是区块链的首个应用 区块链是支撑比特币的底层技术区块链不等于比特币比特币趋冷 区块链趋热包括中国在内的很多国家政府并不支持甚至明令禁止代币交易，比特币等虚拟货币的价格波动剧烈，交易在逐渐降温；而区块链技术的价值正在不断发掘，相关的研究、讨论与应用研发日趋热烈。2018年比特币价格走势 2018年未来网络与区块链论坛在深圳召开中国银联柴洪峰院士就区块链技术的金融应用做主题报告2023/6/25第一代互联网信息互联网 TCP

4、/IP协议让我们进入了信息自由传递的时代，利用互联网技术来更快更好地进行信息传输。区块链则将把我们带入价值高速公路时代，人们能够在互联网上，像传递信息一样方便、快捷、低成本地传递价值。第二代互联网价值互联网 区块链技术促进互联网的变革3.区块链的深远影响2023/6/26区块链技术是使用多中心化共识维护的一个完整、分布式的、不可篡改的账本数据库技术。“两种结构、两种算法、一个合约”五大要素构成区块链。链式账本结构验证与存储数据P2P组网结构多对多活网络两种结构共识算法维护节点间数据一致性密码算法保证数据传输和访问安全两种算法编程和操作数据智能合约一个合约4.区块链的特征2023/6/27区块链

5、一般采用的是基于互联网的P2P（Peer to Peer）架构。所有的节点地位均等，且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，每个节点都需要承担数据存储、网络路由、验证区块数据、传播区块数据等功能。4.区块链的特征4.1 P2P组网结构2023/6/28第50 块本区块摘要值：00005E38上一块摘要值：00006EB0本区块填充数：3D98FEA0交易 1交易 2交易 3415交易 3416第51 块本区块摘要值：00001FBA上一块摘要值：00005E38本区块填充数：45E38A91交易 1交易 2交易 124交易 125第52 块本区块摘要值：00007641上一块摘要值：00001FBA

6、本区块填充数：FE45810F交易 1交易 2交易 945交易 946数据记载在区块文件上，前后区块间通过哈希函数产生关联性4.区块链的特征4.2 链式账本结构2023/6/29区块链大量使用密码学算法，如哈希算法,数字签名,对称/非对称加密算法等。密码学主要有两个功能，一是防止数据被不该知道的人知道，二是让别人可以验证数据是真实的，为区块链数据不可伪造，不可篡改，可公开验证和隐私保护提供了基础保障，是区块链的信任之源，价值之泉。SHA-256 SHA-256RSA RSAAES AESSM2 SM2ECC ECC4.区块链的特征4.3 密码算法2023/6/210共识机制需要挖矿需要代币安全

7、性资源消耗去中心化程度交易确认时间可承载交易量典型应用情况 使用场景POW（工作量证明机制）是 是 高 大 完全 长 少比特币、莱特币、以太坊公有链POS（股权证明机制）是 是 高 一般 完全 短 少点点币、未来币（NXT）公有链DPOS（授权股权证明机制）否 是 高 小 完全 秒级 多比特币（BitShares）联盟链Ripple Consensus（瑞波共识协议）否 是 高 小 不完全 实时 多 Ripple网络 私有链PooL（验证池）否 否 非常高 小 不完全 实时 多 各类私有链 私有链 共识机制是选取记账者的规则，作用是为确认区块链上交易的有效性。共识机制的特性及典型性将其划分为三

8、大类：POW、非POW以及侧链。五种常见共识机制的对比4.区块链的特征2023/6/211 智能合约由尼克萨博提出并定义为“智能合约是一套以数学形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。”智能合约是运行在区块链上的模块化、自动执行的脚本，能够实现数据处理、价值转移、资产管理等一系列功能。智能合约共享账本值 状态交易向合约传入值事件向合约传入信息交易从合约传出值事件从合约传出信息4.区块链的特征4.5 智能合约2023/6/212链式账本结构P2P组网结构智能合约数据不可篡改数据集体维护多中心化决策密码算法共识算法区块链上的数据由于经过密码算法、链式结构的保护，使得对数据的改动

9、可以通过数学算法迅速甄别，能有效防止对数据信息的篡改，同时分布式存储和共识算法保证对单点的修改无效。区块链上的数据、状态信息以及智能合约的执行均是由各记账节点共同参与的。区块链是多方共同参与数据的维护。区块链不是去中心，而是多中心运作。采用区块链技术构建业务网络后，记账协议与账本存储均不再依赖于中心处理方，所有商业行为的业务参与方均可参与协议制定，掌握自己的数据，并基于既定协议平等决策。区块链的五大要素集成后，体现出创新的三大特征4.区块链的特征2023/6/213区块链可分为公有链、联盟链、私有链三类，公有链作为基础层服务促进技术进步，而联盟链、私有链则重在商业应用。公有链（无边界）：任何人

