区块链核心技术与应用

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出版者:机械工业出版社
作者:邹均
出品人:
页数:388
译者:
出版时间:2018-8-1
价格:99.00
装帧:平装
isbn号码:9787111606147
丛书系列:
图书标签:
  • 区块链
  • 比特币
  • 哈希
  • 技术
  • 区块链
  • 核心技术
  • 应用
  • 分布式账本
  • 加密技术
  • 智能合约
  • 去中心化
  • 数字资产
  • 密码学
  • 共识机制
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具体描述

知名专家联袂推荐,实力专家联合撰写,权威性、全面性、透彻性毋庸置疑。深度讲解区块链核心技术、平台与应用开发,涵盖架构、共识、加密、P2P、比特币、以太坊、Hyperledger、EOS、潜力框架、问题与测评等。本书分为三篇,内容解读如下。

基础篇(第1~6章),着重讲解区块链技术思想、通用架构和核心技术。该部分写作时注意通俗易懂且兼顾全局,是学习基石与蓝图,涵盖区块链思想与价值、通用架构模型、基础概念与核心技术(加密、共识、P2P网络等)。

实战篇(第7~9章),讲解主流的区块链开发平台比特币、以太坊、Hyperledger Fabric的核心机制、技术细节,并给出点对点的电子现金系统、智能合约开发、完整的Fabric网络构建与应用开发三个案例。

进阶篇(10~12章),为进一步提升读者开发能力、眼界与研究方向,涵盖三个方面:① 可能的发展方向,以及一些富有潜力、特色的区块链平台(EOS、Cardano、IOTA等);② 区块链开发需要考虑的各种问题,包括技术局限、各种安全问题与漏洞、应对措施;③区块链测评,从6个层面和8大类质量指标来设计区块链项目评测点和测试用例。

