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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Blockchain technológiák és alkalmazások

    A tantárgy angol neve: BlockchainTechnologies and Applications

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. június 22.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnökinformatikus szak

    Villamosmérnöki szak

    Gazdaságinformatikus szak

    Választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIAV17   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kocsis Imre,
    4. A tantárgy előadója
     Név: Beosztás: Tanszék, intézet:
    Dr. Pataricza András 
    egyetemi tanár
    Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
    Dr. Kocsis Imre
    adjunktus
    Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít A tárgy tematikáját egységes szerkezetben tárgyalja, vonatkozó szakirányú ismeretek meglétét nem feltételezi.
    7. A tantárgy célkitűzése A Blockchain és elosztott főkönyvi technológia (distributed ledger technology, DLT) alapú megoldások alapvető tervezési elveinek és sajátosságainak, valamint alkalmazási lehetőségeinek és elveinek megismertetése a hallgatókkal. Az alkalmazás szempontjából kiemelt szerepű az általános célú üzleti szolgáltatások létrehozása és integrációja, valamint a kiberfizikai (Cyber-Physical Systems, CPS) alkalmazási esetek. A tárgy az ismeretanyagot konkrét technológiákkal és azok bemutatásával is demonstrálja.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    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.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás
    10. Követelmények

    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: -

    11. Pótlási lehetőségek

    A TVSZ szerint:

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

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az oktatókkal előre egyeztetett időpontban.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    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
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontaktóra28
    Készülés előadásra
    14
    Készülés zárthelyire0
    Házi feladat elkészítése18
    Összesen60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Pataricza András

    egyetemi tanár

    MIT

    Dr. Kocsis Imre

    adjunktus

    MIT