2021区块链框架 2021区块链发展

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北大青鸟设计培训：组成区块链基础运算功能的组织架构内容？

随着互联网的都不发展，消费者对区块链技术和数字虚拟货币的认知程度也在不断的提高。

今天，我们就一起来了解一下区块链技术的基础运算方法都有哪些结构构成的。

下面java课程就一起来了解一下具体情况吧。

构成计算技术的基本元素是存储、处理和通信。

大型主机、PC、移动设备和云服务都以各自的方式展现这些元素。

各个元素之内还有专门的构件块来分配资源。

本文聚焦于区块链的大框架：介绍区块链中各个计算元素的模块以及各个模块的一些实现案例，偏向概论而非详解。

区块链的组成模块以下是去中心化技术中各个计算元素的构件块：存储：代币存储、数据库、文件系统/blob处理：有状态的业务逻辑、无状态的业务逻辑、高性能计算通信：数据、价值和状态的连接网络存储作为基本计算元素，存储部分包含了以下构件块。

代币存储。

代币是价值的存储媒介(例如资产、证券等)，价值可以是比特币、航空里程或是数字作品的版权。

代币存储系统的主要作用是发放和传输代币(有多种变体)，同时防止多重支付之类的事件发生。

比特币和Zcash是两大“纯净”的、只关注代币本身的系统。

以太坊则开始将代币用于各种服务，以实现其充当全球计算中心的理想。

这些例子中代币被用作运营整个网络架构的内部激励。

还有些代币不是网络用来推动自身运行的内部工具，而是用做更高级别网络的激励，但它们的代币实际上是存储在底层架构中的。

一个例子是像Golem这样的ERC20代币，运行在以太坊网络层上。

另一个例子是Envoke的IP授权代币，运行在IPDB网络层上。

数据库。

数据库专门用来存储结构化的元数据，例如数据表(关系型数据库)、文档存储(例如JSON)、键值存储、时间序列或图数据库。

数据库可以使用SQL这样的查询快速检索数据。

传统的分布式(但中心化)数据库如MongoDB和Cassandra通常会存储数百TB甚至PB级的数据，性能可达到每秒百万次写入。

SQL这样的查询语言是很强大的，因为它将实现与规范区分开来，这样就不会绑定在某个具体的应用上。

SQL已经作为标准应用了数十年，所以同一个数据库系统可以用在很多不同的行业中。

换言之，要在比特币之外讨论一般性，不一定要拿图灵完备性说事。

你只需要一个数据库就够了，这样既简洁又方便扩展。

有些时候图灵完备也是很有用的，我们将在“去中心化处理”一节具体讨论。

BigchainDB是去中心化的数据库软件，是专门的文档存储系统。

它基于MongoDB(或RethinkDB)，继承了后者的查询和扩展逻辑。

但它也具备了区块链的特征，诸如去中心化控制、防篡改和代币支持。

IPDB是BigchainDB的一个受监管的公开实例。

在区块链领域，也可以说IOTA是一个时间序列数据库。

文件系统/blob数据存储。

这些系统以目录和文件的层级结构来存储大文件(电影、音乐、大数据集)。

IPFS和Tahoe-LAFS是去中心化的文件系统，包含去中心化或中心化的blob存储。

FileCoin、Storj、Sia和Tieron是去中心化的blob存储系统，古老而出色的BitTorrent也是如此，虽然后者使用的是p2p体系而非代币。

以太坊Swarm、Dat、Swarm-JS基本上都支持上述两种方式。

数据市场。

这种系统将数据所有者(比如企业)与数据使用者(比如AI创业公司)连接在一起。

它们位于数据库与文件系统的上层，但依旧是核心架构，因为数不清的需要数据的应用(例如AI)都依赖这类服务。

Ocean就是协议和网络的一个例子，可以基于它创建数据市场。

还有一些特定应用的数据市场：EnigmaCatalyst用于加密市场，Datum用于私人数据，DataBrokerDAO则用于物联网数据流。

处理接下来讨论处理这个基本计算元素。

“智能合约”系统，通常指的是以去中心化形式处理数据的系统[3]。

它其实有两个属性完全不同的子集：无状态(组合式)业务逻辑和有状态(顺序式)业务逻辑。

无状态和有状态在复杂性、可验证性等方面差异巨大。

三种去中心化的处理模块是高性能计算(HPC)。

无状态(组合式)业务逻辑。

这是一种任意逻辑，不在内部保留状态。

用电子工程术语来说，它可以理解为组合式数字逻辑电路。

这一逻辑可以表现为真值表、逻辑示意图、或者带条件语句的代码(if/then、and、or、not等判断的组合)。

因为它们没有状态，很容易验证大型无状态智能合约，从而创建大型可验证的安全系统。

N个输入和一个输出需要O(2^N)个计算来验证。

跨账本协议(ILP)包含crypto-conditions(CC)协议，以便清楚地标出组合电路。

