區塊鏈技術的起源精選(九篇)

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第1篇：區塊鏈技術的起源范文

【關鍵詞】電力通信網管；數據；區塊鏈

0引言

目前隨著人們對通信技術的需求量不斷增加，通信網絡也變得越來越復雜，而我國的電力通信網絡起源較晚，存在非常多的問題和漏洞，這些漏洞不可避免會帶來很多問題，使電力通信網絡存在很多的安全隱患。為了解決這些問題，就必須引進先進的技術，區塊鏈技術以其數據一致性、不可篡改性、可追溯性等優勢被廣泛應用于電力系統中，為電力通信網絡安全穩定運行提供重要的現實作用。

1電力通信網元數據分布式存儲概述

對于電力通信網來說，應用區塊鏈技術的根本目的是要通過區塊鏈技術中所具有的“一致性”“不可篡改性”等特點，確保電力通信的穩定性和安全性。對于電力通信網來說，其數據的安全性至關重要，是確保電網業務正常運行的基礎，確保數據的安全性和可靠性可以利用數據分布式存儲的數據結構來實現。區塊鏈技術應用時會對網絡控制數據按照不同方式（包括：“交易+鏈”“區塊+鏈”“區塊+交易”）進行建立。區塊鏈技術有其特殊的結構，主要是以多節點全分布式數據結構進行數據存儲，最終會建立起某時間段內數據的一致性，最終通過哈希算子等方式來確保MerkleTree組成數據的安全性（不可偽造和逆轉）。從另一個角度來看，區塊可以當作分布式的數據記賬本，可以將電力通信網每一個網元作為區塊節點，通過不同類型數據（包括：原數據的數據頭、數據增量變化的數據等）形成區塊體。而后繼區的數據頭主要包括：前置區塊的哈希值、隨機數、時間戳、難度目標、MerkleTree等，這些不同類型數據頭會和前個區塊進行連接，在整個時間區段范圍內每個區塊都反映著一次數據增量的改變，并且會將變化值存儲在區塊當中。對于電力通信網來說，區塊鏈技術在實際應用時會從客戶端發出相應的業務指令，之后廣播到通信網控制網絡等待節點進行進一步確認。每一個網元節點在獲取等待確認的相應數據之后，會將其進行整體打包并形成范圍更大的候選區塊，每一個區塊的“前區哈希值”字段都會匹配相應區塊頭的全部數據實施SHA256計算獲取的結果，此字段會將不同網元節點形成的區塊鏈進行有效鏈接，從而確保前后區塊鏈核心字段的有效性。參照前區塊的相應內容（包括隨機數、時間戳、難度目標字段、新區塊等）建立起全新區塊的數據，這些數據主要是利用哈希等密碼學算子通過不同網元節點所計算形成的。對于電力通信網管來說，利用區塊鏈技術能夠確保各個增量數據信息全面的記錄在每一個網元節點中，同時也可以確保不會由于單節點數據丟失而引發整個數據的不準確，并且也可以確保數據的安全性。

