区块链金融 教案3 第二章 区块链的组成与基本原理.docx

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1、课时5-6第二章区块链的组成与基本原理（一）一、教学设计授课内容第一节区块的认知第二节哈希和链式结构学时1次2学时授课教师授课班级授课地点课程类型理论口实践理实一体教学目标知识目标1 .掌握区块链的组成2 .掌握区块的组成3 .熟悉哈希的概念和基本特点4 .了解默克尔树的概念5 .了解链式结构及其作用能力目标学习什么是区块、链式结构以及哈希等内容。素质目标1：掌握哈希的特性及其在区块链中的应用2：掌握区块的组成。3：了解链式结构。课堂思政区块链本月建立诚信上信。员上是一条哈希链，哈希函数能杜绝数据篡改，在1：会的过程中，要善于利用区块链技术提高社会诚知识点1：区块链网络图是交易数据一一区块链链

2、式结构一一区块链网络。2：区块大小3：区块的组成包括区块头和区块体，区块头包括父区块哈希、默克尔根、时间戳、随机数等。区块体包括一定时段在区块链上发生的所有交易信息。4：区块的意义5：创世区块。6：哈希函数的含义，作用及特性。7：哈希的应用。8：默克尔树。9：链式结构。技能点能使用交易哈希在区块链浏览器上查阅各类交易记录。教学重点1：区块的组成。2：哈希函数的作用、特性及应用。3：默克尔树。4：链式结构。教学难点哈希函数的特点及应用；链式结构。教学资源教材及参考资料区块链金融比特币白皮书媒体及平台欧科云链教学方法教法：讲述、图表、案例教学，讨论引导学法：讨论，阅读与课堂听课相结合区块链的组成与

3、基本原理（-）二、教学实施（包括但不仅限以下内容）（一）本次课内容知识导图（二）教学内容（注明哪些是知识点、技能点，并展示其表述方式（包括但不仅限于陈述、案例、微课、抖音、视频、故事、名言、数据等）第一节区块的认知1.区块链网络图是交易数据一一区块链一一链式结构一一区块链网络。以图表方式介绍内容，包括：（1）区块链的结构（2）区块链网络图交易数据区块.EizJH链式结构2.区块大小区块存储了一定量的交易数据，区块的大小决定了交易数据的多少。区块的大小除了决定了所含交易数据的多少,还决定了一个区块被数据填满所需要的时间,一旦数据达到一个区块的存储上限就会产生新的区块。区块的大小取决于开发者的设计

4、，一旦确认，区块链上所有的区块都将遵循同样的大小。只有更新整个区块链的系统才能改变区块的大小。3 .区块的组成。区块由区块头和区块体组成。区块头包括父区块哈希、默克尔根、时间戳、随机数等。区块体包括一定时段在区块链上发生的所有交易信息。以图表方式介绍内容：区块1 .前一个区块的哈希区块头区块体2 .默克尔根3 .时间戳实际数据4 .随机数（1）前一个区块的哈希前一个区块的哈希简称“前块哈希”，也可以被称作“父区块的哈希”。每个区块的区块头都包含着前一个区块的哈希，可以理解为每一个区块都包含上一个区块信息的“数字指纹“，从而使新的区块数据有序地排列在上一个区块数据的后面。（2）默克尔根区块头里的

5、默克尔根（MerkIeRoOI）归纳了所在区块体含有的所有交易，形成了整个交易数据集合的“数字指纹”。（3）时间戳每个区块的区块头包含时间戳（Timestamp）0时间戳能表明此区块生成的时间，同时能为区块体含有的每一笔数据打上时间标记，具备唯一性。（4）随机数区块头里的随机数是一个随意的号码，它的存在与比特币挖矿息息相关。随机数往往存在于采用工作量证明（POW）共识机制的区块链里。区块头里除了含有前块哈希、默克尔根、时间戳和随机数以外，还包含版本号、难度目标。4 .区块的意义区块存储养区块链的数据。区块的存在实现了数据的批量处理，让数据得以有条不紊地被处理，提高了整个区块链系统的运转效率。第

