区块链技术指南

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本文目录结构

区块链技术指南

编辑推荐

区块链专家联袂推荐，资深区块链践行者联合撰写，从技术层面全面解密区块链技术

系统讲解区块链核心概念、架构、底层算法、应用开发、典型项目与应用、常见问题等读者为关心的技术与应用

内容简介

区块链专家联袂推荐，资深区块链践行者联合撰写，从技术层面全面揭示区块链技术秘密。涵盖基础概念、架构、底层算法、应用开发、典型的区块链解决方案、常见问题等读者*为关心的技术与应用。 s 本书分为三大部分，共计 11 章内容。

第一部分为基础和入门（第 1～2 章），着重是区块链入门介绍，并讲解区块链基础，包括区块链的概念、种类、比特币交易、区块链的一些基础概念等，为后面深入介绍区块链技术做铺垫。

第二部分为架构和技术篇（第 3～10 章）：详细讲解了以下方面。

区块链 1.0/2.0/3.0 架构，以及互联链架构属性与特点剖析，做到宏观理解与认识。

区块链基于的密码学原理和典型的算法，了解区块链开发安全之道。

区块链中常用的共识算法与作用，了解区块链价值传递与弱中心化之基石。

比特币开发指南，帮助初学者入门。

以太坊上的智能合约开发要领，为以后应用打下基础。

HyperLedger 开源项目及其架构，掌握主流的项目与应用。

区块链上常见的问题，包括 TheDAO 攻击的源码级分析。

典型解决方案：以闪电网络为主的支付方案；以标识登记为主的开源 ODIN 解决方案。

第三部分为回顾和展望（第 11 章），从架构变革的角度探讨 IT 发展的原动力，并提供对区块链对未来 IT 发展的一些展望。

作者简介

邹均，中关村区块链产业联盟专家、服务合约（ServiceContract）方向博士，关注与实践区块链技术与应用，现为海纳云 CTO。曾任 IBM 澳洲金融行业首席软件架构师。擅长云计算、大数据、软件定义存储。融智北京高端外国专家，在国际会议期刊发表论文 20 余篇。

张海宁，VMware 中国云原生应用首席架构师，Harbor 企业级开源容器 Registry 项目负责人，CloudFoundry 中国社区*早的技术布道师之一，多年软件开发经验。曾任 IBM 资深软件工程师、Sun 公司资深架构师等。目前着重关注容器、云计算和区块链领域的研究和开发。

唐屹，广州大学教授、理学博士，专注于网络信息安全、分布式计算、区块链安全及应用等，为国外知名安全公司开发过椭圆曲线密码软件，获密码科技进步二等奖（省部级）。多次主持或参与完成国家*科技与人才项目基金工作。

李磊，合肥工业大学副教授，Macquarie 大学博士。擅长数据挖掘、社会计算、智能计算。多次担任 IEEE 国际会议程序委员会委员与组织者，在社会计算和区块链等领域发表论文 40 余篇，被引用 350 余次。

1.1　区块链简介 / 1
1.1.1　区块链起源——比特币 / 1
1.1.2　区块链和区块链技术的涵义 / 2
1.1.3　区块链分类 / 2
1.1.4　区块链价值与应用 / 7
1.2　区块链体验 / 10
1.2.1　获取比特币的 3 种途径 / 11
1.2.2　通过交易所购买比特币 / 13
1.2.3　比特币钱包和地址 / 17
1.2.4　从交易平台提取比特币到钱包 / 20
1.2.5　比特币交易查询 / 22
1.3　本章小结 / 22

第 2 章　区块链基础 / 24

2.1　区块链技术 / 24
2.1.1　基本概念 / 25
2.1.2　框架与特点 / 32
2.1.3　区块链运作的核心技术 / 35
2.1.4　区块链交易流程 / 41
2.2　以太坊 / 42
2.2.1　什么是以太坊 / 42
2.2.2　以太坊技术 / 43
2.2.3　以太坊智能合约 / 48
2.2.4　以太坊的去中心化应用 / 50
2.3　基于区块链的电子货币 / 51
2.3.1　元币平台 / 51
2.3.2　代币 / 52
2.3.3　货币的未来 / 58
2.4　本章小结 / 58

第 3 章　区块链架构剖析 / 59

3.1　基本定义 / 59
3.2　区块链 1.0 架构：比特币区块链 / 61
3.2.1　比特币前端 / 63
3.2.2　比特币节点后端 / 66
3.3　区块链 2.0 架构：以太坊区块链 / 79
3.4　区块链 3.0 架构：超越货币、金融范围的区块链应用 / 87
3.5　互联链架构剖析 / 90
3.5.1　互联链背景 / 90
3.5.2　互联账本 / 91
3.5.3　互联账本协议组 / 92
3.5.4　互联账本各层协议关系 / 95
3.6　本章小结 / 96

第 4 章　区块链中的密码学技术 / 97

4.1　哈希算法 / 97
4.1.1　哈希函数的性质与应用 / 99
4.1.2　哈希指针链 / 101
4.2　Merkle 树 / 102
4.3　公钥密码算法 / 103
4.3.1　椭圆曲线密码算法 / 104
4.3.2　secp256k1 椭圆曲线 / 105
4.3.3　椭圆曲线签名与验证签名 / 106
4.4　本章小结 / 107