2電力通信網管數據一致性對比算法分析

對于電力通信網管數據來說，區塊鏈技術應用過程中的核心內容就是形成分布式存儲方式，同時在整個過程中確保全局一致性（主要保障增量數據變化、域名管理、數據上傳以及更改等），而通過拜占庭一致性的方式可以有效處理非安全分布式環境中數據一致性問題。所謂的拜占庭算法初期更多是通過指數級算法來實現的，隨著其不斷發展，現已經在傳統算法基礎上優化成為多項式級別的協議算法，在很大程度上減少了一致性對比過程中算力資源的消耗，通過多項式算法可以確保分布式算法的有效進行。一般情況下，可以利用“單節點一致性驗證”以及“混合節點一致性驗證”等方法來實現電力通信網管區塊數據一致性比對，其中“單節點一致性驗證”主要是利用通信網管網絡數低碳技術據來進行的，需要在審核以及下發等階段提交協議來確保區塊數據的一致性。在這兩個階段中需要實現數據增量變化的分發，以此實現電力通信網管數據一致性比對。在此過程中區塊鏈服務器會向所有網元節點廣播審核請求，若是區塊鏈服務器接收到全部網元節點反饋的完成區塊變化同意信息后就完成了一致性驗證工作。而“混合節點一致性驗證”主要是對拜占庭容錯協議進行優化改進，對于主從模式以及參與網元數進行限定（一般限定人數為2n+1、限定總網元數為3n+1，n表示出錯網元數量）。一旦網關網元獲取網元控制請求之后就會向覆蓋范圍受控網元節點發送預準備信號，同時會對所在區域其他網元節點信號進行匯總。所在區域網元節點在獲取預準備信號之后，若是滿足設定標準就會向網絡內其他網元節點發送預準備信號，其他節點會向服務器傳遞同意信號。一旦服務器所得網元節點所發執行信號數量在2n個之上，那么此網元就會實施數據變更?？偟膩碚f，PBFT協議針對的是容錯網元節點為1/3的錯誤網元，同時需通過兩輪交互來確定數據一致性問題。

3電力通信網管區塊鏈技術應用方案分析

對于電力通信網來說，區塊鏈技術應用時是建立在共識機制、點對點傳輸、網元分布式存儲等技術基礎之上來進行的，其關鍵點就是網元的分布式存儲、傳輸和加密一致性等。對于完整的網絡來說，其中每一個網元都可以看作同等級別的計算機，通過點對點的結構可以實現去中心化模式，能夠提升網絡的保密性。每一個網元都具有多種功能（包括：傳播、路由、新建節點信息等），通過網元之間的關聯來確保區塊變化后實現整個網絡的覆蓋。電力通信網管區塊鏈對于網元信息數據傳播協議結構如圖1所示。關鍵內容包括：（1）在進行網元數據變更時，主要是通過電力通信網絡以點對點的方式實現，確保覆蓋到每一個網元節點。（2）在網元接收到廣播數據之后，第一步就是要驗證其合法性，主要驗證所發數據在非對稱加密機制下網元數據變更信息簽名和數據之間的匹配性問題。驗證通過后就要對數據進行存儲，同時將此數據以MerkleTree的方式加入到區塊當中。另外，需要將時間戳以及區塊頭（利用哈希加密算法計算所得）寫入到區塊當中，并且對其實施封裝。如果所驗證的數據合法性存在問題，那么作為無效數據棄用。（3）在網元節點完成哈希計算之后，要建立起為解決區塊哈希算子所用計算資源的工作量證明信息。需要在限定時間之內對每一個網元節點進行區塊計算，之后對區塊數據實施封裝，利用后續網元節點進行傳播，覆蓋到整個網絡當中。（4）每一個網元在經過以上區塊鏈數據驗證之后，通過MerkleTree對數據一致性進行對比分析，以此來判定數據的準確性。若是電力通信網管區塊鏈數據發生相應變更，一般都是通過該范圍之內8個節點實施區塊確認，一定要確保1/2之上的網元在受到其他因素影響時還可以實現區塊數據的準確恢復，并且要進一步增加節點確認數，可以進一步提升網絡抗干擾性能（在此過程中會一定程度增加計算資源的消耗）。（5）以時間戳作為控制方式，網元在進行后續區塊計算時往往是建立在上次所得哈希值基礎上的，所以后續區塊計算和上次計算結果具有緊密關聯。

第2篇：區塊鏈技術的起源范文

關鍵詞：慕課；信息安全；大數據；校企合作；教學改革

基金項目：本文系上海高校智庫內涵建設項目“人工智能與大數據背景下上海布局的新思維與新舉措”；2019年上海高校大學計算機課程教學改革項目“信息安全原理”進階課程建設。

引言

在大數據時代，獲取信息，利用信息，把握信息成為各國提高綜合競爭力的一個關注點。信息安全影響著國家政治、經濟、文化、軍事和社會生活的方方面面，信息安全領域的人才數量不足，而社會對信息安全領域人才需求近年來持續增長。對高校信息安全課程的教育教學提出挑戰。

