揭秘區(qū)塊鏈

目錄
CONTENTS
第1章區(qū)塊鏈入門基礎(chǔ)1
1.1初識比特幣與區(qū)塊鏈1
1.1.1比特幣發(fā)展簡史1
1.1.2比特幣的定義4
1.1.3比特幣的發(fā)行5
1.1.4比特幣與區(qū)塊鏈的關(guān)系7
1.2區(qū)塊鏈的起源思想7
1.2.1去中心化7
1.2.2區(qū)塊鏈雛形8
1.2.3區(qū)塊鏈家族9
1.3區(qū)塊鏈的本質(zhì)及特性10
1.3.1區(qū)塊與區(qū)塊鏈10
1.3.2區(qū)塊鏈的本質(zhì)11
1.3.3區(qū)塊鏈中的核心技術(shù)13
1.3.4區(qū)塊鏈模型13
1.3.5目前區(qū)塊鏈幾大知名產(chǎn)品的編程語言14
1.3.6區(qū)塊鏈分類15
1.4區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)及其對未來的影響16
1.4.1區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)16
1.4.2區(qū)塊鏈技術(shù)對未來的影響16
1.5區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景17
1.5.1全球有代表性的區(qū)塊鏈技術(shù)平臺17
1.5.2區(qū)塊鏈的應(yīng)用領(lǐng)域17
1.5.3國外區(qū)塊鏈的知名項目18
1.5.4國內(nèi)企業(yè)在區(qū)塊鏈技術(shù)上的進(jìn)展18
1.5.5區(qū)塊鏈的相關(guān)應(yīng)用及公司20
1.6區(qū)塊鏈的不足21
1.7參考資料22
第2章區(qū)塊鏈常見問題集23
2.1比特幣挖礦相關(guān)問題23
2.1.1比特幣節(jié)點23
2.1.2挖礦、礦工、礦機(jī)、礦場、礦池24
2.1.3挖礦設(shè)備25
2.1.4算力26
2.1.5難度、難度目標(biāo)、難度重定26
2.1.6區(qū)塊結(jié)構(gòu)27
2.1.7默克爾樹及默克爾根28
2.1.8挖礦原理28
2.2比特幣交易相關(guān)問題30
2.2.1比特幣交易30
2.2.2比特幣錢包30
2.2.3冷錢包和熱錢包31
2.2.4全節(jié)點錢包、輕錢包31
2.2.5HD錢包31
2.2.6比特幣錢包隨機(jī)生成私鑰的安全性32
2.2.7私鑰的格式33
2.2.8比特幣地址34
2.2.9私鑰、公鑰、比特幣地址之間的關(guān)系35
2.2.10UTXO35
2.2.11比特幣交易的找零機(jī)制35
2.2.12發(fā)出交易到礦工打包的步驟36
2.2.13比特幣交易驗證過程36
2.2.14雙重支付36
2.2.15長鏈及六次交易確認(rèn)37
2.3區(qū)塊鏈其他相關(guān)問題37
2.3.1中本聰37
2.3.2圖靈完備38
2.3.3比特幣與圖靈完備性38
2.3.4P2P網(wǎng)絡(luò)38
2.3.5LevelDB39
2.3.6共識機(jī)制39
2.3.7比特幣擴(kuò)容40
2.3.8隔離見證40
2.3.9區(qū)塊鏈分叉40
2.3.10BIP41
2.3.11IPFS41
2.3.12Token與積分的區(qū)別41
2.3.13對區(qū)塊鏈存在的誤解42
2.3.14區(qū)塊鏈生態(tài)系42
2.3.15區(qū)塊鏈與編程語言的關(guān)系43
2.4參考資料43
第3章區(qū)塊鏈骨骼——密碼學(xué)算法44
3.1密碼學(xué)家族44
3.2哈希算法45
3.2.1Hash的定義45
3.2.2流行的Hash算法46
3.2.3Hash與加密解密的區(qū)別48
3.3對稱加密算法50
3.3.1概述50
3.3.2DES和3DES算法51
3.3.3AES算法52
3.4非對稱加密算法52
3.4.1非對稱加密算法發(fā)展史52
3.4.2非對稱加密的概念53
3.4.3非對稱加密與對稱加密的區(qū)別53
3.4.4RSA加密算法54
3.4.5橢圓曲線加密算法54
3.4.6數(shù)字簽名的概念55
3.4.7數(shù)字簽名應(yīng)該滿足的要求57
3.4.8比特幣系統(tǒng)中的數(shù)字簽名57
3.5字符編碼與解碼58
3.5.1Base64編碼與解碼58
3.5.2Base64編碼的步驟58
3.5.3Base58編碼與解碼59
3.5.4Base58編碼的步驟60
3.6比特幣地址的生成算法61
3.6.1生成比特幣地址的理論概述61
3.6.2Base58Check62
3.6.3比特幣地址的生成步驟63
3.7生成WIF和WIFcompressed格式私鑰的步驟64
3.8ECDSA實現(xiàn)交易簽名及簽名驗證66
3.8.1初步認(rèn)識比特幣交易66
3.8.2交易鏈67
3.9簽名序列化68
3.10參考資料70