赛博空间秩序的构建:分布式账本技术与数字信任的基石 图书名称:《赛博空间秩序的构建:分布式账本技术与数字信任的基石》 内容简介: 本书深入探讨了在信息爆炸与数字互联日益紧密的时代背景下,如何通过前沿的分布式账本技术(DLT)构建一个更具韧性、透明度和安全性的赛博空间秩序。我们不再仅仅满足于中心化权威机构对信息和价值的单一认证,而是转向一种由密码学、共识机制和去中心化网络共同支撑的全新信任范式。 第一部分:数字时代的信任赤字与结构性变革的必然性 在现代社会,从金融交易到知识产权保护,一切都建立在对特定中介机构的信任之上。然而,近年来数据泄露事件频发、信息茧房效应加剧以及传统金融体系的脆弱性暴露,使得“信任赤字”成为一个严峻的挑战。本书首先对这种结构性矛盾进行了剖析,指出中心化系统的固有限制:单点故障风险、信息不对称以及权力寻租的可能性。 我们追溯了从早期数字签名技术到“中本聪的洞见”之间的理论演进,强调了比特币作为第一个成功实现去中心化价值交换的里程碑意义。重点分析了该设计中如何巧妙地结合了时间戳服务器、工作量证明(PoW)和UTXO模型,首次在无需信任的环境中解决了“双重支付”问题。这不仅仅是一个技术突破,更是对传统信任模式的一次根本性颠覆。 第二部分:分布式账本技术的底层原理与核心组件的深度剖析 本卷详细拆解了分布式账本技术(DLT)的技术栈,从最底层的网络层开始,直至应用层接口。我们摒弃了浮于表面的概念介绍,转而聚焦于机制的内在逻辑和数学基础。 2.1 密码学基础与数据完整性: 详细阐述了哈希函数(如SHA-256)在数据指纹生成中的作用,以及非对称加密(公钥/私钥)如何在保障身份认证和交易授权中的关键地位。更进一步,本书探讨了零知识证明(ZKP)的原理,包括zk-SNARKs和zk-STARKs,它们如何实现在不泄露具体信息的前提下验证信息的真实性,这对于隐私保护型应用至关重要。 2.2 共识机制的演进与权衡: 共识是分布式系统的灵魂。我们对主流的共识算法进行了细致的对比和分析: 工作量证明(PoW): 深入研究其经济学激励模型、能耗问题及其抗女巫攻击的能力。 权益证明(PoS)及其变体(如DPoS, NPoS): 分析委托机制如何平衡去中心化与交易吞吐量(TPS),并讨论了“质押”的经济学意义。 拜占庭容错(BFT)算法的现代应用: 特别是PBFT及其在许可链环境中的优化,探讨其高确定性和快速最终性的优势。本书将算法的安全性、去中心化程度和可扩展性(“不可能三角”)作为评估框架,帮助读者理解不同选择背后的取舍。 2.3 账本结构与状态管理: 分析了经典链式结构(如比特币)与新的账本设计范式(如DAG、哈希图)的区别。重点解析了状态通道(State Channels)和侧链(Sidechains)作为扩展性解决方案的实现路径,它们如何将大量计算和交易转移到链下,从而提高主链的效率和降低拥堵成本。 第三部分:智能合约的计算范式与图灵完备性的边界 智能合约是DLT从单纯的价值转移工具演化为可编程平台的关键。本书将智能合约视为“部署在去中心化世界中的自动执行的、具有法律约束力的代码”。 我们深入研究了EVM(以太坊虚拟机)的架构、字节码执行流程以及“Gas”机制的经济学设计,解释了其如何防止无限循环和DoS攻击。同时,本书也批判性地审视了智能合约的局限性:代码即法律的局限性、预言机(Oracles)带来的链外信息接入风险,以及不可变性带来的漏洞修复难题。对于Solidity、Rust(用于Substrate)等主流合约语言的特性和安全编码实践,提供了详尽的指导。 第四部分:超越金融:DLT在实体经济与治理领域的重塑 本书的最后一部分着眼于DLT的广泛应用潜力,展示其如何为特定行业的效率瓶颈提供系统性解决方案,而非仅仅是新的支付工具。 4.1 供应链的透明化与可追溯性: 探讨了如何利用DLT构建不可篡改的物品流转记录,追踪原材料的来源、加工环节和分销路径,以应对假冒伪劣和合规性挑战。案例分析将聚焦于食品安全和奢侈品鉴定领域。 4.2 数字身份与数据主权: 讨论了去中心化身份(DID)的框架,用户如何掌握自己的身份数据,并选择性地向服务提供商授权访问。这与Web 2.0模式中用户数据被平台垄断形成了鲜明对比。本书详细介绍了可验证凭证(VCs)的运作流程。 4.3 去中心化自治组织(DAO)的治理模型: 分析了DAO如何通过智能合约实现群体的集体决策和资金管理。我们审视了不同投票机制(如二次方投票、流体投票)的优缺点,以及如何在保持效率的同时,有效应对“巨鲸效应”和治理参与度低下的挑战。 结论:迈向Web 3.0的路线图 本书总结了DLT生态系统当前面临的关键技术瓶颈,包括扩展性、互操作性(跨链通信协议)以及监管适应性。它不仅仅是一份技术手册,更是一份关于下一代互联网架构的思考录,旨在引导读者理解分布式技术如何从根本上重塑我们对信息、价值和社群的组织方式。读者将获得构建和评估下一代去中心化系统的必要理论深度与实践洞察。

作者简介

邹均 于斌 庄鹏 邢春晓 等著:邹均,广电运通区块链科技有限公司CEO、中关村区块链联盟副秘书长。主编技术畅销书《区块链技术指南》,在领先的国际会议和期刊上发表论文20余篇,其中区块链论文获IEEE ICWS最佳论文奖,共识算法论文由国际顶级期刊《Transaction on Service Computing》收录并刊登。曾荣获澳中校友会“杰出校友奖”、麦考瑞大学“校长奖”。

于斌,现任北邮在线教育投资集团总裁、中国电子学会区块链专委会委员、中关村区块链产业联盟专家,是上海财经大学,亚洲财经商学院特聘教授。北京邮电大学通信与信息系统专业博士,主编《金融科技概论》等专著4本,曾获得国家科技进步二等奖,教育部一等奖。网络教育、金融科技、区块链等领域专家。

庄鹏, IBM全球服务金融服务部高级顾问经理、资深架构师。14年金融行业架构设计与战略咨询规划经验。拥有丰富的服务转型、大型企业级分布式系统架构设计、大数据分析、金融支付方面的丰富实施经验。最近三年专注于区块链和分布式账本架构研究,区块链相关应用和数字货币咨询研究,多次作为区块链峰会的讲师、培训专家。

邢春晓,清华大学信息技术研究院和互联网产业研究院副院长,主要研究领域:计算机软件与理论,数据库和数据仓库、大数据管理和分析,知识工程和软件工程、区块链与数字经济、智慧城市(政务,商务,文化和医疗健康)等领域。发表学术论文350余篇,其中SCI 40余篇、EI 150余篇,发明专利40项。

