Blockchain: криптовалюты и не только

Июль 30, 2022

Главная
Финансы
Blockchain: криптовалюты и не только

Содержание

2. Банки, транзакции, … Потребность в изменениях Блокчейн. История развития Криптовалюта. Биткоин. Хеш-функция Структура блока. Растущая сложность
3. Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения 3 Как сейчас производятся денежные операции? Централизованная система
4. Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения 4 Альтернатива… Децентрализованная система Все транзакции авторизованы Информация
5. Немного истории 5 31 октября 2008 – Публикация статьи Сатоши Накамото о биткоинах и блокчейне 3
6. Что такое блокчейн? 6 Связанный посредством хеш-значений список Допускается только добавление блоков Новые блоки добавляются в
7. Криптовалюта. Биткоин. Основы 7 На перекрестке: Теории игр Криптографии Сетевого взаимодействия и распределенной передачи данных Экономики
8. Блокчейн как распределенное хранилище транзакций. Криптовалюты 8 Блок содержит список транзакций Информация о блоках распространяется по
9. Выполнение транзакции «на пальцах» 9
10. Хеш-функция – основа блокчейн и биткоин 10 SHA-256 (Secure Hash Algorithm) дайджесты сообщений эмиссия криптовалюты цифровая
11. Структура блока 11 version – версия блока bits — характеристика сложности создания блока nonce — значение,
12. Структура блока. Genesis block 12
13. Структура блока. Дерево Меркла 13 Дерево Меркла — бинарное дерево хешей Сначала считаются хеши всех транзакций
14. Майнинг 14 Задача майнера – быстрее других подобрать nonce путем перебора всех значений, пока hash максимально
15. Структура блока. Difficulty, bits, target,… 15 Рассмотрим блок #414793 Bits = 403014710 = 0x18058436 0x18 –
16. Структура блока. Difficulty, bits, target,… 16 Рассмотрим блок #414793 difficulty = 199,312,067,531.24 или log2(199,312,067,531) + 32
17. Майнинг. Пример создания нового блока 17 Вход: хеш всех транзакций (корень Меркла) + хеш прошлого блока
18. Сложность в наши дни и ее регуляция 18 Зависимость сложности создания блока от времени (2016-2018 г.г.)
19. Алгоритм достижения консенсуса. Проблема Византийских генералов 19 Координированная атака ПОБЕДА Некоординированная атака ПОРАЖЕНИЕ
20. Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Work 20 Proof-of-Work — алгоритм защиты распределенных систем от угроз (DoS-атаки, спам-рассылки и
21. Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake 21 Альтернатива – появилась в криптовалюте PPCoin (PeerCoin) в 2012 г. Идея
22. Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake 22 Плюсы: Для проведения атаки требуются значительные средства, что делает ее нецелесообразной
23. И другие … 23 Proof-of-Activity — гибридная схема, совмещающая PoW и PoS Proof-of-Burn — «сжигание» происходит
24. Майнинг 24 NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti http://jkcrypto.com/coin-to-mine-with-nvidia-gtx-1080-ti/ https://whattomine.com/coins/ AMD Radeon R9 390X 8Gb ПО для
25. Форк в сети 25 Форк (англ. fork — ответвление) — использование исходного кода программного проекта в
26. Другие криптовалюты… 26 https://www.rbc.ru/money/11/12/2017/5a212a1e9a79473b35558cb4
27. Проект Ethereum 27 2013 – зарождение идеи Ethereum Ethereum не только валюта! Платформа для построения систем
28. Ethereum vs Bitcoin 28 Время генерации блока 10 минут 15 секунд Доход за блок в 3
29. Смарт-контракт. Что это? 29 Смарт-контракт — компьютерный алгоритм, предназначенный для заключения и поддержания коммерческих контрактов в
30. Смарт-контракт. Пример 30 Создается исполняемый фрагмент кода Фрагмент кода подписывается приватным ключом Подписанный фрагмент помещается в
31. Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи 31 Страхование
32. Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи 32 Операции с недвижимостью (slock.it)
33. Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи 33 Интернет вещей
34. Применение смарт-контрактов. Реалии 34
35. P.S. Кафедра геоинформатики и информационной безопасности Самарского университета 35
37. Скачать презентацию

Слайд 2

Банки, транзакции, … Потребность в изменениях
Блокчейн. История развития
Криптовалюта. Биткоин. Хеш-функция
Структура

блока. Растущая сложность вычислений
Майнинг. Как зарабатывать на криптовалюте?
Proof-of-Work (Доказательство работы)
Форк
Проект Ethereum
Умные контракты как новое применение blockchain
Что дальше?.. Интернет вещей, распределенные хранилища, …
P.S…

Содержание

Слайд 3

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения
3
Как сейчас производятся денежные

операции?

