Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

1. Bevezető. A Blockchain és DLT rendszerek fogalma, típusai, alkalmazásuk motivációi szektoronként, evolúciójuk fázisai. A "Blockchain forradalom"; ismert és tervezett alkalmazások és transzformatív hatásuk.

2. Bitcoin, mint az első Blockchain technológia. A Bitcoin "kriptopénz" motivációja, működésének bemutatása. A Proof of Work (PoW) konszenzus és tulajdonságai. Specializált mining: klaszterek, GPU és ASIC gyorsítás.

3. Az első valóban programozható blokklánc technológia: Ethereum. Történeti áttekintés, az Ethereum Virtual Machine (EVM) konstrukció, működési modell, áttérés a bányászatról Proof-of-Stake-re.

4. Bevezetés az Ethereum okosszerződés-programozásba. A Solidity nyelv áttekintése; jellemző okosszerződés-konstrukciók egyszerű (token és nem-token) példákon keresztül; fejlesztőeszközök; jellemző kód-sérülékenységek és elkerülésük.

5. Distributed ledger ("elosztott főkönyv") blockchain-ek. Zárt és jogosultságkezelt blockchain-ek és „business to business"/"shared ledger" alkalmazási mintáik. A Linux Foundation Hyperledger projektje és a Hyperledger Fabric plaform rendszermérnöki mélységű áttekintése. Nem-blokklánc DLT konstrukciók (R3 Corda, IOTA, openCBDC).

6. Bevezetés a Hyperledger Fabric okosszerződés-programozásba. A Fabric nyelv-agnosztikus programozási modellje; jellemző okosszerződés-konstrukciók egyszerű (token és nem-token) példákon keresztül Node.js-ben/Java-ban; fejlesztőeszközök; tipikus fejlesztői hibák.

7. Blokklánc/DLT használati eset minták. A blokklánc/DLT alapú megoldások lehetséges „üzleti értékének" rendszerezett áttekintése (a hatékonyságnövelés, bizalom növelése és új üzleti modellek/termékek felbontás mentén); példákkal illusztrált használati eset minták a dokumentum-megosztástól az érték-tokenizáción, eszközkövetésen és az ipari digitális ikreken (Digital Twins) keresztül a Digitális Jegybankpénzig.

8. Üzleti folyamatok blockchain alapokon. Üzleti folyamatok definíciója és végrehajtása blockchain technológia fölött, smart contract alapokon. Létező szervezetközi együttműködések blokkláncra migrálása; „blockchainification". Esettanulmány: BPMN nyelv mintáinak smart contract alapú végrehajtása; blokklánc alapú digitális gyártási kollaboráció (digital manufacturing) az NIST ajánlásai alapján.

9. Blockchain technológiák a közigazgatásban és a közszolgáltatásokban. Blokklánccal támogatott identitás- és tanúsítványkezelés, Self-Sovereign Identity (SSI); a European Blockchain Services Infrastructure (EBSI) platform; szabványok, szabványosítási törekvések és az európai szabályozási háttér.

10. A kiberfizikai rendszerek és a blockchain konvergenciája. Szenzoradatok tárolásának, feldolgozásának és hozzáférésének kihívásai. Szenzor- és adatfúzió smart contractban. Technológiák és alkalmazások, illeszkedés a „terepi" (in-field) eszközökhöz.

11. A Proof of Work-ön túl. Az elosztott konszenzus problémája. Konszenzusprotokollok és tulajdonságaik. A jogosultságkezelt konszenzus protokolljai és PoW-helyettesítő protokollok a nem-jogosultságkezelt esetben. Byzantine Fault Tolerance protokollok (BFT), Proof of Stake (PoS, Ethereum), Proof of Elapsed Time (PoET, Intel Sawtooth Lake).

12. Integráció, interoperabilitás. Integrációs minták a „külvilággal" és nem-decentralizált rendszerekkel; oracle-ök. Blokkláncok/elosztott főkönyvek közötti integráció mintái (atomi cserék - atomic swaps, bridging, „sidechain"-ek, "blockchain of blockchains"...), megoldásai, használati esetei és szabványai. Esettanulmány: a Polkadot konstrukció és interoperábilis ökoszisztémája.

13. Blockchain rendszerek teljesítményelemzése és -növelése. Motiváció, blockchain rendszerek szolgáltatásminőségének fogalmai (Quality of Service metrikák). Szűk keresztmetszetek azonosítása mérések vizuális és statisztikai elemzése alapján, a Hyperledger Fabric példáján. „Layer 2" teljesítménynövelési megoldások a nem-jogosultságkezelt hálózatokban (Lightning Network, state channel megoldások, tranzakció rollup-ok).

14. Titkosság és privacy. A főbb blokklánc technológiák natív titkossági/privacy tulajdonságai. Privacy biztosításának megközelítései a nyílt rendszerekben: mixer/tumbler megoldások, gyűrű-aláírások, tudásmentes bizonyítások alkalmazása (Zero-Knowledge Proofs, ZKP). Szervezetközi titkosság rendszerszervezési és hardveresen támogatott (Trusted Execution Environment, TEE) mechanizmusai és alkalmazásra tervezésük konzorciális hálózatokban.

a. A szorgalmi időszakban: egy házi feladat elkészítése. Házi feladat: egy önállóan elkészített „smart contract" implementációja, dokumentálása és bemutatása. A házi feladathoz kiadott feladat- és technológia-listától egyedi elbírálással lehetséges eltérés.

A félév végi jegy megszerzésének feltétele a házi feladat beadása és annak elfogadása. A félév végi jegyet a házi feladat értékelése határozza meg.

b. A vizsgaidőszakban: -

c. Elővizsga: -

A TVSZ szerint:

Házi feladat: a pótlási héten pótolható (különeljárási díj ellenében).

Az oktatókkal előre egyeztetett időpontban.

Az előadásokon kiadott segédanyagok és tudományos publikációk mellett:

• World Economic Forum (2019): Building Value with Blockchain Technology: How to Evaluate Blockchain's Benefits. http://www3.weforum.org/docs/WEF_Building_Value_with_Blockchain.pdf
• M. Swan: "Blockchain: Blueprint for a New Economy", O'Reilly, 2015.
• Tapscott, D. Tapscott: "Blockchain Revolution: How the Technology Behind Bitcoin Is Changing Money, Business, and the World", Portfolio / Penguin, 2016.
• S. Nakamoto, "Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system." 2008.
• A Linux Foundation Hyperledger alprojektjeinek dokumentációja: https://www.hyperledger.org/
• Androulaki, E. et al. (2018): Hyperledger Fabric: A Distributed Operating System for Permissioned Blockchains. https://arxiv.org/abs/1801.10228
• Az Ethereum blockchain projekt dokumentációja: https://www.ethereum.org/
• A folyamatban lévő ISO szabványosítás (TC307) eredményei, lásd http://www.standards.org.au/OurOrganisation/News/Documents/Roadmap_for_Blockchain_Standards_report.pdf
• Az Egyesült Királyság kormányának tudományos irodája által készített elemzés: https://www.gov.uk/government/publications/distributed-ledger-technology-blackett-review