區塊鏈技術基礎教程：原理、方法及實踐

本書首先介紹了區塊鏈的起源、概念、技術和特徵，並介紹了密碼學原理和共識機制等基礎理論，
在比特幣、以太坊和超級賬本等典型實踐的基礎上介紹了一般的區塊鏈技術架構，
還專門介紹了公有鏈、區塊鏈即服務（BaaS）等區塊鏈技術，然後特別介紹了區塊鏈安全與監管、
區塊鏈的測試與驗證、區塊鏈技術的一些應用及存在的問題，後介紹了區塊鏈的發展趨勢。
本書適用於計算機相關專業的高校師生，其中一些內容（如加密學和區塊鏈應用項目開發）涉及高等代數、
計算機編程和軟件工程開發等知識，因此更適合作為研究生課程的教材。

目錄
推薦序
前言
第1章區塊鏈概述1
1.1 區塊鏈技術緣起2
1.1.1 從密碼學歷史與金融危機談起2
1.1.2 金融交易的管理與信任危機4
1.1.3 比特幣與中本聰的初心5
1.1.4 區塊鏈技術的起源7
1.2 什麼是區塊鏈8
1.2.1 身邊的區塊鏈9
1.2.2 區塊鏈的定義9
1.2.3 比特幣與區塊鏈10
1.3 區塊鏈技術的組成架構11
1.4 區塊鏈的特點與分類12
1.5 區塊鏈的發展階段和社會意義14
1.6 區塊鏈技術面臨的挑戰與不足16
1.7 區塊鏈的應用和監管18
1.8 我國對虛擬貨幣和“挖礦”
的相關規定21
第2章區塊鏈的密碼學原理23
2.1 對稱加密與非對稱加密23
2.1.1 對稱加密23
2.1.2 非對稱加密24
2.1.3 對稱加密與非對稱加密的
對比25
2.2 數字簽名25
2.3 RSA簡介28
2.4 哈希算法29
2.4.1 什麼是哈希算法29
2.4.2 哈希算法的特點30
2.4.3 SHA256簡介30
2.5 橢圓曲線密碼學33
2.5.1 secp256k1曲線34
2.5.2 橢圓曲線運算34
2.5.3 公鑰的生成35
2.5.4 公鑰加密，私鑰解密36
2.5.5 簽名驗證（私鑰加密，
公鑰解密） 36
2.6 Merkle樹37
第3章區塊鏈中的共識機制39
3.1 一致性問題39
3.2 CAP定理40
3.3 拜占庭將軍問題41
3.3.1 通過口頭消息42
3.3.2 通過書面消息43
3.4 共識機制45
3.4.1 PoW 46
3.4.2 PoS 47
3.4.3 DPoS 48
3.4.4 PBFT 48
第4章比特幣50
4.1 從貨幣發展史看比特幣50
4.2 比特幣及其生態系統52
4.3 比特幣的概念55
4.4 比特幣區塊鏈結構56
4.5 比特幣交易60
4.6 比特幣地址65
4.7 比特幣錢包67
4.8 挖礦與區塊創建68
4.8.1 獎勵機制69
4.8.2 挖礦過程70
4.9 驗證74
4.9.1 交易驗證74
4.9.2 區塊驗證75
4.9.3 簡單支付驗證75
4.10 分叉處理76
4.10.1 硬分叉與軟分叉76
4.10.2 挖礦分叉78
4.10.3 算力51%攻擊與雙花問題79
4.11 比特幣網絡81
第5章以太坊83
5.1 以太坊簡介83
5.2 分叉85
5.3 貨幣88
5.4 Gas 89
5.5 以太坊虛擬機90
5.6 智能合約91
5.7 樹形存儲結構94
5.7.1 Trie樹95
5.7.2 Patricia樹95
5.7.3 Merkle Patricia樹98
5.8 賬戶與狀態樹100
5.9 以太坊區塊104
5.10 交易驗證與區塊挖掘107
5.10.1 交易驗證與執行107
5.10.2 區塊挖掘與驗證109
5.10.3 挖礦難度調整109
5.10.4 區塊驗證110
5.11 以太坊網絡111
5.12 典型的以太坊應用111
第6章超級賬本113
6.1 超級賬本簡介113
6.2 超級賬本項目114
6.3 Fabric 116
6.3.1 核心思想116
6.3.2 整體架構117
6.3.3 交易流程121
6.3.4 可插拔的共識122
6.3.5 智能合約123
6.3.6 賬本結構124
6.3.7 鏈碼示例124
6.3.8 超級賬本開發實例—Fabcar區塊鏈應用129
6.4 超級賬本與以太坊的對比134
第7章區塊鏈技術架構136
7.1 區塊鏈的特徵136
7.2 區塊鏈適用的場景條件137
7.3 區塊鏈關鍵技術架構和發展趨勢138
7.3.1 區塊鏈的關鍵技術架構138
7.3.2 區塊鏈技術架構現狀143
7.3.3 區塊鏈技術發展趨勢144
7.3.4 區塊鏈技術發展熱點147
第8章公有鏈150
8.1 公有鏈的起源和概念150
8.2 公有鏈的價值和特徵152
8.3 公有鏈的技術發展155
8.4 公有鏈的治理163
8.5 公有鏈的監管168
第9章區塊鏈即服務平台——BaaS 171
9.1 概述171
9.1.1 企業級區塊鏈服務的意義172
9.1.2 常見的企業級區塊鏈系統173
9.2 BaaS的定義和設計原則177
9.3 BaaS的總體架構179
9.4 BaaS的基本模塊設計180
9.4.1 區塊鏈服務管理平台的設計180
9.4.2 區塊鏈底層關鍵技術的設計182
9.5 BaaS的高階特性185
9.5.1 跨雲部署185
9.5.2 跨鏈交互185
9.5.3 基於預言機的鏈上鍊下訪問187
9.5.4 分佈式的身份管理188
第10章區塊鏈安全與監管190
10.1 從安全視角看區塊鏈技術的發展和應用態勢190
10.2 區塊鏈技術應用分層架構及安全風險分析193
10.2.1 區塊鏈技術典型應用架構逐漸趨於共識193
10.2.2 區