0 Comprensión básica del conocimiento relacionado con la tecnología blockchain (sin código, texto sin formato)

一、区块链基础知识

区块链的定义和起源
区块链的组成部分：区块、节点、链
区块链的工作原理
区块链的分类
二、区块链技术的核心原理

加密与解密：公钥加密、哈希算法；数字签名
分布式数据库： P2P网络、共识机制（PoW、PoS、DPoS）、共享账本技术
三、区块链应用场景

区块链在金融行业的应用
区块链在电子商务行业的应用
区块链在医疗行业的应用
区块链在政府和公共事业领域的应用
四、智能合约

智能合约的定义
智能合约的使用场景
智能合约的编程语言及框架
五、私有链与公共链

区块链的公有链和私有链
企业如何构建自己的私有链
明确公有链与私有链的优劣
六、区块链的未来

区块链技术的发展趋势
区块链在未来的应用领域
区块链的挑战和解决方案

fondo de aprendizaje

Se dice que una nueva empresa que ingresa a un proyecto médico está en la cadena de bloques.
Mi comprensión personal de la cadena de bloques se limita a Bitcoin y similares ( fz ilegal ), etc.
Empiece a entender la cadena de bloques desde 0 con una mancha de ojos.

Conceptos básicos de la cadena de bloques

Blockchain es una nueva tecnología basada en bases de datos distribuidas, y su característica más importante es la descentralización. Utiliza criptografía, funciones hash, mecanismos de consenso y otras tecnologías para dispersar y almacenar los datos de múltiples nodos en diferentes nodos, lo que garantiza la seguridad, la transparencia y las capacidades antiataques del sistema blockchain.

Los componentes de la cadena de bloques incluyen principalmente tres partes: bloques, nodos y cadenas. Entre ellos, un bloque es la unidad básica de almacenamiento de datos, y cada bloque contiene uno o más registros de transacciones de datos e información relacionada; los nodos se refieren a varios dispositivos conectados a la red blockchain, que pueden ser computadoras personales, teléfonos móviles, servidores, etc. Equipo: cadena se refiere a la estructura de cadena formada al conectar todos los bloques en orden cronológico.

El principio de funcionamiento de la cadena de bloques se basa en el mecanismo de consenso (es decir, el mecanismo para llegar a un acuerdo común entre los nodos), que puede garantizar la seguridad y la fiabilidad de la cadena de bloques. Los mecanismos de consenso comunes incluyen Prueba de trabajo (PoW), Prueba de participación (PoS), Prueba delegada de participación (DPoS), etc.

Blockchain se puede aplicar a varias industrias en función de sus características que son difíciles de manipular. En la actualidad, esta tecnología ha sido ampliamente utilizada en finanzas, cadena de suministro, inversión, atención médica y otros campos, con el objetivo de brindar soluciones más seguras, eficientes, transparentes y rastreables.

En resumen, blockchain es una tecnología descentralizada, segura, transparente y resistente a ataques, compuesta por bloques, nodos, cadenas, etc., utiliza un mecanismo de consenso para garantizar su seguridad y confiabilidad, y se puede aplicar en diversas industrias.

Definición y Origen de Blockchain

Definición de cadena de bloques

Blockchain se puede definir como una tecnología de contabilidad distribuida descentralizada, segura, transparente, confiable e inviolable. Su propósito es realizar el intercambio confiable de datos, de modo que los participantes puedan confiar entre sí para realizar la transferencia y gestión de valor.

El origen de la cadena de bloques

El origen de blockchain se remonta a 2008, cuando Satoshi Nakamoto, el inventor de Bitcoin, propuso por primera vez el concepto de blockchain en su artículo "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System". Bitcoin es la primera aplicación de la tecnología blockchain, y la tecnología blockchain también es una parte importante de Bitcoin. La cadena de bloques resuelve el problema de la confianza en el sistema financiero tradicional a través de la descentralización y brinda la posibilidad de descentralizar el sistema financiero.

