区块链原理与技术应用电子书

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目录

内容提要

前言

第1章 区块链概述

1.1 区块链产生的背景

1.1.1 传统信任体系的局限

1.1.2 互联社会发展的瓶颈

1.1.3 区块链“信任”的发展

1.2 区块链的基本概念

1.2.1 区块链的定义

1.2.2 私有链、联盟链与公有链

1.2.3 主链和侧链

1.3 区块链的价值基础

1.3.1 区块链解决的根本问题

1.3.2 区块链思维

1.3.3 区块链技术架构

1.3.4 区块链服务网络

1.3.5 区块链价值生态系统

1.4 区块链的应用

1.4.1 资产区块链化

1.4.2 价值存储区块链化

1.4.3 提升社会协同效率

1.4.4 催生互助型产业生态

1.4.5 培育共识自治社群

1.5 区块链的挑战

1.5.1 技术的挑战

1.5.2 商业的挑战

1.5.3 社会治理的挑战

1.6 课后习题

第2章 区块链的发展

2.1 区块链的发展历程

2.2 区块链1.0

2.2.1 比特币简介

2.2.2 比特币的获取与交易

2.2.3 比特币的工作流程

2.2.4 “双花”问题

2.2.5 “分叉”问题

2.3 区块链2.0

2.3.1 从智能合约到以太坊

2.3.2 以太坊的工作流程

2.3.3 基于以太坊的去中心化应用

2.4 区块链3.0

2.4.1 超级账本

2.4.2 区块 链3.0应用场景

2.5 区块链在中国的发展

2.6 课后习题

第3章 区块链技术体系

3.1 总体架构

3.1.1 基础层

3.1.2 合约层

3.1.3 应用层

3.1.4 接入层

3.2 核心层技术原理

3.2.1 共识账本

3.2.2 核心层架构

3.2.3 区块链中的交易

3.2.4 区块与区块链的形成

3.3 开发架构

3.3.1 系统分析

3.3.2 总体设计

3.3.3 软件设计

3.3.4 特殊考虑

3.4 典型区块链软件架构

3.4.1 比特币

3.4.2 以太坊

3.4.3 超级账本

3.4.4 EOS

3.5 区块链项目评价

3.5.1 指标体系

3.5.2 指标评价

3.5.3 评估流程

3.6 课后习题

第4章 区块链账户

4.1 哈希函数

4.1.1 概述

4.1.2 SHA256算法

4.2 公钥密码体制

4.2.1 非对称加密算法

4.2.2 数字签名技术

4.2.3 RSA算法

4.2.4 椭圆曲线算法

4.3 区块链状态库

4.3.1 状态库

4.3.2 用户账户和合约账户

4.4 用户账户活动

4.4.1 用户地址

4.4.2 交易发起

4.5 合约账户活动

4.5.1 合约的创建

4.5.2 合约的调用

4.6 课后习题

第5章 区块链数据结构

5.1 设计思路

5.1.1 哈希指针

5.1.2 默克尔树

5.2 数据结构

5.2.1 区块

5.2.2 区块结构

5.2.3 区块头

5.2.4 区块体

5.3 结构树

5.3.1 交易树

5.3.2 状态树

5.3.3 收据树

5.4 区块链的生成

5.4.1 区块的生成

5.4.2 区块的传播

5.4.3 区块的校验

5.5 比特币交易示例

5.6 课后习题

第6章 区块链与P2P网络

6.1 P2P网络概述

6.1.1 P2P网络的基本概念

6.1.2 P2P网络的特点

6.1.3 P2P网络的主要应用场景

6.2 P2P网络模型

6.2.1 P2P网络模型概述

6.2.2 集中目录式P2P网络模型

6.2.3 纯P2P网络模型

6.2.4 分层式P2P网络模型

6.3 区块链P2P网络

6.3.1 P2P与区块链的关系

6.3.2 区块链网络的可靠性

6.3.3 案例：日食攻击

6.4 实现案例：比特币系统的P2P网络

6.4.1 节点发现

6.4.2 连接节点

6.4.3 初始化区块下载

6.4.4 区块广播

6.4.5 孤立区块

6.4.6 交易广播

6.4.7 交易池（内存池）

6.5 实现案例：以太坊的P2P网络

6.5.1 引导节点的实现

6.5.2 以太坊的P2P协议结构类型

6.5.3 以太坊的P2P协议

6.5.4 以太坊的P2P节点

6.6 课后习题

第7章 共识机制与奖励机制

7.1 共识机制的引入

7.1.1 两军问题

7.1.2 拜占庭将军问题

7.2 共识机制与奖励机制概述

7.2.1 共识机制的设计

7.2.2 奖励机制的设计

7.3 PoW共识机制

7.3.1 基本概念

7.3.2 比特币系统PoW共识机制的实现原理

7.3.3 以太坊PoW共识机制的实现原理

7.3.4 算法分析

7.4 PoS系列共识机制

7.4.1 PoS共识思想

7.4.2 股份授权证明共识机制

7.4.3 基于投注的共识机制

7.4.4 基于认证的共识机制

7.5 其他常见的公有链共识机制

7.6 拜占庭共识机制

7.6.1 拜占庭容错系统

7.6.2 实用拜占庭容错

7.6.3 授权拜占庭容错

7.7 传统分布式共识机制

7.7.1 帕克索斯算法系列

7.7.2 Raft算法

7.8 共识机制总结

7.9 实现案例：共识机制

7.9.1 比特币系统PoW共识机制的实现案例

7.9.2 以太坊PoW共识机制的实现案例

7.9.3 以太坊的PoS共识机制的实现原理

7.10 课后习题

第8章 智能合约

8.1 智能合约概述

8.1.1 智能合约的定义

8.1.2 智能合约与区块链结合的意义

8.2 智能合约的工作原理

8.2.1 区块链智能合约的演变

8.2.2 以太坊智能合约的运行原理

8.2.3 以太坊智能合约的构建与执行过程

8.3 以太坊智能合约基础

8.3.1 智能合约的编程语言

8.3.2 入门代码例程

8.3.3 智能合约的操作

8.3.4 EVM的存储方式

8.3.5 指令集和消息调用

8.3.6 日志功能

8.4 智能合约的潜在问题

8.4.1 以太坊智能合约安全事件

8.4.2 其他安全事件

8.4.3 智能合约的安全建议

8.5 课后习题

第9章 以太坊智能合约的开发与实践

9.1 以太坊开发环境的搭建

9.2 以太坊的交易与合约

9.2.1 以太坊的账户类型

9.2.2 交易与消息

9.3 以太坊接口

9.3.1 接口方式

9.3.2 以太坊接口配置

9.4 以太坊智能合约开发

9.4.1 本地私有链的搭建与配置

9.4.2 智能合约的结构

9.4.3 智能合约的开发工具

9.4.4 智能合约的部署与调用

9.5 创建企业级智能合约

9.5.1 探索ganache-cli

9.5.2 ganache-cli的安装与使用

9.5.3 可用RPC方法

9.5.4 Truffle概述

9.5.5 编译合约

9.5.6 配置文件

9.5.7 合约部署与测试

9.6 课后习题

第10章 区块链设计案例：AppChain

10.1 环境的搭建

10.1.1 环境准备

10.1.2 安装所需要的环境

10.2 学习搭建自己的基本区块链

10.2.1 基于Python 2的基本区块链

10.2.2 基于Python 3的区块链例程

10.3 搭建自己的区块链

10.3.1 创建一个区块链

10.3.2 区块链接口

10.3.3 运行区块链

10.3.4 网络一致性

10.4 课后习题