区块链技术及其物联网应用.pdf

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1、区块链技术及其物联网应用北京航空航天大学刘建伟教授2018-07-22成都1/3601区块链相关背景02物联网现存问题目录CONTENTS03物联网区块链应用04应用障碍与发展前景2/36区块链相关背景去中心化可追溯性共识机制不可篡改永久记录1.1比特币简介3/36比特币(Bitcoin)是一种利用对等网络和密码技术实现的密码货币系统，包括货币发行与交易，本质上是一个账单广播与管理系统。系统无任何特殊节点，是去中心化的点对点数字交易系统。系统设计上可绕开任何政府或其他第三方机构监管，可保护用户身份隐私。货币不可伪造性与防止双重

2、花费由密码算法与协议保证，交易账单记录不可逆、不可伪造、不可否认、可验证。1.1比特币简介4/36比特币交易记录在区块链上，区块链可看作分布式账本，每个区块就是账本的一页，每页记录若干交易，通过杂凑函数使每一页与前一页相关联，且内容都不可篡改。Hash1Hash2Hash3Hash0Hash1Hash2Alice+100Alice-30Bob-20Bob+100Bob+30Jerry+20Tom+100Tom-10Jerry+100Jerry+10与传统账本相比，区块链将完整的账本分发给每个人，并由所有人共同维护。利用密码算法保障交易的

3、有效性公开可验证，并通过时戳使账本的每一页按时序排列。1.1比特币简介5/36比特币不需要第三方机构，只需将交易单记录在共同维护的账本上即可完成交易商家/商家商家商家消费者数字签名数字签名信用直接背书第三方机构VS交易单支付数字签名数字签名商家/消费者消费者消费者消费者传统支付系统拓扑区块链系统拓扑1.1比特币简介6/36中本聪在密码学论坛中本聪发布了比特程序员Hanyecz花比特币总发行量为上发表了一篇文章：币系统软件的开源费10000比特币向2100万，迄今已发《比特币:一种点对点代码，并发行了第比特币论坛的用户行1600多万,总值

4、电子现金系统》一批50枚比特币购买了两个披萨超过440亿美元2008.10.312009.12010.5.222017.8此文的发表标志着完成名义上的货币价值互联网若隐比特币的诞生，而向实物货币的华丽若现中本聪是何人，仍转身，与现实世界然是一个未解之谜密码学、计算机等产生了实质性联系投资者、投机者、新技术爱好者加入更多技术爱好者、比特币系统，形成用户、商家加入，比特币社区形成比特币生态1.2区块链背景7/36区块链是比特币协议的一部分，是一种共享的分布式数据库，维护一个持续增长、不可篡改的数据记录列表。交易信息被记录在区块中，然后用密码

5、学杂凑函数(Hash)与前一个区块相链接。系统中每个节点上都有完整的数据拷贝，且交易记录都具有时间戳，是可追溯的。前一区块的Hash前一区块的Hash前一区块的Hash交易信息交易信息交易信息区块N区块N+1区块N+21.2区块链背景8/36区块链最主要的应用之一是比特币，可看作是持续增长、不可篡改的分布式账本交易单交易单Transaction输入地址输出地址数字签名输入地址输出地址交易单记录一笔比特币数字签名交易的具体信息，例如付款人收款人的比特币输入地址输出地址地址、付款金额、付款数字签名人数字签名等。交易单发送给网络中的所有人1.

6、2区块链背景9/36区块链最主要的应用之一是比特币，可看作是持续增长、不可篡改的分布式账本区块节点收集当前时间段内（每当前区块的Hash值=hash（A

7、

8、B

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10、C）10分钟）所有验证通过的交交易单通过尝试随机数B使其开头为N个0易单，组成数据块。矿工拼Transaction凑随机数使数据块的Hash值前一区块的Hash值A随机数B满足条件（由N个0开头）当前时段所有交易单求Hash值C交易单记录一笔比特币当前时段产生的交易单1交易的具体信息，例如当前时段产生的交易单2付款人收款人的比特币区块………………地址、付款金额、付款Block人

11、数字签名等。交易单当前时段产生的交易单N发送给网络中的所有人1.2区块链背景10/36区块链最主要的应用之一是比特币，可看作是持续增长、不可篡改的分布式账本节点收集当前时间段内（每交易单10分钟）所有验证通过的交区块链易单，组成数据块。矿工拼TransactionBlockchain凑随机数使数据块的Hash值满足条件（由N个0开头）交易单记录一笔比特币该时间段最先得到满足条件交易的具体信息，例如的人即称作矿工，数据块按付款人收款人的比特币区块唯一顺序加入区块链，该矿地址、付款金额、付款Block工获得12.5个比特币奖励。人数字签名等

12、。交易单全世界比特币只有唯一一条发送给网络中的所有人公共数据链。1.2区块链背景11/36区块区块当前区块的Hash值当前区块的Hash值=hash（A

13、

14、B

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16、C）=hash（A

17、

18、B

19、

20、C）通过尝试随机