Introduction to Blockchain

2021/2022

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

4

ECTS credits

Delivered at:

Big Data and Information Retrieval School

Course type:

Elective course

When:

4 year, 3 module

Instructor

Yanovich, Yury

Программа дисциплины

Аннотация

Технология блокчейн была впервые реализована в криптовалюте Биткоин в 2008 году. К настоящему моменту она претерпела ряд изменений и нашла применение во многих областях: государственные реестры, цепочки управления поставками, биомедицина, финансовый сектор и прочие. В курсе будет рассказано, что такое блокчейн, какие возможности и ограничения есть у данной технологии, а также, о существующих и перспективных приложениях. Отдельное внимание будет отведено математическим основам технологии (криптография, консенсус) и знакомству со средами и фреймворками для разработки блокчейнов. Для успешного освоения материала понадобится: быть знакомым с каким-нибудь высокоуровневым языком программирования и не пугаться встречи с новыми; не бояться возводить числа в степень над заданным полем ни на бумаге, ни в компьютере; рисовать картинки и выводить текст в Jupyter notebook; понимать, что такое алгоритм.

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины является изучение технологии блокчейн (распределенного реестра) с акцентом на её математические и технические основы, а также прикладные аспекты. Курс предназначен для новичков, желающих познакомиться с данной технологией.
• Формирование системного понимания технологии блокчейн и способов её применения.
• Обретение навыков разработки на технологии блокчейн, решения прикладных практических задач.

Планируемые результаты обучения

• Знание, что такое блокчейн
• Понимание таксономии блокчейнов, область их применимости и технологические ограничения, математические основы блокчейна

Содержание учебной дисциплины

• Блокчейн. Принцип работы Биткоина
• Моя игрушечная криптовалюта
• Основы криптографии
• Подробнее о Биткоине: транзакции и сеть
• Криптография: блоковые шифры, RSA
• Доказательство выполнения работы и другие типы консенсуса
• Ethereum и умные контракты
• Приватные блокчейны
• Форки, Лайтнинг, Атомарные обмены
• Схема Эль-Гамаля. Эллиптические кривые. PKI
• Конфиденциальность в блокчейнах
• Доказательства с нулевым разглашением
• Генерация случайных чисел в одноранговых сетях

Элементы контроля

• Домашнее задание 1
  Выдается после занятия 2.
• Домашнее задание 2
  Транзакции в сети Биткоин: ключи, адреса, P2PKH, Null data, P2MS. Выдается после занятия 5.
• Домашнее задание 3
  Ethereum и смарт-контракты: взаимодействие с сетью, контракты приветствия и ERC20. Выдается после занятия 8.
• Домашнее задание 4
  Основы криптографии: RSA, El-Gamal, эллиптические кривые. Выдается после занятия 12.
• Командные проекты
  Проекты в группах до четырех человек по темам на выбор по блокчейну или криптографии. Например: Кадастровый реестр на базе блокчейн Моя NFT коллекция Реализация алгоритма цифровой подписи для IoT устройство по заданной статье. В качестве отчета требуется записать 10 минутное видео предлагаемого решения, предоставить исходный код (если его наличие предполагается темой) и предоставить отчет (не более 5 страниц).
• Экзамен
  Экзамен проводится в письменной форме онлайн. Студент получает билет, который включает в себя четыре вопроса: два из программы экзамена – один вопрос по блокчейну и один вопрос по материалу лекций криптографии, и две задачи – одну по блокчейну и одну по криптографии.

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 3 модуль
  0.1 * Домашнее задание 1 + 0.3 * Командные проекты + 0.1 * Домашнее задание 3 + 0.1 * Домашнее задание 2 + 0.1 * Домашнее задание 4 + 0.3 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Alfred J. Menezes, Paul C. van Oorschot, & Scott A. Vanstone. (1997). Handbook of Applied Cryptography. CRC Press.

Рекомендуемая дополнительная литература

• BASHIR, I. (2018). Mastering Blockchain : Distributed Ledger Technology, Decentralization, and Smart Contracts Explained, 2nd Edition. Packt Publishing.