Blockchain technológiák és alkalmazások

A tantárgy angol neve: BlockchainTechnologies and Applications

Adatlap utolsó módosítása: 2021. június 9.

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 eszközök 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 rendszerek fogalma, motivációja 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. A Bitcoin mint kriptopénz. Használata, walletek, a Bitcoin piaca. Szabályozói környezet. Bitcoin-stílusú alternatív pénz rendszerek ("altcoin"-ok).

4. Blockchain-ek vizualizációja és elemzése. Vizualizációs és elemzési minták. Tranzakció-minták vizuális felismerése.

5. Smart contract-ok blockchaineken. Az Ethereum rendszer és smart contract támogatása. Programozási modell, példa smart contract-ok. Smart contractok veszélyei és formális vizsgálatuk.

6. Distributed ledger ("elosztott főkönyv") blockchain-ek. Zárt és jogosultságkezelt blockchain-ek és „business to business"/"shared ledger" alkalmazási mintáik. A Linux Foundation Hyperledger projektjének bemutatása. A Hyperledger Fabric plaform rendszermérnöki mélységű áttekintése. Nem-blokklánc DLT-k: a CORDA platform áttekintése.

7. Megvalósítási példák. Ethereum smart contract tervezése és megvalósítása. Okosszerződés („chaincode”) fejlesztés a Hyperledger Fabric platformon.

8. A Proof of Work-ön túl. Az elosztott konszenzus problémája. Konszenzusprotokollok és tulajdonságaik. PoW-helyettesítő protokollok Blockchain rendszerekben és alkalmazásuk oka. Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Proof of Stake (PoS, Ethereum) és Proof of Elapsed Time (PoET, Intel Sawtooth Lake).

9. Blockchain rendszerek teljesítményelemzése. Motiváció, Blockchain rendszerek szolgáltatásminőségének fogalmai (Quality of Service metrikák). Szűk keresztmetszetek azonosítása mérések vizuális és statisztikai elemzése alapján, a Hyperledger fabric Blockchain példáján.

10. Üzleti folyamatok Blockchain alapokon. Üzleti folyamatok definíciója és végrehajtása blockchain technológia fölött, smart contract alapokon. Monitorozás, megfelelőségvizsgálat (compliance check) logok alapján. Esettanulmány: BPMN nyelv mintáinak smart contract alapú végrehajtása.

11. Blockchain technológiák a közigazgatásban és a közszolgáltatásokban. Szabványosítási törekvések.

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

13. Elosztott főkönyvek üzleti logikájának magas szintű specifikációja; a DAML és a Hyperledger Concerto platformok. Blokklánc alapú alkalmazások privacy-jének, titkosságának és szolgáltatásbiztonságának end-to-end mérnöki tervezése.

14. Házi Feladatok bemutatása

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
  • 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/
  • Blockchain segédanyagok az IBM developerWorks-ön: https://developer.ibm.com/blockchain/
  • 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
  • Object Management Group: Cloud Customer Architecture for Blockchain. https://www.omg.org/cloud/deliverables/cloud-customer-architecture-for-blockchain.htm
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

Kocsis Imre

tanársegéd

MIT