區(qū)塊鏈原理與技術(shù)應用

第 1章 區(qū)塊鏈概述
1．1　區(qū)塊鏈產(chǎn)生的背景　002
1．1．1傳統(tǒng)信任體系的局限　004
1．1．2互聯(lián)社會發(fā)展的瓶頸　005
1．1．3區(qū)塊鏈“信任”的發(fā)展　006
1．2　區(qū)塊鏈的基本概念　008
1．2．1區(qū)塊鏈的定義　009
1．2．2私有鏈、聯(lián)盟鏈與公有鏈　010
1．2．3主鏈和側(cè)鏈　011
1．3　區(qū)塊鏈的價值基礎(chǔ)　012
1．3．1區(qū)塊鏈解決的根本問題　012
1．3．2區(qū)塊鏈思維　014
1．3．3區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)　015
1．3．4區(qū)塊鏈服務網(wǎng)絡(luò)　017
1．3．5區(qū)塊鏈價值生態(tài)系統(tǒng)　018
1．4　區(qū)塊鏈的應用　020
1．4．1資產(chǎn)區(qū)塊鏈化　020
1．4．2價值存儲區(qū)塊鏈化　022
1．4．3提升社會協(xié)同效率　022
1．4．4催生互助型產(chǎn)業(yè)生態(tài)　023
1．4．5培育共識自治社群　024
1．5　區(qū)塊鏈的挑戰(zhàn)　025
1．5．1技術(shù)的挑戰(zhàn)　025
1．5．2商業(yè)的挑戰(zhàn)　026
1．5．3社會治理的挑戰(zhàn)　026
1．6　課后習題　027
第　2章 區(qū)塊鏈的發(fā)展
2．1　區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程　029
2．2　區(qū)塊鏈1．0　030
2．2．1比特幣簡介　030
2．2．2比特幣的獲取與交易　031
2．2．3比特幣的工作流程　032
2．2．4“雙花”問題　033
2．2．5“分叉”問題　034
2．3　區(qū)塊鏈2．0　036
2．3．1從智能合約到以太坊　036
2．3．2以太坊的工作流程　038
2．3．3基于以太坊的去中心化應用　039
2．4　區(qū)塊鏈3．0　041
2．4．1超級賬本　042
2．4．2區(qū)塊鏈3．0　應用場景　043
2．5　區(qū)塊鏈在中國的發(fā)展　045
2．6　課后習題　046
第3章　區(qū)塊鏈技術(shù)體系
3．1　總體架構(gòu)　048
3．1．1基礎(chǔ)層　050
3．1．2合約層　051
3．1．3應用層　052
3．1．4接入層　055
3．2　核心層技術(shù)原理　055
3．2．1共識賬本　056
3．2．2核心層架構(gòu)　056
3．2．3區(qū)塊鏈中的交易　059
3．2．4區(qū)塊與區(qū)塊鏈的形成　061
3．3　開發(fā)架構(gòu)　062
3．3．1系統(tǒng)分析　062
3．3．2總體設(shè)計　065
3．3．3軟件設(shè)計　066
3．3．4特殊考慮　068
3．4　典型區(qū)塊鏈軟件架構(gòu)　069
3．4．1比特幣　069
3．4．2以太坊　071
3．4．3超級賬本　074
3．4．4EOS　077
3．5　區(qū)塊鏈項目評價　079
3．5．1指標體系　080
3．5．2指標評價　082
3．5．3評估流程　084
3．6　課后習題　086
第4章　區(qū)塊鏈賬戶
4．1　哈希函數(shù)　088
4．1．1概述　089
4．1．2SHA256　算法　090
4．2　公鑰密碼體制　094
4．2．1非對稱加密算法　094
4．2．2數(shù)字簽名技術(shù)　096
4．2．3RSA　算法　097
4．2．4橢圓曲線算法　100
4．3　區(qū)塊鏈狀態(tài)庫　104
4．3．1狀態(tài)庫　104
4．3．2用戶賬戶和合約賬戶　104
4．4　用戶賬戶活動　105
4．4．1用戶地址　106
4．4．2交易發(fā)起　107
4．5　合約賬戶活動　108
4．5．1合約的創(chuàng)建　108
4．5．2合約的調(diào)用　110
4．6　課后習題　111
第5章　區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5．1　設(shè)計思路　113
5．1．1哈希指針　113
5．1．2默克爾樹　114
5．2　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　116
5．2．1區(qū)塊　116
5．2．2區(qū)塊結(jié)構(gòu)　117
5．2．3區(qū)塊頭　117
5．2．4區(qū)塊體　118
5．3　結(jié)構(gòu)樹　119
5．3．1交易樹　120
5．3．2狀態(tài)樹　121
5．3．3收據(jù)樹　122
5．4　區(qū)塊鏈的生成　122
5．4．1區(qū)塊的生成　123
5．4．2區(qū)塊的傳播　127
5．4．3區(qū)塊的校驗　127
5．5　比特幣交易示例　128
5．6　課后習題　133
第6章　區(qū)塊鏈與P2P網(wǎng)絡(luò)
6．1　P2P網(wǎng)絡(luò)概述　135
6．1．1P2P　網(wǎng)絡(luò)的基本概念　135
6．1．2P2P　網(wǎng)絡(luò)的特點　137
6．1．3P2P　網(wǎng)絡(luò)的主要應用場景　140
6．2　P2P網(wǎng)絡(luò)模型　142
