區(qū)塊鏈核心技術(shù)與應(yīng)用

目　　錄 Contents
作者簡介
序一　處于“十字路口”的區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用
序二　用發(fā)展的眼光看待區(qū)塊鏈
序三　區(qū)塊鏈與系統(tǒng)安全
前言
第一篇　核心技術(shù)篇
第1章　互聯(lián)網(wǎng)下半場的主角——區(qū)塊鏈 2
1.1　當代互聯(lián)網(wǎng)的局限 3
1.2　計算模式的演變 4
1.2.1　分布式計算的出現(xiàn) 4
1.2.2　分布式計算的挑戰(zhàn) 5
1.2.3　比特幣“突圍” 6
1.2.4　比特幣的局限 8
1.3　區(qū)塊鏈的演化路徑 9
1.3.1　區(qū)塊鏈與互聯(lián)網(wǎng)意義 9
1.3.2　區(qū)塊鏈概念的提出 9
1.3.3　區(qū)塊鏈的社會價值和意義 9
1.4　小結(jié) 12
第2章　區(qū)塊鏈基本概念 13
2.1　區(qū)塊鏈技術(shù)研究緣由 13
2.1.1　區(qū)塊鏈用例描述：比特幣 14
2.1.2　區(qū)塊鏈需要研究哪些關(guān)鍵技術(shù) 17
2.2　區(qū)塊鏈模型 18
2.2.1　數(shù)據(jù)區(qū)塊 20
2.2.2　鏈式結(jié)構(gòu) 21
2.2.3　Merkle樹 22
2.3　網(wǎng)絡(luò)通信層關(guān)鍵技術(shù) 22
2.4　數(shù)據(jù)安全與隱私保護關(guān)鍵技術(shù) 26
2.5　共識層關(guān)鍵技術(shù) 32
2.6　區(qū)塊鏈技術(shù)標準 33
2.7　小結(jié) 34
第3章　區(qū)塊鏈架構(gòu) 36
3.1　區(qū)塊鏈架構(gòu)和傳統(tǒng)IT架構(gòu)的異同 36
3.2　區(qū)塊鏈架構(gòu)模型 37
3.2.1　區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共性 37
3.2.2　區(qū)塊鏈的差異性 40
3.3　區(qū)塊鏈的參考模型 42
3.3.1　一個參考架構(gòu) 42
3.3.2　區(qū)塊鏈高階架構(gòu)模型 43
3.3.3　區(qū)塊鏈跨鏈本質(zhì)與架構(gòu)模型 52
3.3.4　區(qū)塊鏈部署模型 56
3.4　區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)模型 58
3.5　區(qū)塊鏈的能力模型 62
3.6　小結(jié) 64
第4章　密碼學 65
4.1　哈希算法 66
4.1.1　密碼學哈希函數(shù)簡介 66
4.1.2　哈希函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用 67
4.1.3　區(qū)塊鏈中的哈希函數(shù) 69
4.2　Merkle樹 70
4.2.1　哈希指針 70
4.2.2　Merkle哈希樹 72
4.3　公鑰密碼算法 73
4.3.1　密碼算法簡介 73
4.3.2　公鑰密碼算法 74
4.3.3　區(qū)塊鏈中使用的橢圓曲線 75
4.3.4　數(shù)字證書 75
4.4　數(shù)字簽名 76
4.4.1　數(shù)字簽名簡介 76
4.4.2　數(shù)字簽名標準與ECDSA算法 77
4.4.3　其他的數(shù)字簽名方法 78
4.5　零知識證明 79
4.6　區(qū)塊鏈中的隱私問題 80
4.7　小結(jié) 82
第5章　共識算法 83
5.1　分布式共識算法背景 83
5.1.1　拜占庭將軍問題 85
5.1.2　共識系統(tǒng)的基本定義 88
5.1.3　Fisher-Lynch-Paterson定理 89
5.1.4　CAP定理 91
5.2　強一致性非拜占庭共識算法 93
5.2.1　Viewstamped Replicaton 93
5.2.2　Paxos共識算法 96
5.2.3　其他類Paxos共識協(xié)議 98
5.2.4　強一致性非拜占庭共識算法小結(jié) 100
5.3　強一致性拜占庭容錯共識算法 101
5.4　非強一致共識算法 PoW機制 104
5.5　PoS機制 110
5.5.1　點點幣PoS機制 111
5.5.2　NXT PoS機制 112
5.5.3　Tendermint PoS機制 113
5.5.4　Ethereum Casper PoS機制 116
5.5.5　LPoS機制 117
5.5.6　DPoS機制 117
5.6　Ripple共識算法 118
5.7　小結(jié) 120
第6章　P2P網(wǎng)絡(luò) 122
6.1　P2P網(wǎng)絡(luò)簡介 122
6.2　P2P網(wǎng)絡(luò)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 127
6.2.1　P2P網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 127
6.2.2　主流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DHT與算法 128
6.2.3　區(qū)塊鏈P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 136
6.3　小結(jié) 147
第二篇　實戰(zhàn)篇
第7章　比特幣 150
7.1　比特幣的特點 150
7.2　比特幣的P2P網(wǎng)絡(luò) 153
7.2.1　點對點的錢包節(jié)點分類 153
7.2.2　全節(jié)點的分布式存儲 154