El desarrollo de la tecnología blockchain también ha atraído una gran atención.Además de Bitcoin, hay muchos otros casos de aplicación de blockchain, que gradualmente se adaptan y afectan los campos de las finanzas, la logística, la atención médica, la política y la sociedad, y promueven la transformación y el desarrollo. de la sociedad se ha convertido en un campo técnico muy importante en la era digital.

Los componentes de una cadena de bloques: bloques, nodos, cadenas

Los componentes de la cadena de bloques incluyen principalmente tres partes: bloques, nodos y cadenas. Las siguientes son sus introducciones específicas:

bloquear

Bloque: el bloque es la unidad básica de almacenamiento de datos en el sistema blockchain . Cada bloque contiene uno o más registros de transacciones de datos, así como otra información relacionada con estas transacciones, como la marca de tiempo, el número aleatorio (Nonce), el valor Hash del bloque anterior, etc. El tamaño de cada bloque es fijo y, una vez creado, no se puede modificar. Se forma un identificador único (Hash) a través de un algoritmo hash y se vincula al bloque anterior para formar una estructura de cadena en constante crecimiento.

nodo

Nodo: Un nodo se refiere a cada dispositivo conectado a la red blockchain , pueden ser computadoras personales, teléfonos móviles, servidores y otros dispositivos. Cada nodo tiene datos de cadena de bloques completos y cualquier nodo puede obtener toda la información de bloque de otros nodos . Los nodos se comunican entre sí a través de una red P2P (peer-to-peer) para realizar operaciones como la verificación de transacciones y la selección de mecanismos de consenso.

cadena

Cadena: Blockchain es una estructura de cadena compuesta por muchos bloques , lo que garantiza la seguridad y la coherencia de los datos en la cadena a través de un algoritmo hash y un mecanismo de consenso. Cada bloque contiene un valor pre-hash, es decir, el valor Hash del bloque anterior.Al vincular estos bloques a su vez, se forma una cadena de bloques en constante expansión.

Resumir

En resumen, los bloques, los nodos y las cadenas son tres componentes importantes de la tecnología de cadena de bloques. A través de su cooperación mutua, se garantiza la seguridad, la eficiencia, la confiabilidad y la no manipulación de todo el sistema de cadena de bloques.

Cómo funciona la cadena de bloques

El principio de funcionamiento de blockchain se puede resumir simplemente como almacenamiento, transmisión, consenso y verificación de datos en una base de datos distribuida. En concreto, incluye principalmente los siguientes pasos:

almacenamiento de datos

Almacenamiento de datos: cada nodo de la cadena de bloques almacena una copia completa de la cadena de bloques, y los datos que contiene se almacenan y comparten de manera distribuida, lo que garantiza la seguridad y solidez de los datos del sistema completo.

transmisión de datos

Transmisión de datos: los nodos transmiten datos a través de una red P2P (peer-to-peer), y cada nodo utiliza diferentes algoritmos y protocolos para garantizar la confiabilidad y seguridad de la transmisión de datos.

mecanismo de consenso

Mecanismo de consenso: cuando hay varios nodos que envían transacciones al mismo tiempo, el sistema de cadena de bloques debe garantizar la validez y legitimidad de las transacciones de todo el sistema. A través de la operación de varios mecanismos de consenso, como prueba de carga de trabajo, prueba de equidad, autorización de acciones, etc., el sistema selecciona una transacción válida de varias transacciones enviadas y la escribe en el bloque.

verificación de datos

Verificación de datos: en el proceso de generación de bloques, la transacción debe verificarse primero para garantizar la autenticidad y validez de la transacción. Luego, las transacciones se empaquetan y comprimen, y se agregan al bloque. Después de que se genera el bloque, la marca de tiempo y el valor Hash del bloque deben escribirse en el bloque para garantizar la continuidad y la consistencia de la cadena de bloques y, finalmente, todos los nodos verificarán y confirmarán conjuntamente el bloque.