Централизованная система
Есть 3-и лица, выступающие гарантом выполнения операций
Центробанк хранит всю информацию о транзакциях
Постоянно растущая сложность в обеспечении безопасности такой системы
Транзакции могут быть отменены
Наличие комиссии за проведение операций (даже незначительных)
Время выполнения транзакций достигает нескольких дней
Комиссия за конвертацию валют

Слайд 4

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения
4
Альтернатива…
Децентрализованная система
Все транзакции авторизованы
Информация

о транзакциях доступна всем узлам сети
Незначительное время выполнения транзакций (~10 минут)
Транзакции необратимы (двойная трата денег невозможна)
Отсутствие комиссии за конвертацию валют
Высокая безопасность (каждый участник сети выступает в роли гаранта)

Слайд 5

Немного истории
5
31 октября 2008 – Публикация статьи Сатоши Накамото о биткоинах

и блокчейне
3 января 2009 – Первый созданный блок «Genesis block»
22 мая 2010 – Первая покупка посредством биткоинов (2 пиццы за 10000 биткоинов) в размере 25$ (да-да, тогда он стоил столько☺)
Декабрь 2013 – Виталик Бутерин запускает Ethereum и появляются умные контракты (smart contract)
Май 2016 – Создание Децентрализованной Автономной Организации (ДАО) – рекорд краудфандинга в 150 млн.$
Декабрь 2016 – Анонсирование программы Dubai Blockchain Strategy
Апрель 2017 – Криптовалюты официально признаны в Японии
Январь 2018 – Швейцария начинает сбор налогов посредством биткоинов

Слайд 6

Что такое блокчейн?
6
Связанный посредством хеш-значений список
Допускается только добавление блоков
Новые блоки добавляются

в конец списка
Для изменения блока в цепи потребовалось бы изменить все последующие блоки
Неэффективен в сравнении с реляционными СУБД

Не столько технология (алгоритм), сколько новая парадигма информационного обмена

Слайд 7

Криптовалюта. Биткоин. Основы
7
На перекрестке:
Теории игр
Криптографии
Сетевого взаимодействия и распределенной передачи данных
Экономики

Слайд 8

Блокчейн как распределенное хранилище транзакций. Криптовалюты
8
Блок содержит список транзакций
Информация о блоках

распространяется по всей сети
Распространение производится по P2P протоколу (пиринговая сеть)
Майнер – участник сети, создающий блоки
Майнеры добавляют транзакции в новые блоки
Майнеры выполняют дополнительный объём работ
Все узлы сети могут проверить корректность блоков и транзакций
Достижение консенсуса в сети является одной из важнейших задач

Слайд 9

Выполнение транзакции «на пальцах»
9

Слайд 10

Хеш-функция – основа блокчейн и биткоин
10
SHA-256 (Secure Hash Algorithm)
дайджесты сообщений
эмиссия криптовалюты
цифровая

подпись

Хеш-функция — однонаправленная функция, преобразующая входные данные любой длины в массив байтов фиксированной длины

Асимметричное шифрование
публичный ключ (public key) – ДЛЯ ВСЕХ
приватный ключ (private key) – ДЛЯ СЕБЯ

Слайд 11

Структура блока
11
version – версия блока
bits — характеристика сложности создания блока
nonce —

значение, необходимое для создания блока
prev_block — хеш предыдущего блока
timestamp — дата и время создания блока
merkle_root — хеш всех транзакций в блоке
txn_count, txns — число транзакций в блоке и их список

Слайд 12

Структура блока. Genesis block
12

Слайд 13

Структура блока. Дерево Меркла
13
Дерево Меркла — бинарное дерево хешей
Сначала считаются

хеши всех транзакций в блоке H_A = SHA256(SHA256(A))
считаются хэши от суммы хешей транзакций H_AB = SHA256(SHA256(H_A + H_B))
Точно также считаем хэши от суммы получившихся хешей H_ABCD = SHA256(SHA256(H_AB + H_CD))

Слайд 14

Майнинг
14
Задача майнера – быстрее других подобрать nonce путем перебора всех значений,

пока hash максимально не приблизится к target

Награда за блок + fees от транзакций

Слайд 15

Структура блока. Difficulty, bits, target,…
15
Рассмотрим блок #414793
Bits = 403014710 = 0x18058436
0x18

