本書通過三部分內容解碼區(qū)塊鏈核心技術，揭示這項顛覆性的技術掀起第四次工業(yè)革命背后的秘密。部分，基礎架構篇，首先，向讀者闡釋了區(qū)塊鏈的概念、發(fā)展、分類及架構，并對即將到來的區(qū)塊鏈4.0階段提供了前瞻性的思考；其次，通過模塊化講解的方式介紹了區(qū)塊鏈通用技術架構體系，包括數(shù)據結構與賬戶體系、網絡通信、共識算法、區(qū)塊鏈安全、智能合約技術要點，并對上述五大模塊核心技術進行了深度剖析。第二部分，拓展協(xié)議篇，針對當前區(qū)塊鏈擴容協(xié)議、區(qū)塊鏈治理與審計、跨鏈互操作技術和區(qū)塊鏈 難題，提供了具有理論意義和實踐意義的技術方案講解。第三部分，應用實踐篇，剖析了以太坊、Hyperledger Fabric等各大主流區(qū)塊鏈底層平臺的架構與設計，并介紹了區(qū)塊鏈測評的理論與方法，帶領讀者體驗從開發(fā)環(huán)境準備、應用架構搭建到智能合約設計的全流程區(qū)塊鏈應用研發(fā)，更深刻地理解和掌握區(qū)塊鏈技術的應用模式和測評技術。
本書的目標讀者是所有想充分了解區(qū)塊鏈的人群。本書既包含區(qū)塊鏈基礎知識，又有對區(qū)塊鏈核心技術的深入解讀和討論，可以幫助非專業(yè)人員系統(tǒng)地了解區(qū)塊鏈，也可以幫助開發(fā)工程師更加快速、深入地投入到區(qū)塊鏈的開發(fā)工作當中。
邱煒偉，杭州趣鏈科技有限公司高級副總裁、首席架構師。浙江大學計算機科學與技術學院博士后，主要研究方向為區(qū)塊鏈、分布式系統(tǒng)可靠性優(yōu)化、 服務計算等。 主持國內國產自主可控聯(lián)盟區(qū)塊鏈平臺底層技術研究，包括共識算法、點對點網絡通信、隱私保護、賬本存儲、智能合約執(zhí)行引擎等內容。邱煒偉博士長期從事區(qū)塊鏈相關領域的科研和產業(yè)化工作，已累計申請區(qū)塊鏈相關專利數(shù)十項，技術成果服務于多個國家部委、省市政府和大型金融機構，并承擔了國家重點研發(fā)計劃等多個項目，產生了突出的經濟效益和社會效益。
李偉，杭州趣鏈科技有限公司首席執(zhí)行官。高級工程師，浙江大學計算機科學與技術學院工學博士，入選浙江省萬人計劃。2016 年創(chuàng)立杭州趣鏈科技有限公司，該公司已成為區(qū)塊鏈技術服務提供商及獨角獸企業(yè)。李偉博士曾獲2019全球浙商金獎、杭州市2018年度創(chuàng)業(yè)人物等多項榮譽稱號，擔任中國青年企業(yè)家協(xié)會理事、中國計算機學會區(qū)塊鏈專業(yè)委員會委員、浙江省工商聯(lián)執(zhí)委、浙江省區(qū)塊鏈技術應用協(xié)會副會長、浙江省青年企業(yè)家協(xié)會常務理事，致力于區(qū)塊鏈產業(yè)技術應用的發(fā)展與推廣。
目錄
第 1章 基本概念與架構1
1.1 區(qū)塊鏈概念1
1.1.1 區(qū)塊鏈技術概述1
1.1.2 區(qū)塊鏈技術來源4
1.1.3 區(qū)塊鏈技術特點7
1.2 區(qū)塊鏈發(fā)展8
1.3 區(qū)塊鏈分類11
1.4 區(qū)塊鏈架構12
1.4.1 基礎協(xié)議13
1.4.2 擴展協(xié)議15
1.4.3 生態(tài)組件17
參考文獻17
第 2章 數(shù)據結構與賬戶體系19
2.1 區(qū)塊數(shù)據結構與組織形式19
2.1.1 區(qū)塊數(shù)據結構19
2.1.2 區(qū)塊數(shù)據組織形式21
2.2 賬戶體系21
2.2.1 UTXO模型22
2.2.2 賬戶余額模型23
2.2.3 模型對比24
2.3 賬本數(shù)據組織形式26
2.3.1 默克爾樹26
2.3.2 MPT28
2.3.3 增量哈希31
2.4 運行流程31
2.4.1 運行流程概述31
2.4.2 交易的生成35
2.4.3 交易傳播與驗證36
2.4.4 交易的執(zhí)行38
2.5 本章小結38
參考文獻38
第3章 網絡通信39
3.1 P2P網絡39
3.1.1 P2P網絡模型40
3.1.2 P2P網絡協(xié)議43
3.2 區(qū)塊鏈網絡46
3.2.1 節(jié)點類型46
3.2.2 區(qū)塊鏈網絡模型49
3.2.3 區(qū)塊鏈網絡協(xié)議51
3.3 本章小結54
第4章 共識算法55
4.1 共識算法概述55
4.1.1 拜占庭將軍問題59
4.1.2 FLP不可能定理63
4.1.3 CAP理論64
4.1.4 共識算法分類65
4.2 分布式一致性算法66
4.2.1 2PC66
4.2.2 3PC69
4.2.3 Paxos72
4.2.4 RAFT77
4.3 典型共識算法80
4.3.1 PoW共識算法81
4.3.2 PoS共識算法85
4.3.3 DPoS共識算法88
4.3.4 PBFT共識算法91
4.4 新型共識算法101
4.4.1 Casper共識算法101
4.4.2 Algorand共識算法108
4.4.3 HotStuff共識算法115
參考文獻121
