区块链理论与实战

区块链（Blockchain）被认为是继蒸汽机、电力、信息、互联网之后，第五个最有潜力引发颠覆性革命的核心技术。它是数字化资产的分布式账本，是构建价值互联网的基石，是驱动分享经济发展的新引擎。区块链的共识算法、密码学以及数据库等技术手段，在商品溯源、跨境支付、供应链金融等方面已有实际应用。本书首先介绍比特币的相关技术和理念，进而介绍区块链的共识算法、密码学等知识，最后带领读者搭建基于Hyperledger Fabric的区块链环境与应用。本书内容由浅入深，理论与实践相结合，既适合区块链的入门者，也适合从事与区块链相关专业的人员参考。

CONTENTS目录前言第1章比特币1.1比特币概述1.1.1比特币的特性1.1.2比特币的发展背景1.1.3比特币的意义和价值1.2比特币数据结构1.2.1比特币的密码学原理1.2.2哈希指针1.2.3默克尔树（Merkle Tree）的基本概念与结构1.2.4区块结构1.2.5全节点和轻节点1.3比特币交易1.3.1铸币（CoinBase）交易1.3.2UTXO交易模型1.4比特币中的挖矿1.4.1挖矿原理1.4.2挖矿过程的概率分析1.4.3比特币总量计算1.4.4挖矿难度1.4.5挖矿设备及矿池的演化1.5身份认证1.5.1传统认证方式1.5.2电子签名1.6挖矿攻击1.6.1背景1.6.2分叉1.6.3攻击方式1.7本章小结1.8参考文献第2章以太坊（Ethereum）2.1Ethereum概述2.1.1Ethereum与去中心化思想2.1.2Ethereum与BTC2.1.3Ethereum的创新——“智能合约”2.1.4关于Ethereum2.2Ethereum的账户2.2.1Ethereum账户（Ethereum Accounts）2.2.2公钥与私钥2.2.3BTC转账机制（UTXO）和Ethereum转账机制（Accounts）2.3Ethereum中的数据结构区块链理论与实战目录2.3.1默克尔帕特里夏树（MPT）2.3.2状态树2.3.3交易树与收据树2.3.4户存储树2.3.5Ethereum数据结构小结2.3.6Bloom Filter2.4Ghost协议2.4.1概述2.4.2Ghost规则2.4.3叔父块的定义2.4.4叔父块的特点2.4.5奖励公式2.5Ethereum中的挖矿2.5.1Ethereum挖矿与BTC挖矿2.5.2挖矿介绍2.5.3挖矿算力2.5.4矿池2.5.5挖矿算法2.5.6补充2.6本章小结2.7参考文献第3章区块链安全的保障——密码学3.1密码学概述3.1.1密码学的概念及分类3.1.2密码学的发展历程3.2区块链中的密码算法3.2.1哈希函数3.2.2基于哈希加密的默克尔树（Merkle Tree）3.3密码算法3.3.1RSA算法概述3.3.2RSA算法密钥生成过程3.3.3RSA算法的加密和解密3.3.4RSA算法的设计流程3.3.5椭圆曲线密码算法3.3.6Diffie-Hellman密钥交换算法3.4数字签名3.5零知识证明3.5.1QAP问题3.5.2简洁性问题3.5.3同态隐藏3.5.4KCA——解决“答非所问”问题3.6本章小结3.7参考文献第4章分布式系统核心技术4.1一致性问题4.1.1FLP不可能原理4.1.2CAP原理4.1.3ACID原则与多阶段提交4.2经典分布式共识算法4.2.1Paxos算法与Raft算法4.2.2拜占庭问题与PBFT算法4.3区块链共识机制4.3.1工作量证明（PoW）4.3.2权益证明（PoS）4.3.3委任权益证明（DPoS）4.4本章小结4.5参考文献第5章基于Hyperledger Fabric的区块链应用案例5.1Hyperledger Fabric简介5.1.1模块化5.1.2许可和非许可区块链5.1.3智能合约5.1.4隐私和保密性5.2Fabric安装与部署5.2.1创建ubuntu 20.04虚拟机5.2.2安装基础软件5.2.3安装Go语言5.2.4安装Docker和Docker-compose5.2.5拉取Fabric开源项目5.2.6bootstrap.sh脚本运行失败5.3密码学实验5.3.1用Java构建简单区块链5.3.2SHA256的具体实现5.3.3区块链存储系统5.4食品溯源5.4.1项目环境5.4.2hyperledger-simple-app5.4.3url & json 格式5.4.4部署于服务器5.5以太坊智能合约实验5.5.1实验部分5.5.2实验1：开发第一个智能合约HelloWorld5.5.3实验2：投票智能合约5.5.4实验3：教学成绩录入5.5.5实验4：Solidity基本语法5.5.6实验5：ICO5.5.7实验6：二手车交易5.6参考文献