區塊鏈原理與技術

鄭子彬，中山大學教授，博士生導師國家優秀青年科學基金獲得者、軟件工程系主任、國家數據家庭工程技術研究中心副主任、IEEE高級會員。
出版Springer英文學術專著1部、發表論文近150篇。

第1章概述1
1.1什麼是區塊鏈技術1
1.1.1比特幣與區塊鏈的誕生2
1.1.2比特幣與區塊鏈3
1.1.3區塊鏈的特點5
1.1.4智能合約與世界計算機5
1.1.5區塊鏈的分類6
1.2區塊鏈技術的現狀7
1.2.1區塊鏈的應用7
1.2.2區塊鏈的挑戰9
1.2.3區塊鏈技術的發展環境11
1.3本書的內容12

第2章比特幣13
2.1比特幣簡介13
2.2基礎知識13
2.2.1哈希算法13
2.2.2非對稱加密14
2.2.3數字簽名15
2.2.4主網與測試網16
2.3交易16
2.3.1交易簡介17
2.3.2輸出17
2.3.3輸入18
2.3.4UTXO模型19
2.4腳本系統21
2.4.1鎖定與解鎖21
2.4.2常見腳本類型23
2.4.3多重簽名錢包25
2.5公私密鑰與地址26
2.5.1私鑰27
2.5.2公鑰27
2.5.3普通地址28
2.5.4Base58編碼28
2.5.5其他地址28
2.6區塊與鏈29
2.6.1區塊30
2.6.2區塊頭30
2.6.3Merkle樹31
2.6.4區塊鏈33
2.7共識34
2.7.1PoW34
2.7.2分叉35
2.7.3算力與難度調整36
2.7.4最長鏈原則36

第3章以太坊37
3.1以太坊簡介37
3.1.1以太坊的誕生37
3.1.2以太坊與比特幣對比38
3.1.3以太坊的特色與應用39
3.2以太坊基本架構及原理40
3.3賬戶模型與轉賬42
3.3.1賬戶模型42
3.3.2轉賬44
3.3.3Nonce45
3.4智能合約46
3.4.1狀態模型46
3.4.2智能合約47
3.4.3驅動智能合約49
3.5以太坊交易51
3.5.1交易內容51
3.5.2交易費用52
3.5.3交易的周期53
3.6數據結構與存儲54
3.6.1區塊與叔塊54
3.6.2Merkle Patricia Trie56
3.6.3布隆過濾器59

第4章區塊鍊網絡層60
4.1P2P網絡60
4.1.1中心化拓撲61
4.1.2全分佈式非結構化拓撲62
4.1.3全分佈式結構化拓撲62
4.1.4半分佈式拓撲63
4.2比特幣網絡64
4.2.1節點類型及其功能64
4.2.2擴展比特幣網絡65
4.2.3比特幣節點通信65
4.2.4比特幣中繼網絡71
4.3以太坊網絡71
4.3.1Kademlia71
4.3.2節點類型及其功能73
4.3.3以太坊節點通信74
4.4網絡層安全78
4.4.1分佈式拒絕服務攻擊79
4.4.2延展性攻擊80
4.4.3女巫攻擊80
4.4.4路由攻擊80
4.4.5日蝕攻擊81

第5章區塊鏈共識層83
5.1一致性問題83
5.1.1問題與挑戰84
5.1.2一致性要求84
5.1.3不同的一致性要求85
5.2共識設計的理論限制88
5.2.1FLP不可能原理89
5.2.2CAP原理90
5.3區塊鏈共識算法91
5.3.1拜占庭問題91
5.3.2拜占庭容錯算法92
5.3.3比特幣的工作量證明共識機制97
5.3.4以太坊共識算法Ethash99
5.3.5以太坊共識算法Casper(選學)102
5.3.6EOSIO共識算法BFTDPoS(選學)107
5.3.7Monoxide(選學)109

第6章區塊鏈智能合約開發112
6.1智能合約及其背景112
6.2Solidity語言113
6.2.1背景113
6.2.2入門示例113
6.2.3基礎語法117
6.3DApp開發示例122
6.3.1私有鏈搭建123
6.3.2智能合約部署與測試124
6.3.3使用Web3.js調用智能合約126

第7章區塊鏈應用129
7.1聯盟鏈平台129
7.1.1背景129
7.1.2Hyperledger Fabric130
7.1.3企業以太坊131
7.2供應鏈金融131
7.2.1應用背景131
7.2.2應用案例132
7.3資產交易133
7.3.1應用背景133
7.3.2應用案例133
7.4司法存證134
7.4.1應用背景134
7.4.2應用案例134
7.5物流溯源135
7.5.1應用背景135
7.5.2應用案例136
7.6票據流通136
7.6.1應用背景136
7.6.2應用案例137

參考文獻138