第4章區(qū)塊鏈靈魂——共識算法71
4.1共識算法概述71
4.1.1分布式系統(tǒng)71
4.1.2分布式系統(tǒng)的一致性問題73
4.1.3FLP定理與CAP定理73
4.1.4拜占庭將軍問題74
4.1.5共識算法的概念78
4.2共識算法的目的和價值79
4.2.1共識算法的目的79
4.2.2共識算法的假設(shè)條件80
4.3常用的共識算法80
4.3.1PoW算法80
4.3.2PoS算法81
4.3.3DPoS算法83
4.3.4PBFT算法84
4.3.5Paxos算法85
4.3.6Raft算法85
4.3.7共識算法總結(jié)86
4.4比特幣挖礦原理88
4.5計算難度目標(biāo)88
4.6驗證挖礦結(jié)果89
4.7難度目標(biāo)Hash值的快速算法90
4.7.1比特幣區(qū)塊bits值變化趨勢90
4.7.2bits值與目標(biāo)Hash值的規(guī)律90
4.7.3計算難度目標(biāo)的步驟91
4.7.4計算挖礦難度difficulty91
4.8參考資料91
第5章比特幣系統(tǒng)架構(gòu)93
5.1比特幣系統(tǒng)的整體架構(gòu)93
5.1.1早期的比特幣系統(tǒng)架構(gòu)93
5.1.2目前的比特幣系統(tǒng)架構(gòu)94
5.2比特幣系統(tǒng)的前端模塊95
5.2.1錢包服務(wù)95
5.2.2HTTP JSONRPC接口服務(wù)96
5.2.3bitcoincli命令行接口服務(wù)96
5.2.4GUI圖形開發(fā)工具96
5.3比特幣系統(tǒng)的后端模塊97
5.3.1區(qū)塊鏈管理97
5.3.2交易驗證98
5.3.3共識管理98
5.3.4密碼及數(shù)字簽名98
5.3.5腳本引擎98
5.3.6P2P網(wǎng)絡(luò)管理99
5.3.7數(shù)據(jù)庫管理99
5.3.8挖礦模塊99
5.3.9其他管理模塊100
5.4區(qū)塊鏈節(jié)點101
5.4.1節(jié)點類型101
5.4.2維護(hù)區(qū)塊鏈需要優(yōu)質(zhì)節(jié)點101
5.4.3節(jié)點相關(guān)問題102
5.5區(qū)塊鏈錢包103
5.5.1錢包的含義103
5.5.2錢包的類型103
5.6比特幣核心錢包105
5.6.1Bitcoin Core的安裝105
5.6.2Bitcoin Core客戶端目錄結(jié)構(gòu)107
5.7bitcoincli命令110
5.7.1進(jìn)入Bitcoin Core的RPC控制臺110
5.7.2執(zhí)行bitcoincli命令110
5.8bitcoind的定義114
5.9bitcoincli高級命令115
5.10參考資料117
第6章比特幣交易及交易腳本118
6.1比特幣交易的流程118
6.1.1比特幣交易的本質(zhì)118
6.1.2比特幣交易的生命周期119
6.1.3比特幣交易的規(guī)則122
6.1.4交易驗證的過程122
6.1.5比特幣交易的優(yōu)先級123
6.2比特幣交易腳本123
6.2.1比特幣交易腳本概述123
6.2.2比特幣交易腳本中常用的指令124
6.2.3簡單數(shù)學(xué)運算的腳本執(zhí)行過程124
6.2.4比特幣交易的腳本執(zhí)行過程125
6.2.5比特幣交易類型(交易腳本的類型)129
6.3比特幣交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)130
6.3.1比特幣區(qū)塊的結(jié)構(gòu)130
6.3.2比特幣交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)131
6.4P2PKH交易的數(shù)據(jù)解析案例132
6.4.1P2PKH交易的原始數(shù)據(jù)132
6.4.2P2PKH交易數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析134
6.4.3P2PKH交易記錄的JSON格式137
6.5P2PK交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析140
6.5.1P2PK交易的原始數(shù)據(jù)140
6.5.2P2PK交易數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析141
6.5.3P2PK交易記錄的JSON格式143
6.6比特幣交易構(gòu)造過程145
6.6.1在regtest模式下搭建測試私鏈145
6.6.2比特幣交易流程146
6.6.3bitcoincli實現(xiàn)比特幣交易146
6.7參考資料152
第7章以太坊原理及核心概念153
7.1以太坊的定義153
7.1.1以太坊產(chǎn)生的項目背景153
7.1.2以太坊的概念154