Principios básicos de la tecnología Blockchain

Cifrado y descifrado: cifrado de clave pública, algoritmo hash, firma digital

En la tecnología blockchain, las tecnologías relacionadas con el cifrado y descifrado incluyen principalmente el cifrado de clave pública, el algoritmo hash y la firma digital. Las siguientes son sus introducciones específicas:

Cifrado de clave pública: El cifrado de clave pública (Public Key Cryptography) es un método de cifrado basado en claves públicas y privadas, que utiliza diferentes claves para cifrar y descifrar texto sin formato. La clave pública es pública, está disponible para cualquier persona y se utiliza para cifrar datos. La clave privada se mantiene en secreto y solo el propietario correspondiente puede usarla para descifrar los datos. En la cadena de bloques, la tecnología de cifrado de clave pública se usa generalmente para la transmisión segura de datos y la protección de la privacidad.

Algoritmo hash: El algoritmo hash (Algoritmo Hash) es un algoritmo que convierte un mensaje de cualquier longitud en una salida de longitud fija.Se caracteriza por la irreversibilidad, es decir, el mensaje original no se puede restaurar a través del valor hash. El algoritmo hash se usa ampliamente en blockchain, como para generar la dirección de la cuenta (Dirección), verificar la información de la transacción, etc.

Firma digital: La firma digital es una tecnología utilizada para verificar la autenticidad de datos, archivos y documentos electrónicos, que pueden vincular el documento con el remitente. El proceso de firma digital incluye tres pasos: primero, utilizar el algoritmo hash para generar el valor hash del archivo completo y luego cifrarlo con la clave privada para generar la firma digital. Finalmente, el destinatario usa la clave pública del remitente para descifrar la firma digital para verificar la autenticidad e integridad del archivo. En la cadena de bloques, las firmas digitales se utilizan ampliamente para verificar si la información de la transacción de la cadena de bloques es correcta y legal.

Base de datos distribuida: red P2P, mecanismo de consenso (PoW, PoS, DPoS), tecnología de registro compartido

En la tecnología blockchain, las bases de datos distribuidas juegan un papel clave. Se compone de varios nodos informáticos, que almacenan datos juntos, sin nodos de control centralizados, y realizan el almacenamiento y la gestión de datos descentralizados. La siguiente es su introducción técnica relacionada:

Red P2P: La red P2P (Peer-to-Peer Network) es una red informática descentralizada, en la que todos los nodos están igualmente interconectados, no hay distinción entre ellos, y cada nodo puede servir como proveedor de servicios y demanda de servicios. En la tecnología blockchain, las redes P2P se utilizan ampliamente en la realización de mecanismos de consenso y transmisión de datos.

Mecanismo de consenso: el mecanismo de consenso es un concepto central en la tecnología blockchain, que se refiere al mecanismo por el cual múltiples partes llegan a un consenso. En blockchain, el mecanismo de consenso puede entenderse como la forma en que cada nodo llega a un consenso en el proceso de participación en el almacenamiento y la gestión de datos. Los mecanismos de consenso comúnmente utilizados incluyen PoW (Prueba de trabajo), PoS (Prueba de participación), DPoS (Autorización de acciones), etc.

Tecnología de registro compartido: la tecnología de registro compartido es una implementación de bases de datos distribuidas, que permite compartir y almacenar datos a través de la tecnología blockchain. Es el registro en tiempo real, la lectura en tiempo real y la verificación de datos en tiempo real y, al mismo tiempo, puede garantizar que los datos no se alteren o ataquen maliciosamente, y brinda soporte técnico para el establecimiento de confianza entre entidades multipartidistas.

En resumen, la base de datos distribuida es el componente central de la tecnología blockchain. Realiza el almacenamiento y la gestión de datos descentralizados a través de la red P2P, el mecanismo de consenso y la tecnología de registro compartido, lo que garantiza la seguridad, integridad e integridad de los datos compartidos.