– экспонента
0x058436 – мантисса
target = 0x058436 * 2^(8 * 0x18 - 3)

difficulty = max_target / target,
max_target = 0x1d00ffff (в формате bits)

target

difficulty

Слайд 16

Структура блока. Difficulty, bits, target,…
16
Рассмотрим блок #414793
difficulty = 199,312,067,531.24
или
log2(199,312,067,531) + 32

= 69.53 бит

Hash = 0000 0000 0000 0000 0530 216a 17ab 1e11 5027 20c7 8497 5dc7 618f 8408 df6f 7c77
17 нулей * 4 бита = 68 бит, 5 = 0101 => +1 бит = 69 бит

Сложность создания блока в GH/s:
2^69.53 / 10 min = 1,420,000,000

Слайд 17

Майнинг. Пример создания нового блока
17
Вход: хеш всех транзакций (корень Меркла) +

хеш прошлого блока
Процесс майнинга – подбор nonce:
Difficulty = 1 – ищем такой хеш, чтобы в начале был «0» (nonce=20)
Difficulty = 2 – ищем такой хеш, чтобы в начале был «00» (nonce=120)
Difficulty = 4 – ищем такой хеш, чтобы в начале был «0000» (nonce=69817)
…
Корень Меркла
+
Хеш прошлого блока
nonce
+
Корень Меркла
+
Хеш прошлого блока

Слайд 18

Сложность в наши дни и ее регуляция
18
Зависимость сложности создания блока
от

времени (2016-2018 г.г.) https://blockchain.info/

Слайд 19

Алгоритм достижения консенсуса. Проблема Византийских генералов
19
Координированная атака ПОБЕДА
Некоординированная атака ПОРАЖЕНИЕ

Слайд 20

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Work
20
Proof-of-Work — алгоритм защиты распределенных систем от угроз

(DoS-атаки, спам-рассылки и т.д.), суть которого сводится к двум основным пунктам:
необходимость выполнения определенной достаточно сложной и длительной задачи;
возможность быстро и легко проверить результат.
C. Dwork, M. Naor «Pricing via Processing, Or, Combatting Junk Mail, Advances in Cryptology», 1992
В 1997 году Адам Бэк запустил проект Hashcash (защита от спама). Задача формулировалась следующим образом: «Найти такое значение x, что хеш SHA(x) содержал бы N старших нулевых бит».
Цель – обеспечить способность узла сети проверить, что блок в цепи создан корректно. По сути – проверка вычисленного Hash

Слайд 21

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake
21
Альтернатива – появилась в криптовалюте PPCoin (PeerCoin) в

2012 г.
Идея – использовать «долю» (stake) в качестве ресурса, который определяет, какой именно узел получает право создания следующего блока.
Поиск хеша аналогичен Proof-of-Work
Сложность распределяется между узлами пропорционально их балансу
Больше шансов создать следующий блок имеет узел с большим балансом
Итого:
небольшие требования к вычислительным ресурсам
не стоит вопрос «потраченных впустую» мощностей

Слайд 22

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake
22
Плюсы:
Для проведения атаки требуются значительные средства, что делает

ее нецелесообразной с финансовой точки зрения
Если в распоряжении атакующего имеется большое количество денег, он сам пострадает от атаки, поскольку это нарушит устойчивость криптовалюты.
Минусы (опасения):
Дает дополнительную мотивацию к накоплению средств в одних руках, что может негативно сказаться на децентрализации сети.
Если образуется небольшая группа, которая соберет у себя достаточно большие средства, она сможет навязывать свои правила работы сети остальным участникам.

Слайд 23

И другие …
23
Proof-of-Activity — гибридная схема, совмещающая PoW и PoS
Proof-of-Burn —

«сжигание» происходит путем отправки монет на такой адрес, с которого гарантированно нельзя их потратить
Proof-of-Capacity — реализация популярной идеи «мегабайты как ресурсы»
Proof-of-Storage – выделенное место используется всеми участниками как совместное облачное хранилище
…

Слайд 24

Майнинг
24
NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti
http://jkcrypto.com/coin-to-mine-with-nvidia-gtx-1080-ti/
https://whattomine.com/coins/
AMD Radeon R9 390X 8Gb
ПО

для майнера:
Bitcoin Mine, BTCMiner, CGMiner, BFGMiner, …

Слайд 25

Форк в сети
25
Форк (англ. fork — ответвление) — использование исходного кода программного

проекта в качестве старта для другого

Цель
увеличение размера блока
увеличение пропускной способности
снижение комиссии
…

Приводит к появлению новых валют
Ethereum, Litecoin, Zcoin, …

На форке можно заработать!

