从信息系统看区块链的未来演进.pptx

从信息系统看区块链的未来演进福建·福州斯雪明复旦大学教授中国计算机学会区块链专委会主任福州市区块链首席专家目录01信息系统的数学模型区块链信息系统的优点与缺陷02区块链信息系统的演进方向0301信息系统的数学模型信息系统定义信息系统是一个人造系统，它由人、硬件、软件和数据资源组成，目的是及时、正确的收集、加工存储、传递和提供信息，实现组织中各项活动的管理、调节和控制信息系统简史信息系统在人类文明开始时就已存在发展阶段起步阶段飞跃阶段1946年电子计算机问世1993年万维网出现描述信息系统的体系结构是一件复杂的事情,通常人们将信息系统的体系结构分为若干方面分别和分层次地描述它的体系结构六维信息系统从多维信息空间的角度看，类似于建筑学中的各个方向的视图，信息系统可以分解为从某个空间维看到的体系结构，即考虑空间对相应的降维子空间的投影六维信息系统一个六维的信息空间来表示一个信息系统，记为:A：网络B：平台C：支撑软件D：应用软件E：数据T：时间时间T支撑软件C网络A应用软件D平台B数据E信息系统的形式化表示每一个子空间都是一个多维变量，例如??而每一个又可以是基本元素构成的向量组?若T表示一个时间向量?则将信息系统在不同时刻的状态理解为时间维上的射影子空间，可以表示为一个状态矩阵信息系统的形式化表示网络层A可以表示为：其中表示某个要素在时刻的状态；信息系统的形式化表示平台层B可以表示为：其中表示某个要素在时刻的状态；信息系统的形式化表示支撑（应用）软件层C、D均可以表示为：其中表示应用层某个要素或在时刻的输入，表示支撑软件或应用软件的功能。信息系统的形式化表示数据层E可以表示为：其中表示某个要素在时刻的状态；信息系统的形式化表示数据层E可以表示为：其中表示某个要素在时刻的状态；传统信息系统的静态性考虑传统信息系统的某一层时，子空间中的要素在时间轴上稳定不变例如对网络层而言是指矩阵中某些列的元素是一样的比如第一个要素是静态的，则有成立；也可以是子空间中的某个满足了传统信息系统的相似性对于同一层中的两个子系统，如对于传统的信息系统，这两个系统用矩阵表示时大部分元素值一样传统信息系统的确定性对于传统信息系统，只要设定了输入和各个输入之间的关系，其输出也是确定的，而与实验次数无关即对于多次实验，网络层矩阵参数不发生改变，即下面的矩阵是稳定的02区块链信息系统的优点与缺陷区块链基础技术架构根据目前区块链的发展趋势,将区块链的技术框架分为4个模块区块链信息系统的优点与缺陷区块链的特点主要体现在网络层、共识层和应用软件层时间T支撑软件C网络A应用软件D平台B数据E网络层优点P2P网络，分布式通信所有节点地位均等，不存在权威节点缺陷监管难度增加，通信效率降低共识层缺陷同构高度冗余，存储代价高错误传递性，易产生延续性错误数据处理效率低优点通过共识确认数据，可信度高分布式存储，容错能力高链式存储，安全性高应用软件层优点去中心化应用(DAPP)降低应用开发难度以及部署难度智能合约+APP增加了应用的智能性与不可篡改性缺陷智能合约的个人开发部署增加了应用的安全性威胁去中心化应用(DAPP)的普及增加了垃圾应用的种类与数量03区块链信息系统的演进方向区块链信息系统的演进方向留其中之优也，改其中之缺也网络层网络分片每个节点只负责托管自己的分片数据，而不是存储完整的区块链状态创建碎片，开发者需要开发一种机制来确定哪些节点可以按照安全的方式保留在哪些碎片中通过共识确保网络的一个碎片中不同成员意见的一致性网络层可监管+分布式+隐私保护Idemix零知识证明属性基签名群签名Idemix共识层改变单链结构有向无环图(DAG)树交易分片根据交易的数字特征分配到某个分片增加错误纠正机制密码学共识层增加随机性可验证随机函数VRF加强不确定性分层共识增加动态性共识中心化与去中心化切换ALGORAND应用软件层增加智能合约使用限制逻辑固化，防止被篡改限制逻辑灵活性，弱化图灵完备实现智能合约隔离调用隔离数据隔离执行隔离智能合约的形式化验证应用软件层增加智能合约隐私保护安全多方计算(MPC)零知识证明(ZKP)提高系统性能聚合签名环签名子链模式区块链信息系统的演进方向纯软件向软硬件结合发展安全性能区块链信息系统的演进方向发展封闭向开放发展子链跨链侧链区块链信息系统的演进方向单一场景应用向跨行业场景应用发展区块链信息系统的演进方向同构静态冗余向异构动态冗余发展拟态防御技术…输入g11g12g1h1?策略…防护界g22g21g2h2?输入代理…g31g32g3h3?调度算法m=h1h2…hr????…在时空两个维度上作相异性和冗余性的变化…………多模表决gl1gl2glhr防护界?服务集k输出异构体集合构件池消息产生与传播消息消息……