区块链架构与实现:Cosmos详解电子书

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序1

序2

前 言

资源与支持

第1章 Cosmos网络介绍

1.1 区块链开发的技术挑战

1.1.1 开发周期与技术门槛

1.1.2 资源消耗与交易体验

1.1.3 链上扩容与跨链通信

1.2 Cosmos网络

1.2.1 Cosmos的解决方案

1.2.2 Cosmos Hub

1.2.3 Tendermint Core

1.2.4 Cosmos-SDK

1.2.5 IBC协议

1.3 小结

第2章 密码学算法

2.1 散列函数与Merkle树

2.1.1 散列函数简介

2.1.2 生日悖论原理

2.1.3 Merkle树构建

2.1.4 Merkle树证明构造

2.2 数字签名算法

2.2.1 循环群

2.2.2 素数域

2.2.3 椭圆曲线

2.2.4 ECDSA

2.2.5 Ed25519

2.2.6 公钥与地址

2.3 网络流量加密

2.4 小结

第3章 共识协议与区块设计

3.1 共识协议基础

3.1.1 半同步网络模型与BFT

3.1.2 拜占庭将军问题与CAP定理

3.2 PBFT共识协议

3.2.1 协议概述

3.2.2 视图转换

3.3 Tendermint共识协议

3.3.1 协议概述

3.3.2 锁定机制

3.3.3 解锁机制

3.4 共识协议比较

3.5 提案者轮换选择算法

3.6 区块结构

3.7 小结

第4章 Tendermint Core的架构设计

4.1 整体架构概览

4.1.1 基本概念

4.1.2 反应器简介

4.2 核心数据结构Node结构体

4.2.1 作为服务的Node结构体

4.2.2 可配置的Node结构体

4.2.3 作为对等网络节点的Node结构体

4.3 反应器（Reactor）

4.3.1 mempool.Reactor

4.3.2 evidence.Reactor

4.3.3 BlockchainReactor

4.3.4 consensus.Reactor

4.4 小结

第5章 ABCI

5.1 交易池连接

5.2 共识连接

5.3 查询连接

5.4 客户端与上层应用交互

5.4.1 Application接口与Client接口

5.4.2 进程内交互

5.4.3 套接字交互

5.5 实战——分布式键值数据库

5.5.1 键值对读写实现

5.5.2 执行过程展示

5.6 小结

第6章 Cosmos-SDK的架构设计

6.1 Cosmos-SDK的模块化设计

6.1.1 AppModule接口

6.1.2 模块管理器

6.1.3 模块的源码组织

6.2 应用模板BaseApp

6.2.1 ABCI接口方法的实现

6.2.2 模块管理

6.3 可认证数据结构IAVL+树

6.3.1 节点设计

6.3.2 读写与遍历

6.3.3 证明机制

6.3.4 Cosmos-SDK中的IAVL+树

6.3.5 Cosmos-SDK中的剪枝选项

6.4 Cosmos-SDK的存储器设计

6.4.1 多重存储器 MultiStore

6.4.2 键值对存储器KVStore

6.4.3 存储器装饰器

6.4.4 瞬时存储数据库

6.5 小结

第7章 Cosmos-SDK的基本模块

7.1 账户与交易: auth模块

7.1.1 账户管理

7.1.2 标准交易

7.1.3 交易预检查

7.2 链上资产转移: bank模块

7.3 创世交易：genutil模块

7.4 链上参数管理: params模块

7.5 链上资产总量追踪：supply模块

7.6 链上状态一致性检查: crisis模块

7.7 链上治理：gov模块

7.7.1 提案创建与投票

7.7.2 提案的链上存储

7.7.3 提案的链上处理

7.8 节点升级：upgrade模块

7.8.1 升级计划与升级提案

7.8.2 执行升级计划

7.8.3 自动化升级

7.9 小结

第8章 Cosmos-SDK的PoS实现

8.1 PoS机制概述

8.2 Cosmos Hub的PoS机制

8.3 链上资产抵押：staking模块

8.3.1 验证者与链上资产抵押

8.3.2 重新委托与撤回委托

8.3.3 验证者状态切换

8.3.4 回调函数与模块交互

8.4 被动作恶惩罚：slashing模块

8.4.1 区块中的投票信息

8.4.2 被动惩罚设计理念

8.4.3 被动惩罚实现概览

8.5 主动作恶惩罚: evidence模块

8.5.1 双签作恶惩罚

8.5.2 惩罚机制小结

8.6 链上资产铸造：mint模块

8.7 链上奖励分发: distribution模块

8.7.1 奖励分发概述

8.7.2 F1奖励分发机制

8.7.3 F1奖励分发实现

8.8 小结

第9章 Cosmos-SDK的跨链通信

9.1 Tendermint Core轻客户端

9.1.1 轻客户端原理概述

9.1.2 故障模型与解决方案

9.1.3 轻客户端实现

9.1.4 Cosmos-SDK轻客户端

9.2 跨链通信原理与设计

9.2.1 跨链通信概述

9.2.2 中继者

9.2.3 轻客户端

9.2.4 连接

9.2.5 信道

9.2.6 跨链数据包

9.3 跨链通信示例

9.4 小结

第10章 Cosmos Hub的客户端Gaia

10.1 核心数据结构GaiaApp

10.1.1 编解码器初始化

10.1.2 BaseApp初始化

10.1.3 模块存储映射表初始化

10.1.4 模块Keeper初始化

10.1.5 模块管理器初始化

10.1.6 存储加载

10.2 gaiad与gaiacli

10.2.1 安装

10.2.2 单节点测试链

10.2.3 gaiacli的使用

10.3 区块的生命周期

10.3.1 链初始化

10.3.2 交易与区块构建

10.3.3 区块执行

10.4 Gaia的安全部署

10.4.1 远程签名部署

10.4.2 哨兵节点部署

10.5 小结

附录1 Cosmos-SDK与Cosmos Hub中的参数配置

附录2 Cosmos-SDK中的键值对

附录3 Cosmos-SDK中的不变量检查