Слайд 26

Другие криптовалюты…
26
https://www.rbc.ru/money/11/12/2017/5a212a1e9a79473b35558cb4

Слайд 27

Проект Ethereum
27
2013 – зарождение идеи Ethereum
Ethereum не только валюта!
Платформа для построения

систем на основе блокчейна:
уникальные сервисы
прозрачны для проведения транзакций любого рода
смарт-контракты
пользователи сами могут создавать свою валюту
гибкость платформы
оперативное выполнение операций (20-30 секунд)
высокая продуктивность майнинга

2016 – форк Ethereum, появление Ethereum Classic

Слайд 28

Ethereum vs Bitcoin
28
Время генерации блока
10 минут
15 секунд
Доход за блок
в 3

раза каждые 4 года

Неизменен

Майнинг

Большие вычислительные ресурсы (нужен пул)

Можно добывать самостоятельно (пул не нужен)

Распределение средств

Большая часть у создателей

Половина будет добыта через 5 лет

Код системы

–

Математическая модель системы

Слайд 29

Смарт-контракт. Что это?
29
Смарт-контракт — компьютерный алгоритм, предназначенный для заключения и поддержания

коммерческих контрактов в технологии блокчейн.

Смарт-контракты содержат:
информацию об обязательствах сторон
информацию о санкциях за их нарушение
автоматически обеспечивают выполнение всех условий договора

Слайд 30

Смарт-контракт. Пример
30
Создается исполняемый фрагмент кода
Фрагмент кода подписывается приватным ключом
Подписанный фрагмент помещается

в блок
У контракта появляется внешний адрес
Пользователь может обратиться по адресу к контракту и вызвать его метод
Контракт исполняется при соблюдении заложенных в него условий

pragma solidity ^0.4.0;
contract Counter {
int private count = 0;
function incrementCounter() public {
count += 1;
}
function decrementCounter() public {
count -= 1;
}
function getCount() public constant returns (int) {
return count;
}
}

Слайд 31

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
31
Страхование

Слайд 32

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
32
Операции с недвижимостью (slock.it)

Слайд 33

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
33
Интернет вещей

Слайд 34

Применение смарт-контрактов. Реалии
34

Слайд 35

Blockchain: криптовалюты и не только

Содержание

Банки, транзакции, … Потребность в изменениях Блокчейн. История развитияКриптовалюта. Биткоин. Хеш-функцияСтруктура

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения3Как сейчас производятся денежные

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения4Альтернатива…Децентрализованная системаВсе транзакции авторизованыИнформация

Немного истории531 октября 2008 – Публикация статьи Сатоши Накамото о биткоинах

Что такое блокчейн?6Связанный посредством хеш-значений списокДопускается только добавление блоковНовые блоки добавляются

Криптовалюта. Биткоин. Основы7На перекрестке:Теории игрКриптографииСетевого взаимодействия и распределенной передачи данныхЭкономики

Блокчейн как распределенное хранилище транзакций. Криптовалюты8Блок содержит список транзакцийИнформация о блоках

Выполнение транзакции «на пальцах»9

Хеш-функция – основа блокчейн и биткоин10SHA-256 (Secure Hash Algorithm)дайджесты сообщенийэмиссия криптовалютыцифровая

Структура блока11version – версия блока bits — характеристика сложности создания блокаnonce —

Структура блока. Genesis block12

Структура блока. Дерево Меркла13Дерево Меркла — бинарное дерево хешей Сначала считаются

Майнинг14Задача майнера – быстрее других подобрать nonce путем перебора всех значений,

Структура блока. Difficulty, bits, target,…15Рассмотрим блок #414793Bits = 403014710 = 0x180584360x18

Структура блока. Difficulty, bits, target,…16Рассмотрим блок #414793difficulty = 199,312,067,531.24илиlog2(199,312,067,531) + 32

Майнинг. Пример создания нового блока17Вход: хеш всех транзакций (корень Меркла) +

Сложность в наши дни и ее регуляция18Зависимость сложности создания блока от

Алгоритм достижения консенсуса. Проблема Византийских генералов19Координированная атака ПОБЕДАНекоординированная атака ПОРАЖЕНИЕ

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Work20Proof-of-Work — алгоритм защиты распределенных систем от угроз

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake21Альтернатива – появилась в криптовалюте PPCoin (PeerCoin) в

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake22Плюсы:Для проведения атаки требуются значительные средства, что делает

И другие …23Proof-of-Activity — гибридная схема, совмещающая PoW и PoSProof-of-Burn —

Майнинг24NVIDIA GeForce GTX 1080 Tihttp://jkcrypto.com/coin-to-mine-with-nvidia-gtx-1080-ti/ https://whattomine.com/coins/ AMD Radeon R9 390X 8GbПО

Форк в сети25Форк (англ. fork — ответвление) — использование исходного кода программного