10、都可以参与，容易部署应用程序，全球范围可以访问。联盟链（有限跨主体）：有准入门槛，行业内不同主体间完成清算、结算等业务流程，可设定控制权限，具有较高的可扩展性。私有链（主体内）：主要权限集中运营组织者手中，对企业、政府的内部审计与测试有用。公有链 联盟链 私有链代表案例比特币、以太坊Fabric、Corda、EEA（以太坊联盟）公有链、联盟链私有部署准入控制无 有 有节点个数几百到几千 4到几十 一般十个以下中心化程度去中心化 多中心化 中心化交易速度极其慢 略好 非常快共识算法PoW、PoS、DPoS拜占庭算法（Raft、Paxos、PBFT）Ripple5.区块链的分类2023/6/214

11、现有市场上的区块链技术方案可分为四类：开源项目、商业解决方案、区块链云服务、现有区块链。6.区块链技术方案2023/6/215 区块链的发展主要经过三代阶段，目前处于第二代向第三代迈进的过程 交易速度逐步上升，功能越来越齐全，合规性逐步提升第1代 第2代 第3代分布式账簿部分功能，只处理加密货币全功能,可处理加密货币以外的简单交易系统全功能,可处理法定数字货币以及复杂资产交易系统交易速度极其慢 略好非常快，上万的吞吐量交易开放全世界 全世界 参与方和监管方及时系统不支持 不支持 支持实例比特币 以太坊、Linq 尚在开发网络监管P2P网络很难 P2P网络很难 高速网络符合监管7.区块链的发展史

12、 区块链发展的三代阶段2023/6/216 摩根士丹利的区块链预测曲线 2014-2016:区块链价值的评估阶段：银行以及其他金融基础设施中介机构，共同探讨区块链的机会并评估其对于金融行业的价值。期间，R3和Linux Hyperledger 基金会成立。2016-2018:原型验证（POC）阶段：金融业用特定的资产/业务，如跨境汇款等进行区块链试点 2017-2020:共享基础设施（网络）形成阶段：POC原型得到验证，提供开放接口和账本API给外部用户。通过人工的减少以及基础设施成本分摊降低成本。2021-2025:扩张阶段：更多的金融资产/业务转移到区块链上。2014-2016评估阶段20

13、17-2020共享基础设施形成阶段2018-2020扩张阶段2016-2018原型验证7.区块链的发展史2023/6/217行业应用 区块链技术 底层应用教育区块链制造业身份认证信息共享数据交易科技电力金融医疗环保交通公共管理文体娱乐公共设施农业区块链技术应用广泛，而在新技术融合下区块链的主要应用场景涵盖金融保险、智能制造、智慧环保、能源电力、医疗卫生、文娱教育、智慧城市、社会公益、农业等众多领域。8.区块链应用场景概览2023/6/28.1 金融保险188.1.1 行业现状与痛点 支付结算效率低、成本高：金融机构间对账、清算、结算的成本较高，涉及众多的手工流程，不仅导致用户端和金融机构中后台

14、业务端等产生的支付业务费用高昂，也使得小额支付业务难以开展。123 资产凭证伪造问题：股权、债券、票据、收益凭证、仓单等资产由不同的中介机构托管，提高了资产的交易成本，也容易带来凭证被伪造等问题。保险标的“唯一性”问题：保险标的“唯一性”是保险管理的基础和重点，也是保险承保和理赔定损的难点所在。每年全球艺术品和收藏品的伪造和诈骗行为给保险业带来20多亿美元的损失，传统技术手段难以防范。2023/6/28.1 金融保险198.1.2 新技术融合下区块链带来的改变 降低金融机构间的对账成本及争议解决的成本，显著提高支付业务的处理速度及效率。从全球范围看，未来银行与银行之间对账将不再依赖第三方，而是

15、通过区块链技术实现点对点的支付。123 将资产整合进区块链中，成为链上数字资产，确保资产的真实性与合规性。此外，资产发行可根据需要灵活采用保密或公开的方式进行。借助区块链和物联网技术，可以为解决身份“唯一性”困境提供解决框架和实现路径，确保数据和信息真实可靠，有效溯源，为防范保险欺诈提供有力技术保障。2023/6/28.2 智能制造208.2.1 行业现状与痛点 实时获得制造环节中所有信息的难度大：由于制造设备和信息系统涉及多个厂家，加之中心化的系统主要采用人工或中央电脑控制的方式，信息收集难度大。12 信息互联互通效率低：由于存储订单需求、产能情况、库存水平变化以及突发故障等信息的系统相互独

