区块链智能合约

本书详细而深入地介绍了区块链技术和智能合约技术，包括算法、数据结构及相关学科的相关理论。本书介绍了基于以太坊的智能合约编程语言Solidity，结合以太坊虚拟机（EVM）的实现，讨论了Solidity语句的汇编实现，介绍了如何应用Solidity来开发去中心化应用（DApp）、如何使用区块链的去中心化存储（IPFS）。同时，出于全面性和前瞻性的考虑，本书详细介绍了智能合约的重要分支：基于超级账本的链码编程和智能合约编程的明日之星Web Assembly（WASM）编程技术。本书可以作为高等学校区块链工程与技术、计算机科学与技术、金融科技、商务智能等相关专业的教学参考书，也可作为区块链从业人员和相关企事业单位技术人员的参考书。

第1章区块链概述1
1.1什么是区块链1
1.2区块链历史2
1.3区块链的分类5
1.4区块链解决的问题6
1.5区块链技术概述9
1.6区块链面临的挑战10
1.6.1安全性挑战10
1.6.2效率挑战14
1.6.3落地应用的有效性15
1.6.4区块链发展的政策法规监管15
习题115
第2章区块链技术17
2.1区块链的架构17
2.2哈希函数18
2.3密码学算法19
2.3.1对称加密算法19
2.3.2不对称加密算法21
2.3.3国密22
2.3.4RSA23
2.3.5椭圆曲线算法家族24
2.4共识算法26
2.4.1拜占庭将军问题27
2.4.2共识算法的两个定理27
2.4.2共识算法的目的28
2.4.3工作量证明29
2.4.4权益证明30
2.4.5委托权益证明31
2.5博弈论31
2.5.1博弈论原理32
2.5.2博弈论在区块链的应用33
2.6P2P算法34
2.6.1Gossip35
2.6.2Kademlia37
2.7数据结构及其算法42
2.7.1默克尔树42
2.7.2布隆过滤器44
习题246
第3章以太坊与智能合约47
3.1以太坊介绍47
3.1.1燃料48
3.1.2以太坊虚拟机50
3.1.3账户50
3.2以太坊关键数据结构及其算法51
3.2.1递归长度前缀编码51
3.2.2梅克尔�帕特里夏树52
3.3智能合约介绍57
3.3.1智能合约的实现机制：虚拟机57
3.3.2智能合约的实现机制：容器58
3.4现有智能合约框架介绍58
习题359
第4章Solidity编程61
4.1SOL文件结构61
4.2合约结构64
4.3变量类型64
4.3.1值类型64
4.3.2引用类型66
4.3.3字典67
4.3.4特殊情况67
4.4操作符68
4.5语句69
4.5.1条件语句69
4.5.2循环语句70
4.5.3其他70
4.6修饰符70
4.6.1修饰符说明71
4.6.2修饰符的区别72
4.6.3自定义修饰符74
4.7数据位置75
4.8事件77
4.9继承80
4.10其他81
4.10.1类型转换及推断81
4.10.2异常82
4.10.3汇编82
4.10.4This关键字84
习题484
第5章智能合约开发86
5.1智能合约开发的特点86
5.2智能合约的生命周期和开发周期88
5.2.1智能合约的生命周期88
5.2.2智能合约的开发周期88
5.3设计模式89
5.3.1工厂合约模式90
5.3.2映射迭代90
5.3.3名字登录91
5.3.4回退模式92
5.3.5合约自毁92
5.3.6访问93
5.3.7断路器94
5.3.8状态机95
5.4基础算法97
5.5智能合约的安全99
5.5.1编程语言相关的攻击99
5.5.2平台相关的攻击107
5.5.3重入攻击115
5.5.4阻塞攻击116
5.6智能合约很好安全开发指南118
5.7代码审计126
小结126
习题5126
第6章Solidity智能合约应用127
6.1可升级127
6.1.1升级智能合约要考虑的问题127
6.1.2智能合约升级方法128
6.1.3通用的代理模式131
6.1.4存储升级133
6.2节省燃料140
6.3汇编代码147
6.3.1栈147
6.3.2调用数据148
6.3.3内存149
6.3.4存储149
6.4合约间调用151
6.4.1函数调用151
6.4.2依赖注入152
6.4.3消息调用153
6.4.4获取合约间调用的返回值156