第 5 章　共识算法详解 / 109

5.1　拜占庭容错技术 / 109
5.1.1　拜占庭将军问题 / 110
5.1.2　拜占庭容错系统 / 112
5.1.3　实用的拜占庭容错系统 / 112
5.1.4　Raft 协议 / 114
5.2　PoW 机制 / 116
5.3　PoS 机制 / 122
5.4　DPoS 机制 / 123
5.5　Ripple 共识算法 / 124
5.6　小蚁共识机制 / 126
5.7　本章小结 / 127

第 6 章　比特币应用开发指南 / 129

6.1　以虚拟机方式搭建应用开发环境 / 129
6.1.1　下载和安装 Oracle VM VirtualBox / 129
6.1.2　以虚拟机方式安装 Ubuntu14.04 / 133
6.1.3　安装 Node.js 开发环境 / 138
6.1.4　安装 Docker 运行环境 / 138
6.1.5　安装和运行比特币测试网络 / 139
6.1.6　运行第一个示例程序 / 141
6.2　把握比特币“交易”数据结构 / 145
6.2.1　了解比特币的“交易”数据结构 / 145
6.2.2　交易记录的实例解析 / 146
6.2.3　运行示例程序 / 148
6.3　实战：多重签名交易 / 153
6.3.1　将 ODIN 标识注册到区块链上的实例解析 / 153
6.3.2　运行示例程序 / 156
6.4　本章小结 / 157

第 7 章　智能合约 / 158

7.1　智能合约简介 / 158
7.1.1　什么是智能合约 / 158
7.1.2　智能合约的历史 / 159
7.1.3　智能合约的优点和面临的风险 / 160
7.2　以太坊智能合约详解 / 161
7.2.1　以太坊上的账户 / 161
7.2.2　以太币和 Gas / 166
7.2.3　合约和交易 / 167
7.3　以太坊虚拟机 / 170
7.4　实例：在以太坊上开发实施智能合约 / 173
7.4.1　通过以太坊钱包部署智能合约 / 173
7.4.2　通过控制台部署智能合约 / 179
7.5　本章小结 / 183

第 8 章　超级账本项目 / 184

8.1　超级账本项目简介 / 184
8.1.1　项目背景 / 184
8.1.2　项目管理形式 / 185
8.1.3　项目的生命周期管理 / 186
8.1.4　项目发展状况 / 187
8.2　Fabric 项目 / 187
8.2.1　项目概述 / 187
8.2.2　应用场景 / 188
8.2.3　项目架构 / 189
8.2.4　部署方式 / 191
8.2.5　交易的执行 / 192
8.3　Sawtooth Lake 项目 / 193
8.3.1　项目概述 / 194
8.3.2　项目架构 / 194
8.4　本章小结 / 196

第 9 章　区块链常见问题 / 197

9.1　钱包的安全性问题 / 197
9.2　加密货币的交易方式 / 199
9.3　匿名性和隐私性 / 201
9.4　矿池算力集中的问题 / 203
9.5　51% 攻击问题 / 205
9.6　去中心化的自治组织 / 207
9.6.1　去中心化的自治组织简介 / 207
9.6.2　The DAO 项目 / 208
9.6.3　代码漏洞分析 / 210
9.6.4　解决方案 / 213
9.6.5　软分叉和硬分叉的影响 / 215
9.6.6　重放攻击 / 216
9.7　本章小结 / 219

第 10 章　区块链应用案例分析 / 220

10.1　闪电网络 / 220
10.1.1　闪电网络简介 / 220
10.1.2　支付通道的创建 / 221
10.1.3　支付通道的更新 / 223
10.1.4　支付网络的构建 / 223
10.1.5　支付通道的关闭 / 225
10.1.6　小结 / 226
10.2　ODIN：用区块链来替代 DNS / 226
10.2.1　ODIN 简介 / 227
10.2.2　实现功能 / 228
10.2.3　主要特点 / 229
10.2.4　ODIN 标识编码格式 / 229
10.2.5　ODIN 标识技术规范 / 232
10.2.6　使用示例 / 233
10.2.7　开放资源 / 234
10.2.8　问题与思考 / 234
10.3　本章小结 / 236

第 11 章　从架构变革看 IT 时代的演进 / 237

11.1　架构心得 / 237
11.1.1　架构和技术的关系 / 237
11.1.2　关于计算的观察 / 238
11.1.3　架构创新的神奇力量 / 238
11.1.4　冯·诺依曼架构 / 239
11.1.5　哈佛体系架构 / 240
11.1.6　有影响力架构的特点 / 240
11.1.7　从非生物计算到非生物智能 / 241
11.2　架构创新——IT 发展源源不断的动力 / 242
11.2.1　大中型机时代 / 243
11.2.2　开放时代的到来 / 243
11.2.3　客户端 / 服务端（CS）分布式时代 / 243
11.2.4　互联网时代 / 244
11.2.5　云计算、大数据时代 / 246
11.2.6　互联网 + 时代 / 250
11.2.7　区块链 + 时代 / 252
11.3　未来展望 / 254