第5章 區(qū)塊鏈安全125
5.1 區(qū)塊鏈安全體系125
5.1.1 數(shù)據層安全126
5.1.2 網絡層安全128
5.1.3 共識層安全130
5.1.4 合約層安全131
5.1.5 應用層安全134
5.2 核心安全技術138
5.2.1 密碼學算法139
5.2.2 PKI149
5.2.3 形式化驗證157
5.3 身份隱私保護技術158
5.3.1 盲簽名160
5.3.2 群簽名和環(huán)簽名162
5.3.3 直接匿名證明163
5.3.4 技術優(yōu)劣對比分析165
5.4 數(shù)據隱私保護技術166
5.4.1 賬本隔離166
5.4.2 賬本加密171
5.4.3 密態(tài)計算與驗證172
5.4.4 技術優(yōu)劣對比分析187
參考文獻189
第6章 智能合約190
6.1 智能合約概述190
6.1.1 概念和定義191
6.1.2 智能合約架構193
6.1.3 智能合約生命周期管理194
6.2 典型的智能合約執(zhí)行引擎196
6.2.1 棧式執(zhí)行引擎196
6.2.2 解釋型執(zhí)行引擎200
6.2.3 容器化執(zhí)行引擎202
6.3 智能合約與分布式應用204
6.3.1 DApp204
6.3.2 預言機206
第7章 區(qū)塊鏈擴容協(xié)議211
7.1 擴容問題概述及分析211
7.1.1 交易吞吐量212
7.1.2 存儲容量213
7.2 鏈上擴容214
7.2.1 區(qū)塊擴容214
7.2.2 并行擴容216
7.2.3 架構擴容221
7.3 鏈下擴容236
7.3.1 側鏈技術237
7.3.2 狀態(tài)通道239
7.3.3 鏈下協(xié)同242
7.4 本章小結244
第8章 區(qū)塊鏈治理與審計245
8.1 區(qū)塊鏈權限體系245
8.1.1 權限層級246
8.1.2 權限管理模型249
8.2 區(qū)塊鏈治理模型257
8.2.1 鏈上治理258
8.2.2 鏈下治理262
8.3 區(qū)塊鏈審計263
8.3.1 審計概述263
8.3.2 區(qū)塊鏈審計的內容與形式264
8.3.3 審計的展示與分析266
8.4 BaaS運維治理269
8.4.1 BaaS運維治理概述269
8.4.2 聯(lián)盟鏈管理271
8.4.3 聯(lián)盟鏈運維274
8.4.4 智能合約管理275
參考文獻278
第9章 跨鏈互操作技術280
9.1 跨鏈問題概述280
9.2 跨鏈原理281
9.2.1 跨鏈模型281
9.2.2 跨鏈交易驗證285
9.2.3 跨鏈事務管理286
9.2.4 跨鏈數(shù)據安全289
9.3 典型跨鏈協(xié)議291
9.3.1 Polkadot292
9.3.2 Cosmos294
9.3.3 BitXHub298
9.4 本章小結301
參考文獻302
第 10章 區(qū)塊鏈 304
10.1 區(qū)塊鏈 物聯(lián)網304
10.1.1 面向物聯(lián)網的區(qū)塊鏈體系架構305
10.1.2 區(qū)塊鏈小型化輕量化307
10.1.3 物聯(lián)網終端適配308
10.1.4 基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網業(yè)務平臺314
10.2 區(qū)塊鏈 大數(shù)據317
10.2.1 基于區(qū)塊鏈的去中心化存儲318
10.2.2 基于區(qū)塊鏈的數(shù)據共享321
10.2.3 基于區(qū)塊鏈的聯(lián)邦計算323
10.3 區(qū)塊鏈 工業(yè)互聯(lián)網325
10.3.1 工業(yè)區(qū)塊鏈概述325
10.3.2 基于區(qū)塊鏈的設備數(shù)字身份327
10.3.3 基于區(qū)塊鏈的產品溯源329
10.3.4 基于區(qū)塊鏈的供應鏈金融331
參考文獻332
第 11章 主流平臺介紹與實踐334
11.1 以太坊334
11.1.1 項目概述335
11.1.2 項目實戰(zhàn)337
11.2 Hyperledger Fabric343
11.2.1 項目概述343
11.2.2 項目實戰(zhàn)346
11.3 Libra353
11.3.1 項目概述353
11.3.2 項目實戰(zhàn)355
11.4 趣鏈區(qū)塊鏈平臺362
11.4.1 項目概述362
11.4.2 項目實戰(zhàn)365
參考文獻374
第 12章 區(qū)塊鏈測評376
12.1 區(qū)塊鏈測評概述376
12.1.1 區(qū)塊鏈信息系統(tǒng)質量模型376
12.1.2 區(qū)塊鏈評價體系378
12.2 功能性測評380
12.3 性能測評382
12.4 安全測評384
12.5 拓展性測評386
12.6 區(qū)塊鏈基準測試工具387
致謝392
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