Escenarios de aplicación de blockchain

Aplicación de blockchain en la industria médica

La aplicación de blockchain en la industria médica puede mejorar la seguridad y la confiabilidad de los registros de salud de los pacientes y mejorar la eficiencia y la transparencia de la industria médica. Los siguientes son varios métodos típicos de aplicación:

Registros médicos electrónicos: utilice la tecnología blockchain para establecer la seguridad, el almacenamiento descentralizado y la gestión unificada de la información médica y de salud. La información médica de los pacientes será encriptada, compartida y respaldada en la cadena de bloques. De esta forma, los pacientes y sus médicos pueden acceder y actualizar la información de la historia clínica en tiempo real, y al mismo tiempo, dado que el almacenamiento y la transmisión de la información son encriptados y verificados, se puede garantizar la privacidad y seguridad de los datos.

Ensayos clínicos: Los ensayos clínicos son un eslabón muy importante en la investigación y el desarrollo de fármacos. El uso de la tecnología de cadena de bloques puede mejorar la seguridad y la integridad de los datos de los ensayos clínicos y permitir el intercambio y la trazabilidad de los datos de los ensayos, mejorando así la eficiencia y la precisión de la investigación y el desarrollo de fármacos.

Trazabilidad de medicamentos: la trazabilidad de medicamentos se refiere al seguimiento y la gestión de todos los aspectos del proceso farmacéutico, a fin de garantizar la calidad y la seguridad de los medicamentos. El uso de la tecnología blockchain para la trazabilidad de medicamentos puede realizar la trazabilidad de todo el proceso, desde la fabricación, el almacenamiento y la distribución hasta las ventas en terminales, mejorando así la credibilidad de la calidad y la seguridad de los medicamentos.

Cadena de suministro farmacéutica: La cadena de suministro farmacéutica involucra ampliamente a fabricantes, distribuidores de medicamentos, hospitales, vendedores de medicamentos, etc., y la cantidad y complejidad de la información involucrada es muy grande. En la aplicación de la tecnología blockchain para realizar la cadena de suministro farmacéutica, se puede lograr una supervisión integral y transparencia desde la fabricación de medicamentos hasta las ventas finales, lo que evita la aparición de medicamentos falsificados y garantiza la calidad de los medicamentos.

En resumen, la aplicación de la tecnología blockchain en la industria médica es multinivel y multifacética. A través de la aplicación de la tecnología blockchain, se puede mejorar la transparencia y la eficiencia de la industria médica, al tiempo que se garantiza la seguridad y confiabilidad de la información médica y la información sobre medicamentos.

contrato inteligente

Un contrato inteligente es un conjunto de programas informáticos que se ejecutan en la cadena de bloques, están codificados y almacenados en la cadena de bloques y pueden ejecutar automáticamente los términos del contrato. El propósito de los contratos inteligentes es permitir que las personas realicen transacciones confiables sin una plataforma comercial centralizada, evitando así la intervención o supervisión de terceros.

Los contratos inteligentes pueden considerarse como un tipo especial de código informático que puede ejecutarse en la cadena de bloques y tener las características de verificabilidad, inviolabilidad y ejecución automática. Cuando se cumplen las condiciones del contrato, el contrato inteligente puede realizar automáticamente las operaciones correspondientes. Debido a las muchas ventajas de los contratos inteligentes, se han convertido en una parte central de las aplicaciones de blockchain. El funcionamiento de los contratos inteligentes depende completamente de la cadena de bloques, y los lenguajes de contratos inteligentes comúnmente utilizados incluyen Solidity, Vyper, etc.

Por ejemplo, un ejemplo de un contrato inteligente es registrar transacciones de electricidad en la cadena de bloques. En este contrato inteligente, cada participante puede vender la electricidad que posee a otros participantes en la cadena de bloques a través de este contrato inteligente, y luego, bajo la ejecución automática del programa informático, puede comprar a otros la electricidad que posee. Los fondos pagados por la electricidad son transferido a su propia cuenta. Este contrato inteligente permite el comercio de electricidad sin intercambio y elimina cualquier interrupción innecesaria.

Escenarios de aplicación de contratos inteligentes

Los contratos inteligentes tienen muchos escenarios aplicables. Aquí hay algunos escenarios de uso común de los contratos inteligentes:

Finanzas: los contratos inteligentes pueden ayudar a automatizar y simplificar los procesos de transacciones financieras, incluidos pagos, préstamos, seguros y valores.

