Course detail

Blockchains and Decentralized Applications

FEKT-CZV-BDAAcad. year: 2024/2025

Not applicable.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

5

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

Ing. Ivan Homoliak, Ph.D.

Department

Faculty of Information Technology (FIT)

Entry knowledge

Not applicable.

Rules for evaluation and completion of the course

Not applicable.

Aims

Not applicable.

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

ANTONOPOULOS, Andreas. Mastering bitcoin. 3rd ed. O'Reilly Media, 2023. ISBN 978-109815009. (CS)
ANTONOPOULOS, Andreas M.; WOOD, Gavin.Mastering Ethereum: Building Smart Contracts and DApps. 1st ed. O'Reilly Media, 2018. ISBN 978-1491971949 (CS)
Nakamoto, S. (2019). Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system. (CS)
Cachin, C., & Vukolić, M. (2017). Blockchain consensus protocols in the wild. arXiv preprint arXiv:1707.01873. (CS)
Casino, F., Dasaklis, T. K., & Patsakis, C. (2019). A systematic literature review of blockchain-based applications: current status, classification and open issues. Telematics and informatics, 36, 55-81 (CS)

Recommended literature

Not applicable.

Classification of course in study plans

  • Programme CZV3-Cyber Lifelong learning - long-term course 2 year of study, winter semester, elective

Type of course unit

 

Lecture

26 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Ing. Ivan Homoliak, Ph.D.

Syllabus

1. Úvod a potřebné kryptografické konstrukty.
2. Bitcoin I - mining, transakce, block, hlavička, skriptovací jazyk, UTXO/account-balance model, SPV klienti a konsenzuální účastníci Bitocin a PoW Blockchainy - peněženky, selekce chainu, forky.
3. Bitcoin II -  double spending, selfish mining, mining pools, čas a přesnost, škálovatelnost, spotřeba energie, privátnost, mixéry.
4. Konsenzuální protokoly - cíle, Zooko trojúhelník, CAP teorém, Byzantský konsenzus a kozistentní broadcast, PBFT, Nakamotův konsenzus, finálnost, Proof-of-Work, Proof-of-Stake, Proof-of-Authority, modely permissioned a permissionless , schémata odměn a modely teorie her.
5. Proof-of-Resource protokoly - ASIC-odolný mining (scrypt), Proof-of-Storage, Proof-of-Replication, populární altcoiny a jejich protokoly.
6. Ethereum and Smart Contracts - výpočetní model, mining (ethash), strýčkové, struktura bloku a hlavičky, light klienti, virtuální mašina, paměť a úložiště, koncept gasu, konzistentní aktualizace stavu s Merkle-Patricia stromy, smart kontrakty, typy invokací.
7. Programování Smart Kontraktů - ukázky standardních kontraktů a decentralizovaných aplikací (DAPP), fungibilní a nefungibilní tokeny, ukázky bagů v smart kontraktech, frameworky pro analýzu kódu, truffle a Solidity, decentralizované aplikace a eth.web3, Ganache Turingovo kompletní a nekompletní smart kontraktové jazyky.
8. Škálovatelnosti a propustnost - problémy a kompromisy, Bitcoin-NG, acyklické grafy , Shardování, Off-chainoání (platební kanály, lighting network), TEE, Permissioned blockchainy a Proof-of-Authority, centralizované blockchainy (stromy historie, CT).
9. Anonymnost a Privátnost - nezklinkovatelnost, deanonymizace na síťové vrstvě, centralizované a decentralizované mixovací služby, zero-knowledge důkazy, zk-Snarky, privátně-orientované kryptoměny.
10. Proof-of-Stake protokoly - virtuální mining, kombinace s BFT a PoR, příklady protokolů, útoky na PoS protokoly (nothing-at-stake, grinding, long-range, DoS na lídry a komise).