高校信息安全課程往往過于注重理論知識的傳授，學生在面對實際網絡安全問題時，沒有合適的技術手段設計合理的解決方案；信息發展給信息安全帶來的變化日新月異，課程中所使用的教材版本過于陳舊，學生會面臨所學習的知識與社會所需要的知識差距過大的問題；針對課堂上的教育模式，普遍還是教師主導的教學模式，學生參與積極性不高，在面對疑難問題時，也沒有有效的手段能及時解決存在的問題，久而久之，導致學生學習興趣下降。

因此，針對已經開設的信息安全原理課程，更要在大數據時代背景下，結合翻轉課堂和慕課的混合型教學互動方式，慕課（MOOC，MassiveOpenOnlineCourse）是大型開放式網絡課程的縮寫，它是一種基于互聯網的在線學習平臺。它利用了現代的信息安全網絡技術，打破了傳統教學所受的時間和空間限制，整合了多種數字化教學資源，形成了多元化的學習工具和教學資源。慕課自從美國起源后，全球各大高校紛紛加入慕課的學習浪潮中?，F在，慕課已經是教育方法中的重要工具。因此，研究如何利用慕課這樣新型互聯網教學平臺，改進傳統信息安全課程的教學方式，是尤為重要的。

慕課具有學習靈活、教學資源豐富等特點。教師可以將在課堂上難以表述的程序命令或者實驗操作融入視頻中，讓學生能夠快速理解。另外，慕課的課程具有可重復的特點，對于復雜難懂的知識點，學生不會局限于課堂的時間，在課余的任何時間，只要能夠通過自己的手機、電腦等就可以進行反復學習，從而更好的鞏固知識。

基于這些優勢，結合在線資源和傳統教學，將學習的主動權移交給學生自己，刺激學生主動學習，積極思考，從而加深理解。課程不光要注重課堂內理論知識，還要面向實際問題，進行課堂拓展實踐，以及和社會中的優質企業開展交流合作，培養進入社會后能夠滿足信息安全崗位需求的學生。解決信息安全領域的人才缺失，研究拓展高校信息安全課程的培養對象，快速提升高校信息安全原理課程教學方法和教學水平，具有重要的現實意義。

1、傳統信息安全課程的基本現狀

1.1教材未與時俱進

由于互聯網時代的來臨，以及大數據和云計算的興起，我們生活在一個信息爆炸的時代。計算機技術發展在給我們帶來便利性的同時，卻也引發了一系列的安全隱患。但是由于當今時代信息更新迅速，傳統的信息安全教材未能囊括前沿的相關知識，導致學生所學習的相關理論知識未能很好地解決目前所發生的相關網絡安全問題。例如在數字出版方面，利用最新的區塊鏈技術中的身份驗證和公式機制與知識產權的確權、授權和維權等環節結合起來。能夠使用基于區塊鏈的新型互聯網技術，管理數字出版和知識產權，從而能夠降低管理成本，提高管理效率。

1.2授課方式重理論

信息安全課程理論上包含了編碼技術、防火墻技術、VPN技術、數據庫加密技術等，但是學生只是對相關算法理論有了初步了解，并未很好結合這些算法的實踐操作，尤其如防火墻的基本配置、以及利用Internet密鑰交換技術進行相關的加密解密等涉及信息安全的基本操作，所以學生普遍課堂積極性有所欠缺、課后思考有限。

1.3學習方式被動化

到目前為止，國內大多數院校授課的主流方式仍然是以傳統的“老師站上講臺教、學生坐在臺下學”的方式進行，導致學生被動地汲取相關知識，自主性、積極性和接受度都有限。而且教學任務固定，每節課學生和老師之間無法進行充分的有效互動。而且受到上課時間、地點的限制，未能很好地應用移動互聯網平臺的便捷性、共享化的優勢，存在學生疑慮解決滯后的缺陷。