目录信息

作者简介
序一 处于“十字路口”的区块链技术及其应用
序二 用发展的眼光看待区块链
序三 区块链与系统安全
前言
第一篇 核心技术篇
第1章 互联网下半场的主角——区块链 2
1.1 当代互联网的局限 3
1.2 计算模式的演变 4
1.2.1 分布式计算的出现 4
1.2.2 分布式计算的挑战 5
1.2.3 比特币“突围” 6
1.2.4 比特币的局限 8
1.3 区块链的演化路径 9
1.3.1 区块链与互联网意义 9
1.3.2 区块链概念的提出 9
1.3.3 区块链的社会价值和意义 9
1.4 小结 12
第2章 区块链基本概念 13
2.1 区块链技术研究缘由 13
2.1.1 区块链用例描述:比特币 14
2.1.2 区块链需要研究哪些关键技术 17
2.2 区块链模型 18
2.2.1 数据区块 20
2.2.2 链式结构 21
2.2.3 Merkle树 22
2.3 网络通信层关键技术 22
2.4 数据安全与隐私保护关键技术 26
2.5 共识层关键技术 32
2.6 区块链技术标准 33
2.7 小结 34
第3章 区块链架构 36
3.1 区块链架构和传统IT架构的异同 36
3.2 区块链架构模型 37
3.2.1 区块链系统的共性 37
3.2.2 区块链的差异性 40
3.3 区块链的参考模型 42
3.3.1 一个参考架构 42
3.3.2 区块链高阶架构模型 43
3.3.3 区块链跨链本质与架构模型 52
3.3.4 区块链部署模型 56
3.4 区块链的数据模型 58
3.5 区块链的能力模型 62
3.6 小结 64
第4章 密码学 65
4.1 哈希算法 66
4.1.1 密码学哈希函数简介 66
4.1.2 哈希函数的性质及应用 67
4.1.3 区块链中的哈希函数 69
4.2 Merkle树 70
4.2.1 哈希指针 70
4.2.2 Merkle哈希树 72
4.3 公钥密码算法 73
4.3.1 密码算法简介 73
4.3.2 公钥密码算法 74
4.3.3 区块链中使用的椭圆曲线 75
4.3.4 数字证书 75
4.4 数字签名 76
4.4.1 数字签名简介 76
4.4.2 数字签名标准与ECDSA算法 77
4.4.3 其他的数字签名方法 78
4.5 零知识证明 79
4.6 区块链中的隐私问题 80
4.7 小结 82
第5章 共识算法 83
5.1 分布式共识算法背景 83
5.1.1 拜占庭将军问题 85
5.1.2 共识系统的基本定义 88
5.1.3 Fisher-Lynch-Paterson定理 89
5.1.4 CAP定理 91
5.2 强一致性非拜占庭共识算法 93
5.2.1 Viewstamped Replicaton 93
5.2.2 Paxos共识算法 96
5.2.3 其他类Paxos共识协议 98
5.2.4 强一致性非拜占庭共识算法小结 100
5.3 强一致性拜占庭容错共识算法 101
5.4 非强一致共识算法 PoW机制 104
5.5 PoS机制 110
5.5.1 点点币PoS机制 111
5.5.2 NXT PoS机制 112
5.5.3 Tendermint PoS机制 113
5.5.4 Ethereum Casper PoS机制 116
5.5.5 LPoS机制 117
5.5.6 DPoS机制 117
5.6 Ripple共识算法 118
5.7 小结 120
第6章 P2P网络 122
6.1 P2P网络简介 122
6.2 P2P网络核心数据结构与算法 127
6.2.1 P2P网络数据结构与算法 127
6.2.2 主流数据结构DHT与算法 128
6.2.3 区块链P2P网络协议 136
6.3 小结 147
第二篇 实战篇
第7章 比特币 150
7.1 比特币的特点 150
7.2 比特币的P2P网络 153
7.2.1 点对点的钱包节点分类 153
7.2.2 全节点的分布式存储 154
7.2.3 交易和区块在节点间的传播同步 156
7.3 比特币的发行机制 157
7.3.1 总量上限2100万的实现 157
7.3.2 打包区块的原理 158
7.3.3 矿池与矿工的关系 161
7.4 比特币的账号系统 163
7.4.1 私钥与公钥 163
7.4.2 签名信息与校验签名 165
7.4.3 脑口令 165
7.4.4 荣耀地址与批量地址 167
7.4.5 多重签名地址 168
7.4.6 隔离验证SW地址 177
7.5 比特币的生态系统 177
7.6 开发实施一个比特币存证应用 179
7.6.1 环境准备 179
7.6.2 示例程序 182
7.7 小结 184
第8章 以太坊 185
8.1 以太坊关键概念 186
8.2 以太坊的架构 188
8.2.1 以太坊数据模型 189
8.2.2 以太坊的应用架构 195
8.3 以太坊智能合约 197
8.3.1 合约类型和调用示例 197
8.3.2 合约编译和部署过程 199
8.3.3 Solidity高级合约语言 201
8.3.4 案例:构建、编译与部署一个智能合约 203