6、二节哈希和链式结构1 .创世区块的含义和内容。创世区块指的是比特币区块链产生的第一个区块，现在不同区块链产生的第一区块也可被称作创世区块。2 以图表方式介绍比特币创世区块链的内容如下：3 .哈希函数的含义，作用及特性。（1）哈希函数的含义哈希（HaSh）是哈希值的缩写，又称散列值。哈希函数又称散列函数，把任意长度的输入通过哈希函数，变换成固定长度的输出，该输出就是哈希值。换句话说，哈希函数是种从任何一种数据中创建小的“数字指纹”的方法。什么意思呢？就是说，你输入任何长度、任何内容的数据，哈希函数输出固定长度、固定格式的结果。以图表方式介绍：ncidvbnonscakImcvop,SHA2563

7、9668f212b7d68c9a28971895b2a2361c6614eda842b682!9137a097339c7db3数据（密码、图片、视频等）将数据进行哈希运算哈希函数运算得出哈希值He11oSHA2562cf24dba5fb0a30c26cX3b2ac5b9e29e1b161c5c1fa7425c73O43362938b9824（2）哈希函数在区块中的作用一是快速验证,哈希函数在区块链中生成各种数据的摘要，当比较两个数据是否相等时，只需要比较它们的摘要就可以了。二是防止篡改传递一个数据，要保证它在传递过程中不被篡改，只需要同时传递它的摘要即可。收到数据的人将这个数据重新生成摘要，然

8、后比较传递的摘要和生成的摘要是否相等，如果相等，则说明数据在传递过程中没有被篡改。三是用于P。W共识机制哈希函数主要是在PoW共识机制中使用。详细说来，就是给定一组数据，然后寻找其他的数据，合并起来计算出的哈希值小于某个值。（3）哈希函数的特性一个好的哈希函数必然具备不定长度输入固定长度输出、抗碰撞性、不可逆性这三个特点。一是不定长度输入固定长度输出所谓不定长度输入固定长度输出，即不管输入的数据是多长、多大，输出的数据长度、格式都是固定的。二是抗碰撞性，对于一个哈希函数，无法找到两个不同的输入拥有相同的输出。三是不可逆性（单向性）给定哈希函数和输入数据，很容易求解出哈希值；但是给定哈希值和哈希

9、函数儿乎不能求解出输入数据是什么，这就是不可逆性，也叫作单向性。举例说明哈希函数的特性:InputHashsum4 .哈希的应用引导学生讨论：根据哈希函数的特性和作用，其在区块链中可以发挥怎样的作用？哈希函数可以将任意大小的数据（输入内容）映射到固定大小的数据（哈希值）。哈希值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表，哈希函数的这一特点保证了区块链的安全性和不可篡改的特点。5 .默克尔树。默克尔树是一个区块中的所有交易都会求取哈希值，得到的哈希值，再两两组合成新文即根哈希值，这些哈希值组成的二本求取哈希值，以此类推，直到生成最后一个哈希值,叉树就是默克尔树。6 以图表来说明默克尔树：7

10、.链式结构区块链账本数据主要通过前块哈希值组成的链式结构来保证防篡改和可验证的特性。以图表说明：区块链上数据变动影响后面哈希值。由于哈希的抗碰撞性，只要一个区块里数据导致哈希值改变了，那么后面所有的区块将会随着改变。哈希和区块构成了一个可被验证的数据结构，保证了对数据的可验证性。（=）教学拓展（练习、思考、调研、阅读、实践等）1 .练习题（1）一个数据对应着一个哈希值，那么当数据变动时，这个数据对应的哈希值（）。A.也会随之改变B.不会改变C.视情况而定D.有时改变，有时不改变（2）下面关于哈希说法正确的是（）o（多选）A.一个数据对应着一个哈希，数据的变动会导致数据对应的哈希也随之变动B.哈希值通常是字母和数字组成的字符串C.区块头中的“前块哈希”就是前一个区块的哈希D.一个数据发生变化，不会影响其哈希（3）区块头包含哪些内容？（4）简述哈希的特性与应用。（5）为什么区块链要引入了默克尔根？阅读参考：比特币白皮书（四）教学反思（教学小结与诊断改进）学生对本项目测试题中的错题进行解析并重新在线下提交答案，教师进行测评辅导。