IoT: los contratos inteligentes se pueden usar para la administración de dispositivos y las aplicaciones de IoT, como la resolución automática de problemas de interoperabilidad entre dispositivos y el procesamiento de datos de sensores de dispositivos.

Atención médica: los contratos inteligentes se pueden usar para procesar datos de registros médicos electrónicos en el campo de la atención médica, administrar ensayos clínicos confiables y mejorar aún más la transparencia y la eficiencia de la atención médica.

Subasta de productos básicos: los contratos inteligentes se pueden utilizar en el sistema de subasta electrónica para automatizar todo el proceso de subasta, desde el inicio de la subasta hasta el pago y la entrega, y realizar subastas de manera más justa y transparente.

Gestión de derechos de autor: los contratos inteligentes se pueden usar para automatizar la gestión de derechos de autor, por ejemplo, desarrollando un contrato inteligente para cada contenido que desee proteger, para determinar la propiedad de los derechos de autor y los derechos de uso de este contenido.

En resumen, los contratos inteligentes son una tecnología muy prometedora con muchas aplicaciones prácticas, que pueden resolver de manera efectiva los engorrosos procedimientos operativos de las instituciones centralizadas, simplificar los procesos comerciales y mejorar la seguridad y la eficiencia.

Lenguajes de programación y marcos para contratos inteligentes

Hay muchas opciones para lenguajes de programación y marcos para contratos inteligentes, y el principal lenguaje de contrato inteligente es Solidity. Permíteme darte una introducción detallada al lenguaje de programación y el marco de los contratos inteligentes.

Solidity: Solidity es el principal lenguaje de programación de contratos inteligentes de la plataforma blockchain de Ethereum, y su estructura es muy similar a C++ y JavaScript. Solidity admite la programación orientada a objetos, puede definir funciones y estructuras de datos complejas y tiene la función de interactuar con otros contratos inteligentes en la cadena de bloques.

Vyper: Vyper es un lenguaje de programación de contratos inteligentes basado en Python con alta legibilidad y mayor seguridad que Solidity. Vyper maneja varios tipos de datos y algoritmos en la cadena de bloques, pero su código solo admite menos funciones especiales para mejorar la seguridad. Vyper aún no se usa ampliamente, pero está recibiendo cada vez más atención por parte de los desarrolladores.

Chaincode: Chaincode es un lenguaje de programación para implementar contratos inteligentes en la plataforma Hyperledger Fabric. Escrito en Go, es una base de código ligera que es multiplataforma y fácil de implementar. Los desarrolladores de Chaincode pueden usar Fabric SDK para crear sus propias aplicaciones de cadena de bloques y agregar y administrar activos y administrar el estado a través del código de cadena.

Truffle: Truffle es un marco de desarrollo en la cadena de bloques de Ethereum que utiliza Solidity como lenguaje de programación de contratos inteligentes. Truffle incluye muchas herramientas y funciones necesarias para crear aplicaciones de cadena de bloques (como compiladores, marcos de prueba, herramientas de implementación, etc.) y se puede utilizar para desarrollar DApps eficientes, estables y altamente seguras en la cadena de bloques.

Los anteriores son los lenguajes de programación y marcos de trabajo comúnmente utilizados en los contratos inteligentes. Cada lenguaje y marco de trabajo tiene sus propias características y ventajas, y puede elegir según sus necesidades.

在 Java 实现的业务中使用区块链技术，不一定需要调用其他语言编写的包，因为现在有一些 Java 包支持了区块链的技术。在 Java 中使用区块链技术的常用方式有两种：

使用现有的 Java 区块链框架。例如，Hyperledger Fabric 就提供了适用于 Java 的 SDK，包括各种客户端、身份验证和交易模块等，允许开发者使用 Java 编写区块链应用程序。

使用 Java 调用调用区块链平台的 API。如果使用的是公有链，可以使用 Web3j 这样的 Java 包，允许开发者与区块链节点进行通信，并将智能合约封装为 Java 类。如果使用私有链，可以使用链提供的客户端 API，例如 Hyperledger Fabric 的 Node.js SDK。

