Введение в блокчейн

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс по выбору (Прикладная математика и информатика)

Направление: 01.03.02. Прикладная математика и информатика

Кто читает: Департамент больших данных и информационного поиска

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 4-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Янович Юрий Александрович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 22

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

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

Авторы

Янович Юрий Александрович

Программа дисциплины