8.4 以太坊适用场景剖析 216
8.5 小结 217
第9章 超级账本Fabric 218
9.1 Fabric基础架构 219
9.1.1 架构概述 219
9.1.2 主要组件 220
9.1.3 P2P网络 221
9.1.4 通道 222
9.1.5 分布式账本 222
9.1.6 共识机制 223
9.1.7 智能合约(链码) 224
9.1.8 成员服务提供者 225
9.1.9 交易流程 225
9.2 架构详细原理 227
9.2.1 成员身份管理 227
9.2.2 通道的结构 232
9.2.3 链码 238
9.3 应用开发流程 245
9.3.1 前期准备 246
9.3.2 定义Fabric集群 246
9.3.3 启动Fabric集群 248
9.3.4 链码设计 248
9.3.5 链码部署 251
9.3.6 SDK简介 251
9.3.7 应用的API开发 254
9.3.8 界面开发 257
9.3.9 集成 260
9.3.10 测试应用 261
9.3.11 扩展应用中的组织数目 263
9.4 小结 271
第三篇 进阶篇
第10章 其他区块链平台 274
10.1 区块链架构存在的问题和挑战 274
10.2 区块链平台的典型需求和发展方向 276
10.2.1 区块链平台的典型需求 276
10.2.2 区块链平台的发展方向 277
10.3 其他区块链平台 278
10.3.1 以太坊:区块链龙头的转型升级 278
10.3.2 EOS:区块链操作系统 281
10.3.3 Cardano:具有隐私和法规的区块链 289
10.3.4 基于区块链的支付协议:Ripple与Stellar 291
10.3.5 侧链代表:RootStock、Polkadot和Cosmos 294
10.3.6 分片扩容:Zilliqa叫板Visa 296
10.3.7 垮链技术:价值互联网的纽带 297
10.3.8 DAG:区块链的革新 300
10.3.9 Hashgraph:区块链的新竞争者 304
10.3.10 区块链存储 306
10.3.11 安全和隐私保护 310
10.4 一句话解释主要加密货币 310
10.5 小结 312
第11章 区块链常见问题剖析 313
11.1 区块链的技术局限 313
11.1.1 区块链不可能三角 313
11.1.2 数据冗余 313
11.1.3 区块链安全性 314
11.1.4 挖矿和其他共识协议的弱点 315
11.1.5 交易速度 316
11.2 区块链的安全问题 317
11.2.1 51%攻击问题 317
11.2.2 女巫攻击 317
11.2.3 交易所 318
11.2.4 以太坊智能合约安全漏洞 320
11.2.5 区块链安全性的测试指标 321
11.3 挖矿和共识协议的弱点 322
11.3.1 中本聪一失之虑 322
11.3.2 挖矿和算力集中困境 322
11.3.3 其他共识算法及其问题 323
11.4 交易效率问题 323
11.4.1 比特币和以太坊的交易效率困境 323
11.4.2 比特币扩容 324
11.4.3 比特币的隔离验证、闪电网络与侧链 324
11.4.4 基于DAG的提速技术 326
11.4.5 其他提速思路 328
11.5 系统升级维护问题 328
11.5.1 硬分叉史记 328
11.5.2 系统升级维护难题和分叉 329
11.6 小结 329
第12章 区块链评测 330
12.1 评测的难点 331
12.2 评测的策略 333
12.3 应用层评测 337
12.4 合约层评测 338
12.5 激励层评测 340
12.6 共识层评测 341
12.7 网络层评测 345
12.8 数据层评测 345
12.9 辅助工具 347
12.10 小结 350
后记 351
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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拿到书的时候,我第一时间翻阅了目录,里面的章节名称有一种奇特的吸引力,它们听起来像是某种古代炼金术的咒语,比如“时序性共识的构建艺术”或者“零知识证明的构造哲学”。我最感兴趣的是那些关于“扩展性解决方案”的讨论。毕竟,目前很多公链面临的瓶颈都在于吞吐量和延迟。这本书是否对Layer 2的技术方案(如Rollups、侧链)进行了详尽的对比和技术解构?我期待看到对欺诈证明(Fraud Proofs)和有效性证明(Validity Proofs,特别是ZK-SNARKs和ZK-STARKs)底层逻辑的对比分析,例如它们在计算开销、隐私保护级别上的差异。如果书中能提供一些关于实现这些复杂协议时所遇到的工程挑战和优化技巧,哪怕只是高层次的概述,也会让我受益匪浅。我希望这本书不仅仅是记录“有什么”,更能探讨“为什么是这样”以及“如何才能做得更好”。读完后,我希望我对当前技术社区争论的焦点(比如数据可用性层、模块化设计趋势)有一个清晰的技术背景支撑,而不是被社区情绪所裹挟。