Другие криптовалюты…26https://www.rbc.ru/money/11/12/2017/5a212a1e9a79473b35558cb4

Проект Ethereum272013 – зарождение идеи EthereumEthereum не только валюта!Платформа для построения

Ethereum vs Bitcoin28Время генерации блока10 минут15 секундДоход за блок в 3

Смарт-контракт. Что это?29Смарт-контракт — компьютерный алгоритм, предназначенный для заключения и поддержания

Смарт-контракт. Пример30Создается исполняемый фрагмент кодаФрагмент кода подписывается приватным ключомПодписанный фрагмент помещается

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи31Страхование

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи32Операции с недвижимостью (slock.it)

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи33Интернет вещей

Применение смарт-контрактов. Реалии34

P.S.Кафедра геоинформатики и информационной безопасности Самарского университета35

Похожие презентации

Банки, транзакции, … Потребность в изменениях
Блокчейн. История развития
Криптовалюта. Биткоин. Хеш-функция
Структура

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения
3
Как сейчас производятся денежные

Банки, транзакции. Существующие проблемы и пути их решения
4
Альтернатива…
Децентрализованная система
Все транзакции авторизованы
Информация

Немного истории
5
31 октября 2008 – Публикация статьи Сатоши Накамото о биткоинах

Что такое блокчейн?
6
Связанный посредством хеш-значений список
Допускается только добавление блоков
Новые блоки добавляются

Криптовалюта. Биткоин. Основы
7
На перекрестке:
Теории игр
Криптографии
Сетевого взаимодействия и распределенной передачи данных
Экономики

Блокчейн как распределенное хранилище транзакций. Криптовалюты
8
Блок содержит список транзакций
Информация о блоках

Выполнение транзакции «на пальцах»
9

Хеш-функция – основа блокчейн и биткоин
10
SHA-256 (Secure Hash Algorithm)
дайджесты сообщений
эмиссия криптовалюты
цифровая

Структура блока
11
version – версия блока
bits — характеристика сложности создания блока
nonce —

Структура блока. Genesis block
12

Структура блока. Дерево Меркла
13
Дерево Меркла — бинарное дерево хешей
Сначала считаются

Майнинг
14
Задача майнера – быстрее других подобрать nonce путем перебора всех значений,

Структура блока. Difficulty, bits, target,…
15
Рассмотрим блок #414793
Bits = 403014710 = 0x18058436
0x18

Структура блока. Difficulty, bits, target,…
16
Рассмотрим блок #414793
difficulty = 199,312,067,531.24
или
log2(199,312,067,531) + 32

Майнинг. Пример создания нового блока
17
Вход: хеш всех транзакций (корень Меркла) +

Сложность в наши дни и ее регуляция
18
Зависимость сложности создания блока
от

Алгоритм достижения консенсуса. Проблема Византийских генералов
19
Координированная атака ПОБЕДА
Некоординированная атака ПОРАЖЕНИЕ

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Work
20
Proof-of-Work — алгоритм защиты распределенных систем от угроз

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake
21
Альтернатива – появилась в криптовалюте PPCoin (PeerCoin) в

Алгоритм достижения консенсуса. Proof-of-Stake
22
Плюсы:
Для проведения атаки требуются значительные средства, что делает

И другие …
23
Proof-of-Activity — гибридная схема, совмещающая PoW и PoS
Proof-of-Burn —

Майнинг
24
NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti
http://jkcrypto.com/coin-to-mine-with-nvidia-gtx-1080-ti/
https://whattomine.com/coins/
AMD Radeon R9 390X 8Gb
ПО

Форк в сети
25
Форк (англ. fork — ответвление) — использование исходного кода программного

Другие криптовалюты…
26
https://www.rbc.ru/money/11/12/2017/5a212a1e9a79473b35558cb4

Проект Ethereum
27
2013 – зарождение идеи Ethereum
Ethereum не только валюта!
Платформа для построения

Ethereum vs Bitcoin
28
Время генерации блока
10 минут
15 секунд
Доход за блок
в 3

Смарт-контракт. Что это?
29
Смарт-контракт — компьютерный алгоритм, предназначенный для заключения и поддержания

Смарт-контракт. Пример
30
Создается исполняемый фрагмент кода
Фрагмент кода подписывается приватным ключом
Подписанный фрагмент помещается

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
31
Страхование

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
32
Операции с недвижимостью (slock.it)

Применение смарт-контрактов. Бизнес-идеи
33
Интернет вещей

Применение смарт-контрактов. Реалии
34

P.S.
Кафедра геоинформатики и информационной безопасности Самарского университета
35