1.4考核方式單一化

該課程多采用課堂考勤和期末考相結合的這種單一化的考勤方式，但是由于該課程教學內容綜合了計算機、數學、管理等學科，所以對學生的實踐操作能力較高要求。且當前的考核方式在提高學生的發現問題、思考問題、解決問題能力方面有所不足，未能通過構建系統化的考核體系，比如引入實踐考核以及小組分工合作的方式，培養學生的思考習慣以及創新能力。

1.5培養人才供不應求

由于計算機技術發展，網絡空間成為人們生活的主要空間，同時網絡安全成了人們面臨的又一主要問題，近年來國家對網絡安全人才的培養也愈加重視，正如《2019網絡安全人才現狀白皮書》指出，2016至2018這三年期間，在全國范圍內網絡安全及相關專業開設院校新增數量達到98所，如圖1所示，其中華東地區院校新增相關專業的數量最多，達到21所。與此同時，社會對網絡信息安全人才的需求也越來越大，但是由于這一方面的人才卻遠遠供不應求。即使目前很多人可以自學成才，“網絡空間安全”也成為一級學科，但目前該領域人才缺口重大。正如智聯招聘的《2018網絡安全人才市場狀況研究報告》指出，如圖2所示，安全大數據分析師將會在未來幾年內成為最為稀缺的人才資源，且每年需求仍在不斷大幅上升，2018年上半年增長率接近10%。

2、信息安全原理課程建設方法

從以上可以看出，大數據時代的信息安全課程不能拘泥于舊的課程體系，必須創新教學模式，充分利用互聯網資源，創新教學方法，促進學生和老師之間的有效互動，培養新型的信息安全人才。

如圖3，在MOOC背景下，信息安全原理課程教學體系分為“教學基礎建設”、“核心教學方法”和“拓展教學內容”三大層次?！敖虒W基礎建設”是整個教學體系結構的基礎和保證，“核心教學方法”是教學過程中運用的多元化教學手段，以保證學生的學習效果，“拓展教學內容”是教學之后的延伸。

2.1教學基礎建設2.1.1理論教材建設

由上一節分析可以看出，現有的信息安全原理教材相對落后，讀者在閱讀信息安全原理教材的過程中，往往只能了解到過時的知識，而無法學習到最新的信息安全技術?；趯Α靶畔踩怼闭n程六年的總結和發展，以及對最新時代信息安全課程的要求，結合最新的大數據技術、信息安全理論及案例和相關試驗知識，設計如下的教材建設方案。

第一點，結合最新技術發展的章節實驗。在教材中的重點知識章節，設立大數據、區塊鏈體系等最前沿的安全應用相關的章節實驗，讀者可以通過完成章節實驗，檢驗學習成果，并牢固掌握章節知識點。第二點，強調理論知識與實際應用相結合。在原理理論部分的章節中，添加多種多樣的真實案例，范圍可以涉及政府治理、經濟發展、文化民生等等方面的社會應用問題。讀者可以充分運用所學知識，組成小組互相討論，并提出相應的解決方案或思路，從而更有助于知識的理解。第三點，強調書籍內容的新穎性。教材既要保留經典的信息安全理論知識點，也要在此基礎上，增加了十三五期間的新觀點、新理念，如網絡安全法的實施、勒索蠕蟲病毒的防范、電子簽名法的實施、新型計算機犯罪的特征、數字水印等。讀者不僅可以在教材中學習到信息安全理論的基礎知識，還能從教材中了解到目前世界信息安全發展的趨勢和我國信息安全建設的方向。

2.1.2MOOC網站建設

在課程前期，搭建信息安全原理這一課程的一個線上教學平臺，線上教學資源可由學校和企業雙方提供。對于該課程所涉及的一些基礎理論知識的傳授，可由學校老師提前進行相關視頻的錄制，然后再提交至該在線課程平臺；對課程于內容相關的實踐操作知識、該知識在社會工作中的相關應用以及社會對相關人才的技能考查側重哪方面的知識，都可以由企業的有關專業人士進行提前錄制，后再上傳至MOOC平臺。對于提高學生MOOC完成率，可以通過課程個性化定制、提高遠程實現技術的應用，以豐富學生的知識點學習，也有助于學生盡早樹立正確的擇業觀以及明確自己的職業目標，進一步培養了學生的解決實際問題的能力，為社會培養技能型人才，進而彌補社會在信息安全領域這一方面的人才空缺。