CC很好理解，因为它通过IETF成为了互联网标准，而ILP则在各种中心和去中心化的支付网络(例如超过75家银行使用的瑞波)中广泛应用。

CC有很多独立实现的版本，包括JavaScript、Python、Java等。

BigchainDB、瑞波等系统也用CC，用以支持组合式业务逻辑/智能合约。

如何检测区块链智能合约的风险等级高低

随着上海城市数字化转型脚步的加快，区块链技术在政务、金融、物流、司法等众多领域得到深入应用。在应用过程中，不仅催生了新的业务形态和商业模式，也产生了很多安全问题，因而安全监管显得尤为重要。安全测评作为监管重要手段之一，成为很多区块链研发厂商和应用企业的关注热点。本文就大家关心的区块链合规性安全测评谈谈我们做的一点探索和实践。

一、区块链技术测评

区块链技术测评一般分为功能测试、性能测试和安全测评。

1、功能测试

功能测试是对底层区块链系统支持的基础功能的测试，目的是衡量底层区块链系统的能力范围。

区块链功能测试主要依据GB/T 25000.10-2016《系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第10部分：系统与软件质量模型》、GB/T 25000.51-2016《系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第51部分：就绪可用软件产品（RUSP）的质量要求和测试细则》等标准，验证被测软件是否满足相关测试标准要求。

区块链功能测试具体包括组网方式和通信、数据存储和传输、加密模块可用性、共识功能和容错、智能合约功能、系统管理稳定性、链稳定性、隐私保护、互操作能力、账户和交易类型、私钥管理方案、审计管理等模块。

2、性能测试

性能测试是为描述测试对象与性能相关的特征并对其进行评价而实施和执行的一类测试，大多在项目验收测评中，用来验证既定的技术指标是否完成。

区块链性能测试具体包括高并发压力测试场景、尖峰冲击测试场景、长时间稳定运行测试场景、查询测试场景等模块。

3、安全测评

区块链安全测评主要是对账户数据、密码学机制、共识机制、智能合约等进行安全测试和评价。

区块链安全测评的主要依据是《DB31/T 1331-2021区块链技术安全通用要求》。也可根据实际测试需求参考《JR/T 0193-2020区块链技术金融应用评估规则》、《JR/T 0184—2020金融分布式账本技术安全规范》等标准。

区块链安全测评具体包括存储、网络、计算、共识机制、密码学机制、时序机制、个人信息保护、组网机制、智能合约、服务与访问等内容。

二、区块链合规性安全测评

区块链合规性安全测评一般包括“区块链信息服务安全评估”、 “网络安全等级保护测评”和“专项资金项目验收测评”三类。

1、区块链信息服务安全评估

区块链信息服务安全评估主要依据国家互联网信息办公室2019年1月10日发布的《区块链信息服务管理规定》（以下简称“《规定》”）和参考区块链国家标准《区块链信息服务安全规范（征求意见稿）》进行。

《规定》旨在明确区块链信息服务提供者的信息安全管理责任，规范和促进区块链技术及相关服务的健康发展，规避区块链信息服务安全风险，为区块链信息服务的提供、使用、管理等提供有效的法律依据。《规定》第九条指出：区块链信息服务提供者开发上线新产品、新应用、新功能的，应当按照有关规定报国家和省、自治区、直辖市互联网信息办公室进行安全评估。

《区块链信息服务安全规范》是由中国科学院信息工程研究所牵头，浙江大学、中国电子技术标准化研究院、上海市信息安全测评认证中心等单位共同参与编写的一项建设和评估区块链信息服务安全能力的国家标准。《区块链信息服务安全规范》规定了联盟链和私有链的区块链信息服务提供者应满足的安全要求，包括安全技术要求和安全保障要求以及相应的测试评估方法，适用于指导区块链信息服务安全评估和区块链信息服务安全建设。标准提出的安全技术要求、保障要求框架如下：

图1 区块链信息服务安全要求模型

2、网络安全等级保护测评

网络安全等级保护测评的主要依据包括《GB/T 22239-2019网络安全等级保护基本要求》、《GB/T 28448-2019网络安全等级保护测评要求》。

区块链作为一种新兴信息技术，构建的应用系统同样属于等级保护对象，需要按照规定开展等级保护测评。等级保护安全测评通用要求适用于评估区块链的基础设施部分，但目前并没有提出区块链特有的安全要求。因此，区块链安全测评扩展要求还有待进一步探索和研究。

3、专项资金项目验收测评

根据市经信委有关规定，信息化专项资金项目在项目验收时需出具安全测评报告。区块链应用项目的验收测评将依据上海市最新发布的区块链地方标准《DB31/T 1331-2021 区块链技术安全通用要求》开展。