6．2．1P2P　網(wǎng)絡(luò)模型概述　142
6．2．2集中目錄式P2P　網(wǎng)絡(luò)模型　143
6．2．3純P2P　網(wǎng)絡(luò)模型　145
6．2．4分層式P2P　網(wǎng)絡(luò)模型　148
6．3　區(qū)塊鏈P2P網(wǎng)絡(luò)　152
6．3．1P2P　與區(qū)塊鏈的關(guān)系　152
6．3．2區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的可靠性　153
6．3．3案例：日食攻擊　154
6．4　實現(xiàn)案例：比特幣系統(tǒng)的P2P網(wǎng)絡(luò)　156
6．4．1節(jié)點發(fā)現(xiàn)　157
6．4．2連接節(jié)點　158
6．4．3初始化區(qū)塊下載　159
6．4．4區(qū)塊廣播　164
6．4．5孤立區(qū)塊　166
6．4．6交易廣播　166
6．4．7交易池（內(nèi)存池）　167
6．5　實現(xiàn)案例：以太坊的P2P網(wǎng)絡(luò)　167
6．5．1引導節(jié)點的實現(xiàn)　168
6．5．2以太坊的P2P　協(xié)議結(jié)構(gòu)類型　169
6．5．3以太坊的P2P　協(xié)議　170
6．5．4以太坊的P2P　節(jié)點　171
6．6　課后習題　176
第7章　共識機制與獎勵機制
7．1　共識機制的引入　178
7．1．1兩軍問題　179
7．1．2拜占庭將軍問題　181
7．2　共識機制與獎勵機制概述　183
7．2．1共識機制的設(shè)計　183
7．2．2獎勵機制的設(shè)計　185
7．3　PoW共識機制　191
7．3．1基本概念　191
7．3．2比特幣系統(tǒng)PoW　共識機制的實現(xiàn)原理　192
7．3．3以太坊PoW　共識機制的實現(xiàn)原理　195
7．3．4算法分析　196
7．4　PoS系列共識機制　198
7．4．1PoS　共識思想　199
7．4．2股份授權(quán)證明共識機制　201
7．4．3基于投注的共識機制　204
7．4．4基于認證的共識機制　205
7．5　其他常見的公有鏈共識機制　209
7．6　拜占庭共識機制　210
7．6．1拜占庭容錯系統(tǒng)　210
7．6．2實用拜占庭容錯　212
7．6．3授權(quán)拜占庭容錯　214
7．7　傳統(tǒng)分布式共識機制　215
7．7．1帕克索斯算法系列　215
7．7．2Raft　算法　217
7．8　共識機制總結(jié)　219
7．9　實現(xiàn)案例：共識機制　221
7．9．1比特幣系統(tǒng)PoW　共識機制的實現(xiàn)案例　221
7．9．2以太坊PoW　共識機制的實現(xiàn)案例　230
7．9．3以太坊的PoS　共識機制的實現(xiàn)原理　237
7．10　課后習題　259
第8章　智能合約
8．1　智能合約概述　262
8．1．1智能合約的定義　262
8．1．2智能合約與區(qū)塊鏈結(jié)合的意義　264
8．2　智能合約的工作原理　266
8．2．1區(qū)塊鏈智能合約的演變　266
8．2．2以太坊智能合約的運行原理　270
8．2．3以太坊智能合約的構(gòu)建與執(zhí)行過程　272
8．3　以太坊智能合約基礎(chǔ)　274
8．3．1智能合約的編程語言　274
8．3．2入門代碼例程　275
8．3．3智能合約的操作　275
8．3．4EVM　的存儲方式　277
8．3．5指令集和消息調(diào)用　278
8．3．6日志功能　279
8．4　智能合約的潛在問題　280
8．4．1以太坊智能合約安全事件　280
8．4．2其他安全事件　283
8．4．3智能合約的安全建議　287
8．5　課后習題　288
第9章　以太坊智能合約的開發(fā)與實踐
9．1　以太坊開發(fā)環(huán)境的搭建　290
9．2　以太坊的交易與合約　291
9．2．1以太坊的賬戶類型　291
9．2．2交易與消息　292
9．3　以太坊接口　293
9．3．1接口方式　293
9．3．2以太坊接口配置　294
9．4　以太坊智能合約開發(fā)　296
9．4．1本地私有鏈的搭建與配置　296
9．4．2智能合約的結(jié)構(gòu)　301
9．4．3智能合約的開發(fā)工具　303
9．4．4智能合約的部署與調(diào)用　304
9．5　創(chuàng)建企業(yè)級智能合約　307
9．5．1探索ganache-cli　307
9．5．2ganache-cli　的安裝與使用　308
9．5．3可用RPC　方法　310
9．5．4Truffl　e 概述　311
9．5．5編譯合約　313
9．5．6配置文件　314
9．5．7合約部署與測試　315
9．6　課后習題　318
第　10章 區(qū)塊鏈設(shè)計案例：AppChain
10．1　環(huán)境的搭建　320
10．1．1環(huán)境準備　321
10．1．2安裝所需要的環(huán)境　321
10．2　學習搭建自己的基本區(qū)塊鏈　333
10．2．1基于Python　2 的基本區(qū)塊鏈　333
10．2．2基于Python　3 的區(qū)塊鏈例程　335
10．3　搭建自己的區(qū)塊鏈　338
10．3．1創(chuàng)建一個區(qū)塊鏈　338
10．3．2區(qū)塊鏈接口　347
10．3．3運行區(qū)塊鏈　351
10．3．4網(wǎng)絡(luò)一致性　355
10．4　課后習題　361