7.1.3比特幣和以太坊挖礦算法的優(yōu)勢和劣勢154
7.1.4以太坊出塊速度快的原因156
7.1.5以太坊的發(fā)展歷程156
7.1.6以太幣的通貨膨脹問題157
7.2以太坊的架構(gòu)組成158
7.2.1以太坊的架構(gòu)圖158
7.2.2以太坊中的軟件組成159
7.2.3學(xué)習(xí)以太坊的網(wǎng)站資源160
7.3以太坊中的核心概念160
7.3.1狀態(tài)160
7.3.2賬戶161
7.3.3交易164
7.3.4收據(jù)165
7.3.5區(qū)塊頭166
7.3.6燃料167
7.3.7以太坊挖礦Ethash算法的原理171
7.3.8Keccak256 Hash:以太坊中的Hash算法173
7.3.9GHOST協(xié)議174
7.3.10孤塊和叔塊177
7.3.11以太幣178
7.4參考資料179
第8章以太坊數(shù)據(jù)存儲180
8.1以太坊數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)180
8.1.1以太坊數(shù)據(jù)存儲概述180
8.1.2以太坊LevelDB中的數(shù)據(jù)格式181
8.2RLP182
8.3Trie和Patricia Trie183
8.3.1Trie的基本概念183
8.3.2傳統(tǒng)Trie的局限184
8.3.3Patricia Trie185
8.4MPT186
8.4.1基本概念186
8.4.2以太坊中的MPT對Trie的改進(jìn)186
8.4.3MPT中的4種節(jié)點187
8.4.416進(jìn)制前綴189
8.4.5MPT存儲的3種編碼格式189
8.5狀態(tài)的存儲190
8.5.1StateDB190
8.5.2結(jié)構(gòu)體源碼分析191
8.5.3狀態(tài)數(shù)據(jù)的三級存儲機(jī)制192
8.5.4狀態(tài)存儲設(shè)置兩層緩存的原因192
8.5.5狀態(tài)信息三層存儲的完整流程193
8.6交易的存儲196
8.6.1交易存儲的圖示196
8.6.2交易信息在LevelDB中的存儲196
8.7收據(jù)的存儲197
8.7.1收據(jù)存儲的圖示197
8.7.2收據(jù)信息在LevelDB中的存儲198
8.8參考資料198
第9章以太坊開發(fā)前準(zhǔn)備199
9.1使用Mist錢包199
9.1.1Mist錢包介紹199
9.1.2下載錢包199
9.1.3安裝并進(jìn)入錢包200
9.1.4轉(zhuǎn)賬200
9.1.5備份錢包201
9.1.6數(shù)據(jù)存儲路徑202
9.2主網(wǎng)絡(luò)與測試網(wǎng)絡(luò)204
9.2.1以太坊的主網(wǎng)絡(luò)204
9.2.2以太坊的測試網(wǎng)絡(luò)205
9.3使用MetaMask206
9.4搭建以太坊私鏈213
9.4.1安裝客戶端213
9.4.2新建創(chuàng)世區(qū)塊的配置文件213
9.4.3配置初始狀態(tài)215
9.4.4啟動私鏈客戶端215
9.4.5以太坊常用對象及其用法216
9.4.6調(diào)用以太坊對象的方法來查看數(shù)據(jù)216
9.5參考資料219
第10章以太坊開發(fā)智能合約220
10.1智能合約221
10.1.1智能合約的基本定義221
10.1.2智能合約的特點及優(yōu)勢222
10.1.3智能合約與區(qū)塊鏈的關(guān)系223
10.1.4基于區(qū)塊鏈的智能合約構(gòu)建及執(zhí)行步驟223
10.1.5智能合約應(yīng)用場景224
10.2DApp225
10.2.1DApp的概念225
10.2.2DApp的應(yīng)用領(lǐng)域225
10.3使用remixide開發(fā)智能合約226
10.3.1remixide簡介226
10.3.2安裝 remixide226
10.3.3創(chuàng)建合約227
10.3.4選擇運行環(huán)境228
10.3.5部署智能合約229
10.3.6執(zhí)行合約231
10.4Solidity基本語法233
10.4.1Solidity的定義233
10.4.2Solidity的數(shù)據(jù)類型233
10.4.3Solidity的基本構(gòu)成233
10.4.4Solidity合約文件的存儲位置234
10.5發(fā)布ERC20標(biāo)準(zhǔn)代幣236
10.5.1ERC20介紹236
10.5.2ERC20 Token協(xié)議的實現(xiàn)236
10.5.3Token合約的發(fā)布238
10.6web3.js的定義243
10.6.1web3.js簡介243
10.6.2web3.js環(huán)境搭建244
10.7Truffle概述244
10.8參考資料245