三、区块链安全测评探索与实践

1、标准编制

上海测评中心积极参与区块链标准编制工作。由上海测评中心牵头，苏州同济区块链研究院有限公司、上海七印信息科技有限公司、上海墨珩网络科技有限公司、电信科学技术第一研究所等单位参加编写的区块链地方标准《DB31/T 1331-2021 区块链技术安全通用要求》已于2021年12月正式发布，今年3月1日起正式实施。上海测评中心参与编写的区块链国标《区块链信息服务安全规范》正处于征求意见阶段。

同时，测评中心还参与编写了国家人力资源和社会保障部组织，同济大学牵头编写的区块链工程技术人员初级和中级教材，负责编制“测试区块链系统”章节内容。

2、项目实践

近年来，上海测评中心依据相关技术标准进行了大量的区块链安全测评实践，包括等级保护测评、信息服务安全评估、项目安全测评等。在测评实践中，发现的主要安全问题如下：

表1 区块链主要是安全问题

序号

测评项

问题描述

1

共识算法

共识算法采用Kafka或Raft共识，不支持拜占庭容错，不支持容忍节点恶意行为。

2

上链数据

上链敏感信息未进行加密处理，通过查询接口或区块链浏览器可访问链上所有数据。

3

密码算法

密码算法中使用的随机数不符合GB/T 32915-2016对随机性的要求。

4

节点防护

对于联盟链，未能对节点服务器所在区域配置安全防护措施。

5

通信传输

节点间通信、区块链与上层应用之间通信时，未建立安全的信息传输通道。

6

共识算法

系统部署节点数量较少，有时甚至没有达到共识算法要求的容错数量。

7

智能合约

未对智能合约的运行进行监测，无法及时发现、处置智能合约运行过程中出现的问题。

8

服务与访问

上层应用存在未授权、越权等访问控制缺陷，导致业务错乱、数据泄露。

9

智能合约

智能合约编码不规范，当智能合约出现错误时，不提供智能合约冻结功能。

10

智能合约

智能合约的运行环境没有与外部隔离，存在外部攻击的风险。

3、工具应用

测评中心在组织编制《DB31/T 1331-2021 区块链技术安全通用要求》时，已考虑与等级保护测评的衔接需求。DB31/T 1331中的“基础设施层”安全与等级保护的安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全管理中心等相关要求保持一致，“协议层安全”、“扩展层安全”则更多体现区块链特有的安全保护要求。

测评中心依据DB31/T 1331相关安全要求，正在组织编写区块链测评扩展要求，相关成果将应用于网络安全等级保护测评工具——测评能手。届时，使用“测评能手”软件的测评机构就能准确、规范、高效地开展区块链安全测评，发现区块链安全风险，并提出对应的整改建议

2021年区块链如何发展？

区块链为实体经济发展赋能。伴随区块链技术的发展，其应用场景也更加深入，从商品溯源、司法存证、政务、供应链金融、贸易金融、社会公益拓展到工业管理、能源电力、数据交易、公共资源交易、数字身份、医疗健康等领域。未来，随着区块链技术进一步发展，尤其是在性能、规模、安全性上得到提升，其应用场景也将日渐广泛。

1）区块链行业生命周期。通过对区块链行业的市场增长率、需求增长率、产品品种、竞争者数量、进入壁垒及退出壁垒、技术变革、用户购买行为等研判行业所处的发展阶段；

2）区块链行业市场供需平衡。通过对区块链行业的供给状况、需求状况以及进出口状况研判行业的供需平衡状况，以期掌握行业市场饱和程度；

3）区块链行业竞争格局。通过对区块链行业的供应商的讨价还价能力、购买者的讨价还价能力、潜在竞争者进入的能力、替代品的替代能力、行业内竞争者现在的竞争能力的分析，掌握决定行业利润水平的五种力量；

4）区块链行业经济运行。主要为数据分析，包括区块链行业的竞争企业个数、从业人数、工业总产值、销售产值、出口值、产成品、销售收入、利润总额、资产、负债、行业成长能力、盈利能力、偿债能力、运营能力。

5）区块链行业市场竞争主体企业。包括企业的产品、业务状况（BCG）、财务状况、竞争策略、市场份额、竞争力（swot分析）分析等。

6）投融资及并购分析。包括投融资项目分析、并购分析、投资区域、投资回报、投资结构等。

7）区块链行业市场营销。包括营销理念、营销模式、营销策略、渠道结构、产品策略等。

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

区块链是什么东西？

2021年5月27日，工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室发布了《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》(工信部联信发〔2021〕62号)，文件中对区块链定义如下：

区块链是新一代信息技术的重要组成部分，是分布式网络、加密技术、智能合约等多种技术集成的新型数据库软件，通过数据透明、不易篡改、可追溯，有望解决网络空间的信任和安全问题，推动互联网从传递信息向传递价值变革，重构信息产业体系。

区块链是构建信任的基石，是实现信用传递，价值传递的可信网络。可靠的区块链基础设施，让企业、政府快速、高效的搭建区块链网络及行业应用，实现资金流、物流、信息流的可信快速流动，高效可信协同，助力降低协作成本，提升效率.

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