16、立，且各系统的技术架构、通讯协议、数据存储格式等各不相同，严重影响了互联互通的效率，也制约了智能制造在实际生产制造过程中的应用。实施智能制造，重点任务就是要实现制造企业内部信息系统的纵向集成，以及不同制造企业间基于价值链和信息流的横向集成，从而实现制造的数字化和网络化。2023/6/28.2 智能制造218.2.2 新技术融合下区块链带来的改变 利用区块链和物联网技术，采集和分析在原本孤立的系统中存在的所有传感器和其他部件所产生的信息，并借助大数据分析对后期制造进行预期分析，帮助企业快速有效地建立更为安全的运营机制、更为高效的工作流程和更为优秀的服务。123 有助于提高价值链的透明度、灵活性，

17、并能够更敏捷地应对生产、物流、仓储、营销、销售、售后等环节存在的问题。数据透明化使研发审计、生产制造和流通更为有效，同时也为制造企业降低运营成本、提升良品率和降低制造成本，使企业具有更高的竞争优势。2023/6/28.3 智慧环保228.3.1 行业现状与痛点 废品回收缺乏激励：目前的回收项目，民众往往没有获得合理恰当的激励和奖励，参与积极性普遍较低，推广难度大。123 篡改、伪造环境监测数据时有发生：数据质量是环境监测工作的生命线，环保数据的真实性、综合性、长期性是环境监测最基本的要求。污染排放难以量化：在目前的系统中，每个产品的环境影响都难以确定，其生态足迹也没有被纳入价格考量，消费者缺乏

18、购买绿色产品的动机，企业也没有动力出售这类产品。4 环境公益腐败现象普遍：环境公益机构接受的捐款难以追踪资金流向，官僚、腐败和低效率在慈善领域中普遍存在。2023/6/28.3 智慧环保238.3.2 新技术融合下区块链带来的改变 区块链上的回收项目可以鼓励民众参与，运行回收计划的机构可以选择以加密代币的形式提供经济奖励，换取可回收物品。123 借助区块链和物联网技术追踪和记录重要的环境数据，可以防止公司和政府背弃其环境承诺或误报其进展，减少欺诈和数据伪造现象发生。使用区块链跟踪生产过程中的“三废”和碳排放情况，可以避免数据篡改，并可确定应该收取的排污税和碳税金额。4 区块链技术可以确保环保资

19、金不会在官僚迷宫中消失。融合大数据和人工智能技术，基于区块链的环保公益款项甚至可以根据具体的环境目标自动发布到正确的机构。2023/6/28.4 能源电力248.4.1 行业现状与痛点 能源损耗大：建设大量输配电基础设施的成本和送电的损耗巨大，中心化电站和终端消费者之间的电力传输损耗占比9%以上。123 稳定、可靠性低：现有电网等基础设施存在由于可靠性问题而导致大量人口断电的风险，维护中心化电网的安全运行也需要相当的成本。负载平衡问题：传统中心化电网的用电负载存在明显的峰谷效应，对发电、输电、配电、储电等环节都提出了很高的要求。中心化的供电体系需要为负载平衡付出很多额外的努力。4 能源交易问题

20、：我国已有很多分布式的可再生能源，但面临一些消纳和高效发展问题。例如，安装了太阳能的用户多余的发电无法转让给其他用户，造成能源浪费。2023/6/28.4 能源电力258.4.2 新技术融合下区块链带来的改变 减少损耗，更加安全高效：区块链融合物联网、大数据技术，构建去中心化的实时能源市场连接本地生产者和消费者，减少长程传输需求。以自产能源为基础、以电网调节为补充的去中心化用电模式，不仅更加绿色环保，而且有更高的安全可靠性。123 去中心化的能源交易模式为整个电网的负载平衡提供了更多解决方案：电网方面可以通过经济激励的方式（如：净计量电价机制）调动不同消费者自产能源的总量，从而更好地实现负载平