6.5ABI编程158
6.5.1内存结构159
6.5.2函数选择子159
6.5.3类型定义159
6.5.4数据表示160
6.5.5编码165
6.6运行原理173
习题6178
第7章去中心化应用180
7.1DApp概述180
7.2DApp架构183
7.2.1客户端183
7.2.2服务器端184
7.2.3流程详解186
7.3去中心化数据存储188
7.3.1Swarm189
7.3.2IPFS/FileCoin191
7.4消息通信193
7.5名字解析194
习题7194
第8章超级账本195
8.1Fabric概述195
8.1.1Fabric结构196
8.1.2Fabric组件197
8.1.3Fabric技术架构202
8.1.4Fabric网络架构204
8.2链码204
8.2.1链码的分类204
8.2.2链码的生命周期205
8.3链码交互206
习题8207
第9章WebAssembly209
9.1为什么需要WASM209
9.1.1EVM的缺陷209
9.1.2WASM的优越性213
9.2WASM特色213
9.2.1WASM特点214
9.2.2WASM动态运行库215
9.3eWASM前后端交互216
9.4从Solidity迁移到WASM218
习题9218
第10章开发环境和工具安装220
10.1实验1：区块链开发基本语言工具包安装配置220
10.1.1编程语言包的安装220
10.1.2Node.js环境的安装221
10.1.3Git包的安装222
10.2实验2：以太坊开发环境安装222
10.2.1web3安装222
10.2.2Ganache安装222
10.2.3Truffle安装223
10.2.4区块链浏览器225
10.2.5测试环境225
10.3实验3：以太坊开发工具227
10.3.1Remix的使用227
10.3.2Infura的使用230
10.3.3MetaMask的使用231
10.3.4Mist的使用233
10.3.5以太坊源码编译234
10.3.6其他235
动手实验235
第11章Solidity智能合约开发236
11.1实验4：以太坊Solidity智能合约ERC20开发236
11.1.1方法237
11.1.2事件238
11.1.3OpenZeppline框架238
11.2实验5：以太坊Solidity智能合约ERC721开发239
11.2.1ERC721接口定义239
11.2.2元数据扩展250
11.2.3可枚举扩展251
11.2.4ERC165标准255
11.3实验6：用编程语言与智能合约交互256
11.3.1用Go语言程序与智能合约交互256
11.3.2基于ABI的编程264
11.2.3标准开发流程264
11.4实验7：Solidity智能合约调试268
11.4.1编程语言268
11.4.2Testrpc/Ganache测试环境276
11.4.3TruffleDebugger277
11.4.4Remix调试285
第12章智能合约应用案例289
12.1实验8：以太坊DApp开发和调试289
12.1.1环境准备290
12.1.2项目290
12.1.3智能合约Solidity编程291
12.2实验9：以太坊IPFSDApp开发和调试296
12.2.1DApp环境准备296
12.2.2DApp项目297
12.2.3编译运行301
第13章超级账本Fabric开发302
13.1实验10：超级账本Fabric开发环境302
13.1.1Fabric安装302
13.1.2First-network例子314
13.1.3Test-network示例319
13.1.2链码交互326
13.1.3链码调试330
13.1.4链码简例331
13.2实验11：WASM简单合约开发340
13.2.1Go+WASM的基本用法340
13.2.2WASM的例子341
第14章智能合约实验练习344
14.1实验练习1：商业名片系统344
14.2实验练习2：基于ERC721/NFT的学位证书认证系统344
附录ASolidity常用函数346
附录B区块链大事记349
附录C区块链术语358
附录D以太坊内置合约363
参考文献366