2.2核心教學方法

2.2.1MOOC教學

利用MOOC學習不受時間和空間約束的特點，學生可以根據自己的課余時間，利用碎片化的時間進行反復學習，反復思考，從而能更好地促進學生對于知識的吸收。同時，利用MOOC平臺中的強大互聯網技術，教師可以制作相應的練習題，讓學生在課程視頻觀看完畢后進行自測，教師從后臺可以對每一位學生的學習效果進行有效的掌握。

如圖4，教師和企業緊密合作，搭建基于理論知識和實現項目的MOOC平臺，形成校企強強聯手的知名MOOC資源。學生通過MOOC平臺進行課程學習與課后練習。

例如對于密碼學、加密技術、數字簽名等概念性的知識，就可以通過制作MOOC課程，視頻以輕松有趣的動畫或者是案例來闡述復雜難懂的概念，從而激發學生的學習興趣。在視頻課程之后，學生可以在MOOC網頁上進行簡單的加密解密題目的解答，就能更好地理解知識點，提升專業知識的能力。

2.2.2基于MOOC平臺的實驗教學

課程實驗是對教學成果和學生知識掌握情況的重要檢測方式，也是提升學生技能水平的重要手段。我們不能拘泥于傳統實訓中基于硬件實體和老舊的密碼技術的實驗和實踐課程。應該著眼于最新的互聯網發展趨勢，結合目前新的教學實驗平臺，對區塊鏈、數字版權、用戶隱私等方面進行實踐訓練。通過與時展最緊密的知識和實踐，提升學生對信息安全知識的掌握能力。MOOC平臺不僅僅能作為一個視頻學習平臺，更能成為一個基于先進互聯網技術的虛擬實驗平臺?；贛OOC平臺的實驗，不僅沒有傳統實驗平臺搭建難、維護貴、易損耗的缺點，還有便捷、快速、高效等優點。

例如在網絡攻擊與防御的專業知識課程之后，利用計算機虛擬技術在MOOC平臺上搭建一個信息攻防實驗平臺，讓學生分為兩組對于OSI七層協議或人工智能病毒互相攻防，體驗不同的角色。通過情景模擬，讓學生真實體驗到信息安全的攻防原理的操作，加深學生對信息安全知識的理解，提高學生心中對于信息安全的重要性。

2.3拓展教學內容

高校培養信息安全人才，是為了更好地為社會的人才需求進行服務，課程建設的過程也是高校對社會服務能力的一種提升方法。學生在完成信息安全相關的知識課程后，掌握了基本的理論知識和基本技能，但并不意味著學生已經成為一個信息安全行業的專業人才，還缺乏許多實戰項目經驗。同時，在企業中也缺乏高校的先進理論知識。因此，在課程建設的過程中，增強高校與企業之間的聯系，拓寬高校與企業之間的合作是必然的。

例如，高校可以與奇虎360公司進行合作。奇虎360公司作為我國在計算機安全和網絡安全方面的重要民營企業，可以充分將奇虎360公司和高校資源互補，解決信息安全課程中的痛點問題。一方面可以邀請奇虎360公司的工程師來為學生講解最新的信息安全技術，如云安全的原理與案例教學、大數據的病毒防范技術、企業信息安全的軟硬件基礎設置等等；另一方面，教師可以帶領學生走入企業，把教師、學生和企業結合起來，共同參與一個真實的項目，讓學生帶著所學到的知識和技能，按照真實的項目工程要求，完成項目的各項任務。通過實際項目的訓練和培養，讓學生能夠更加具備實戰操作經驗和能力。