21、衡。推动电力行业变革：区块链技术会驱动更多分布式电网基础设施。电网越是分布式的，就越是能更可靠、高效地匹配能源供需，包括但不限于发送实时报价信息和减少昂贵的输配电基础设施开支。2023/6/28.5 医疗卫生268.5.1 行业现状与痛点 数据分散，真实性无法保障：不同医疗机构、不同的信息系统形成数据孤岛，难以实现以居民为中心的统一视图；123 数据不完整：如对高血压，糖尿病等常见慢性病人和高危人群的膳食、行为习惯、心理健康等多方面管理和干预的日常健康数据都尚未被数字化，或是零散的分布在智能终端、可穿戴设备厂商的系统中；数据共享难：缺乏数据安全保障、隐私保护以及数据所有权等规范机制，个人和数据

22、拥有者不愿主动开放共享；近年，为解决“看病难、看病贵”难题，各级政府与医疗机构大力提倡医疗信息化与分级诊疗，如电子健康记录和电子病历（EHR/EMR）、其他医疗IT系统（HIT）或基础设施。尽管有这些数字化项目，目前实践中存在三大问题：2023/6/28.5 医疗卫生27 去中心化及时间戳，能够加强医疗信息系统的纠错和容错能力，实现数据防伪溯源。区块链智能合约，有效保护病人隐私。通过代码的开源和非开源结合联盟链、公有链、私有链的选择维护用户数据安全，并生成基于区块链的电子病历、检验报告等。弱中心化的特质将降低中心化架构的高额运维成本。分布式架构等特点有助于医疗信息共享，打破信息孤岛现象。促进各

23、级医院信息交流和医疗协作，推动分级诊疗发展。区块链在卫生医疗物联网的作用8.5.2 新技术融合下区块链带来的改变 2023/6/28.5 医疗卫生28 8.5.3 典型应用分析 基于区块链+物联网的药品防伪2023/6/28.5 医疗卫生29 8.5.3 典型应用分析 基于区块链+物联网的食品安全2023/6/28.6 文娱教育308.6.1 行业现状与痛点123 信用体系不完整：版权及学历等未建立历史数据信息链、数据维度有限，导致政府、企业无法获得完整有效信息，这直接导致创作者及学生等无法便捷、公平地享受应有的服务；个性化服务能力不足：重视约大多数客人的普遍需求，而对个别客人的特殊要求重视不

24、够或估计不足，或个性化服务市场价格较高。版权及所有权纠纷：一些学术性实验、跨校公开课、网络著作权，在网络上往往存在版权纠纷，对学者及创作者缺乏相应的知识产权保护。知识产权、教育水平已成为知识经济市场竞争力的核心要素。伴随着中国消费升级背景，文娱教育成为中产阶级崛起后的天然需求，中国文娱教育市场近年实现了高速发展。但存在以下问题：2023/6/28.7 智慧城市318.7.1 行业现状与痛点 目前全球智慧城市从概念和模型阶段发展到了规划和建设阶段，但仍处于探索期。数据所有权不清晰、交易，授权难度大，各行业领域的有效数据交换与融合成为阻碍城市智慧化推进的重大障碍；基于中心化体系结构的物联网设备管理

25、和维护成本压力大；城市数字化进程中身份服务面临隐私泄露、身份欺诈以及碎片化等问题，给用户、设备和系统均带来极大的挑战。2023/6/28.7 智慧城市 328.7.2 新技术融合下区块链带来的改变 123 促进城市基础设施等的互联互通。结合区块链技术，整合隐含的开放性容许不同项目间的数据流通，实现不同系统，如道路、仓储、停车场等基础设施的互联互通。促进不同部门数据的集成共享。区块链支撑了智慧城市底层数据及业务流程的一些共享层面的问题，包括数据的流通、提升数据质量、数据安全及数据隐私等。提升智慧城市运行效率。基于区块链物联网的数据链条，综合运用大数据、人工智能等智能决策技术，提升政府部门决策的科

26、学性和有效性，促进资源的合理分配，降低智慧城市运行成本，从而提升城市运行效率。2023/6/28.8 农业33 生产规模小而分散，产品质量参差不齐，产品安全性不够，劳动生产率低，用肥用药不规范导致环境污染严重等问题。应用成本和维护成本高、性能差制约农业物联网大面积推广。将区块链分布于整个物联网，将数据实时上传至区块链，打造农产品供应链，并保障数据的真实安全性，实现产品品质溯源。基于区块链上数据，结合大数据及人工智能技术改善种植方案，打通供应端和消费端流通渠道，建立从田间到家庭餐桌的农产品监控体系，优化供应链条及交易信用。新技术融合下智慧农业应用体系8.8.1 行业现状与痛点3.8.2 新技术融合下区块链带来的改变2023/6/2t h a n k s2023/6/2 34