區(qū)塊鏈原理與技術(shù)應(yīng)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(huì)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(jià)值基礎(chǔ)　012
1．3．1區(qū)塊鏈解決的根本問(wèn)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(wù)網(wǎng)絡(luò)　017
1．3．5區(qū)塊鏈價(jià)值生態(tài)系統(tǒng)　018
1．4　區(qū)塊鏈的應(yīng)用　020
1．4．1資產(chǎn)區(qū)塊鏈化　020
1．4．2價(jià)值存儲(chǔ)區(qū)塊鏈化　022
1．4．3提升社會(huì)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(shí)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(huì)治理的挑戰(zhàn)　026
1．6　課后習(xí)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(jiǎn)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(wèn)題　033
2．2．5“分叉”問(wèn)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(yīng)用　039
2．4　區(qū)塊鏈3．0　041
2．4．1超級(jí)賬本　042
2．4．2區(qū)塊鏈3．0　應(yīng)用場(chǎng)景　043
2．5　區(qū)塊鏈在中國(guó)的發(fā)展　045
2．6　課后習(xí)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(yīng)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(shí)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(kāi)發(fā)架構(gòu)　062
3．3．1系統(tǒng)分析　062
3．3．2總體設(shè)計(jì)　065
3．3．3軟件設(shè)計(jì)　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(jí)賬本　074
3．4．4EOS　077
3．5　區(qū)塊鏈項(xiàng)目評(píng)價(jià)　079
3．5．1指標(biāo)體系　080
3．5．2指標(biāo)評(píng)價(jià)　082
3．5．3評(píng)估流程　084
3．6　課后習(xí)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(duì)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(kù)　104
4．3．1狀態(tài)庫(kù)　104
4．3．2用戶賬戶和合約賬戶　104
4．4　用戶賬戶活動(dòng)　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(dòng)　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(xí)題　111
第5章　區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5．1　設(shè)計(jì)思路　113
5．1．1哈希指針　113
5．1．2默克爾樹(shù)　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(shù)　119
5．3．1交易樹(shù)　120
5．3．2狀態(tài)樹(shù)　121
5．3．3收據(jù)樹(shù)　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(yàn)　127
5．5　比特幣交易示例　128
5．6　課后習(xí)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(diǎn)　137
6．1．3P2P　網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場(chǎng)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(shí)現(xiàn)案例：比特幣系統(tǒng)的P2P網(wǎng)絡(luò)　156
6．4．1節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)　157
6．4．2連接節(jié)點(diǎn)　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(shí)現(xiàn)案例：以太坊的P2P網(wǎng)絡(luò)　167
6．5．1引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)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(diǎn)　171
6．6　課后習(xí)題　176
第7章　共識(shí)機(jī)制與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制
7．1　共識(shí)機(jī)制的引入　178
7．1．1兩軍問(wèn)題　179
7．1．2拜占庭將軍問(wèn)題　181
7．2　共識(shí)機(jī)制與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制概述　183
7．2．1共識(shí)機(jī)制的設(shè)計(jì)　183
7．2．2獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的設(shè)計(jì)　185
7．3　PoW共識(shí)機(jī)制　191
7．3．1基本概念　191
7．3．2比特幣系統(tǒng)PoW　共識(shí)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理　192
7．3．3以太坊PoW　共識(shí)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理　195
7．3．4算法分析　196
7．4　PoS系列共識(shí)機(jī)制　198
7．4．1PoS　共識(shí)思想　199
7．4．2股份授權(quán)證明共識(shí)機(jī)制　201
7．4．3基于投注的共識(shí)機(jī)制　204
7．4．4基于認(rèn)證的共識(shí)機(jī)制　205
7．5　其他常見(jiàn)的公有鏈共識(shí)機(jī)制　209
7．6　拜占庭共識(shí)機(jī)制　210
7．6．1拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)　210
7．6．2實(shí)用拜占庭容錯(cuò)　212
7．6．3授權(quán)拜占庭容錯(cuò)　214
7．7　傳統(tǒng)分布式共識(shí)機(jī)制　215
7．7．1帕克索斯算法系列　215
7．7．2Raft　算法　217
7．8　共識(shí)機(jī)制總結(jié)　219
7．9　實(shí)現(xiàn)案例：共識(shí)機(jī)制　221
7．9．1比特幣系統(tǒng)PoW　共識(shí)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)案例　221
7．9．2以太坊PoW　共識(shí)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)案例　230
7．9．3以太坊的PoS　共識(shí)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理　237
7．10　課后習(xí)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(yùn)行原理　270
8．2．3以太坊智能合約的構(gòu)建與執(zhí)行過(guò)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(yǔ)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(chǔ)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(wèn)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(xí)題　288
第9章　以太坊智能合約的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐
9．1　以太坊開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jí)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(cè)試　315
9．6　課后習(xí)題　318
第　10章 區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)案例：AppChain
10．1　環(huán)境的搭建　320
10．1．1環(huán)境準(zhǔn)備　321
10．1．2安裝所需要的環(huán)境　321
10．2　學(xué)習(xí)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(gè)區(qū)塊鏈　338
10．3．2區(qū)塊鏈接口　347
10．3．3運(yùn)行區(qū)塊鏈　351
10．3．4網(wǎng)絡(luò)一致性　355
10．4　課后習(xí)題　361