7.2.3　交易和區(qū)塊在節(jié)點間的傳播同步 156
7.3　比特幣的發(fā)行機制 157
7.3.1　總量上限2100萬的實現(xiàn) 157
7.3.2　打包區(qū)塊的原理 158
7.3.3　礦池與礦工的關(guān)系 161
7.4　比特幣的賬號系統(tǒng) 163
7.4.1　私鑰與公鑰 163
7.4.2　簽名信息與校驗簽名 165
7.4.3　腦口令 165
7.4.4　榮耀地址與批量地址 167
7.4.5　多重簽名地址 168
7.4.6　隔離驗證SW地址 177
7.5　比特幣的生態(tài)系統(tǒng) 177
7.6　開發(fā)實施一個比特幣存證應(yīng)用 179
7.6.1　環(huán)境準備 179
7.6.2　示例程序 182
7.7　小結(jié) 184
第8章　以太坊 185
8.1　以太坊關(guān)鍵概念 186
8.2　以太坊的架構(gòu) 188
8.2.1　以太坊數(shù)據(jù)模型 189
8.2.2　以太坊的應(yīng)用架構(gòu) 195
8.3　以太坊智能合約 197
8.3.1　合約類型和調(diào)用示例 197
8.3.2　合約編譯和部署過程 199
8.3.3　Solidity高級合約語言 201
8.3.4　案例：構(gòu)建、編譯與部署一個智能合約 203
8.4　以太坊適用場景剖析 216
8.5　小結(jié) 217
第9章　超級賬本Fabric 218
9.1　Fabric基礎(chǔ)架構(gòu) 219
9.1.1　架構(gòu)概述 219
9.1.2　主要組件 220
9.1.3　P2P網(wǎng)絡(luò) 221
9.1.4　通道 222
9.1.5　分布式賬本 222
9.1.6　共識機制 223
9.1.7　智能合約（鏈碼） 224
9.1.8　成員服務(wù)提供者 225
9.1.9　交易流程 225
9.2　架構(gòu)詳細原理 227
9.2.1　成員身份管理 227
9.2.2　通道的結(jié)構(gòu) 232
9.2.3　鏈碼 238
9.3　應(yīng)用開發(fā)流程 245
9.3.1　前期準備 246
9.3.2　定義Fabric集群 246
9.3.3　啟動Fabric集群 248
9.3.4　鏈碼設(shè)計 248
9.3.5　鏈碼部署 251
9.3.6　SDK簡介 251
9.3.7　應(yīng)用的API開發(fā) 254
9.3.8　界面開發(fā) 257
9.3.9　集成 260
9.3.10　測試應(yīng)用 261
9.3.11　擴展應(yīng)用中的組織數(shù)目 263
9.4　小結(jié) 271
第三篇　進階篇
第10章　其他區(qū)塊鏈平臺 274
10.1　區(qū)塊鏈架構(gòu)存在的問題和挑戰(zhàn) 274
10.2　區(qū)塊鏈平臺的典型需求和發(fā)展方向 276
10.2.1　區(qū)塊鏈平臺的典型需求 276
10.2.2　區(qū)塊鏈平臺的發(fā)展方向 277
10.3　其他區(qū)塊鏈平臺 278
10.3.1　以太坊：區(qū)塊鏈龍頭的轉(zhuǎn)型升級 278
10.3.2　EOS：區(qū)塊鏈操作系統(tǒng) 281
10.3.3　Cardano：具有隱私和法規(guī)的區(qū)塊鏈 289
10.3.4　基于區(qū)塊鏈的支付協(xié)議：Ripple與Stellar 291
10.3.5　側(cè)鏈代表：RootStock、Polkadot和Cosmos 294
10.3.6　分片擴容：Zilliqa叫板Visa 296
10.3.7　垮鏈技術(shù)：價值互聯(lián)網(wǎng)的紐帶 297
10.3.8　DAG：區(qū)塊鏈的革新 300
10.3.9　Hashgraph：區(qū)塊鏈的新競爭者 304
10.3.10　區(qū)塊鏈存儲 306
10.3.11　安全和隱私保護 310
10.4　一句話解釋主要加密貨幣 310
10.5　小結(jié) 312
第11章　區(qū)塊鏈常見問題剖析 313
11.1　區(qū)塊鏈的技術(shù)局限 313
11.1.1　區(qū)塊鏈不可能三角 313
11.1.2　數(shù)據(jù)冗余 313
11.1.3　區(qū)塊鏈安全性 314
11.1.4　挖礦和其他共識協(xié)議的弱點 315
11.1.5　交易速度 316
11.2　區(qū)塊鏈的安全問題 317
11.2.1　51%攻擊問題 317
11.2.2　女巫攻擊 317
11.2.3　交易所 318
11.2.4　以太坊智能合約安全漏洞 320
11.2.5　區(qū)塊鏈安全性的測試指標 321
11.3　挖礦和共識協(xié)議的弱點 322
11.3.1　中本聰一失之慮 322
11.3.2　挖礦和算力集中困境 322
11.3.3　其他共識算法及其問題 323
11.4　交易效率問題 323
11.4.1　比特幣和以太坊的交易效率困境 323
11.4.2　比特幣擴容 324
11.4.3　比特幣的隔離驗證、閃電網(wǎng)絡(luò)與側(cè)鏈 324
11.4.4　基于DAG的提速技術(shù) 326
11.4.5　其他提速思路 328
11.5　系統(tǒng)升級維護問題 328
11.5.1　硬分叉史記 328
11.5.2　系統(tǒng)升級維護難題和分叉 329
11.6　小結(jié) 329
第12章　區(qū)塊鏈評測 330
12.1　評測的難點 331
12.2　評測的策略 333
12.3　應(yīng)用層評測 337
12.4　合約層評測 338
12.5　激勵層評測 340
12.6　共識層評測 341
12.7　網(wǎng)絡(luò)層評測 345
12.8　數(shù)據(jù)層評測 345
12.9　輔助工具 347
12.10　小結(jié) 350
后記 351