Cadena pública y cadena privada de blockchain

Tanto las cadenas de bloques públicas como las privadas tienen sus propias ventajas y desventajas. La cadena pública es abierta y cualquiera puede unirse y participar. La información en la cadena de bloques es completamente abierta y transparente, y todos los participantes pueden realizar transacciones y minería, lo que garantiza la descentralización y la seguridad de la cadena de bloques. La cadena privada es relativamente cerrada y requiere autorización para participar, lo que ayuda a garantizar la seguridad y la confidencialidad. Las cadenas privadas son adecuadas para uso interno dentro de organizaciones o empresas, mientras que las cadenas públicas son más adecuadas para generar confianza y consenso entre participantes desconocidos y no confiables.

Cómo las empresas construyen su propia cadena privada

Las empresas deben tener en cuenta muchos aspectos al crear una cadena privada, incluida la escala de la cadena, el rendimiento, la funcionalidad, la seguridad y la facilidad de uso. Los siguientes son algunos puntos clave a los que se debe prestar atención al construir una cadena privada:

确定私有链的规模和范围，包括参与者、节点数量和区块链数据规模等。

选择适当的区块链框架，例如 Hyperledger Fabric、R3 Corda、Chain Core，根据企业需求进行选择。

开发智能合约和 DApp 并部署到私有链上，可以使用 Solidity 或其他适合的编程语言和工具。

确保私有链的安全性和机密性，包括身份验证、权限控制和数据加密等。

定期维护和升级私有链，确保稳定性和安全性。

Aclarar las ventajas y desventajas de la cadena pública y la cadena privada.

La ventaja de la cadena pública radica en su descentralización y transparencia , cualquier persona u organización puede participar, y la información es abierta y transparente, lo que asegura la equidad y credibilidad de la transacción y evita la posibilidad de manipulación de datos en la cadena. La mayor desventaja de la cadena pública es que funciona lentamente, porque los nodos deben realizar la tarea a través del algoritmo de consenso para lograr un estado lo más similar posible para formar una vista de consenso del sistema, y ​​también es más difícil de proteger. privacidad de las transacciones.

La ventaja de la cadena privada es un mayor rendimiento y una protección más sencilla de la privacidad de las transacciones. Al mismo tiempo, también puede garantizar una mejor escalabilidad, un mejor control de los permisos de los usuarios y el almacenamiento de datos, sin preocuparse por los costos innecesarios y la información redundante. Sin embargo, la mayor desventaja de la cadena privada es que es lo mismo que la base de datos y el servicio general, puede estar sujeta a la amenaza potencial del control centralizado, puede ser pirateada y la cadena construida por la empresa sola carece de descentralización y Los incentivos simbólicos hacen que el mecanismo básico de seguridad de los sistemas distribuidos pierda la oportunidad de operar .

¿Qué debe construir la industria médica?

La industria médica necesita construir cadenas públicas y cadenas privadas para satisfacer diferentes necesidades.

La cadena pública puede hacer que los datos médicos sean más abiertos y transparentes y evitar el abuso de los datos privados. Los hospitales, farmacias, instituciones de investigación, etc. pueden compartir datos médicos básicos en la cadena pública para mejorar la eficiencia y confiabilidad de los servicios médicos. Por ejemplo, algunos hospitales de todo el mundo comparten datos de casos de COVID-19 a través de la tecnología blockchain para estudiar mejor el brote.

La cadena privada puede proteger la privacidad y la seguridad de las instituciones médicas y los pacientes. Las instituciones médicas pueden usar cadenas privadas para administrar información confidencial, investigar datos confidenciales, etc., evitando así el mal comportamiento de personas ajenas. Por ejemplo, la tecnología de cadena de bloques privada se utiliza en hospitales para gestionar datos de casos.

En resumen, la industria médica necesita construir cadenas públicas y cadenas privadas para satisfacer diferentes necesidades. La combinación de cadena pública y cadena privada puede proteger mejor la privacidad y seguridad de los pacientes y promover el desarrollo de servicios médicos.