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我购买这本书的动机,其实是源于我对现有金融体系中信任成本过高的反思。我不是一个纯粹的开发者,更多的是一个关注技术如何重塑商业模式的观察者。因此,我对技术本身的深度固然看重,但更期待它如何与现实世界产生有效连接。我希望这本书在深入技术内核之后,能给出一些富有洞察力的应用场景分析,但这种分析必须建立在对技术局限性的清醒认知之上。例如,在探讨数据确权或供应链追溯时,书中是否能客观分析其在面对现有法律框架、跨机构协作时的真正难点,而不是简单地描绘一个美好的蓝图?如果它能提供一些关于安全审计和合约漏洞分析的案例研究,那就太有价值了。我特别希望看到对“状态转换函数”的精确定义,这是理解所有确定性系统的核心。如果这本书能将复杂的数学概念(比如椭圆曲线加密)用一种非数学专业人士也能理解的直觉方式传达出来,同时又不牺牲其严谨性,那么它就成功跨越了“专业壁垒”,真正实现了知识的普及和深化。

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这本书的语言风格似乎相当硬朗,几乎没有多余的修饰词,直奔主题。这对我来说是一个巨大的加分项,我最怕看到那种用大量的比喻和类比来包装空洞内容的读物。我希望它能像一份技术规范文档一样,精确无误地描述每一个协议层面的细节。在阅读过程中,我给自己设了一个检验标准:当我读完一个关于特定算法的部分后,我是否能在不看书的情况下,用白板在五分钟内画出其数据流和核心逻辑框图。如果这本书能让我达到这个境界,那么它的编写质量无疑是顶级的。特别是对“虚拟机”(VM)环境的描述,那是智能合约得以运行的沙箱,其内存模型、Gas机制的精妙之处,是区分入门读物和核心技术书籍的关键。如果它能深入讲解EVM或其他主流VM的设计哲学,比如它们如何保证确定性运行,如何处理状态的原子性更新,那就太完美了。总而言之,我期待这本书能成为我未来在相关领域进行深入研究或架构设计时,可以随时翻阅并从中汲取精确知识的“工具书”,而非仅仅是茶余饭后的谈资。

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这本书的封面设计得非常简洁有力,黑白灰的主色调配上醒目的标题字体,给人一种专业且深邃的感觉。我是在一个技术交流群里听说了这本书,当时大家都在讨论如何系统地掌握新兴技术的底层逻辑,而这本书似乎就是那个“解剖刀”。我对“核心技术”这几个字特别敏感,因为很多市面上的书籍只是停留在应用层面的介绍,讲得头头是道,但一问到原理,就含糊其辞。我期望这本书能深入到算法、共识机制的数学基础,而不是仅仅停留在“什么是哈希”、“什么是智能合约”这种浅尝辄止的层面。我希望它能像一本教科书一样,有清晰的章节划分,从最基础的密码学原语讲起,一步步搭建起整个信任网络的理论框架。如果能有足够的篇幅去剖析不同链之间的技术权衡,比如PoW与PoS在去中心化、安全性、可扩展性(不可能三角)上的取舍分析,那就太棒了。那种读完后,能让你在面对任何新的技术概念时,都能迅速定位其在整个技术栈中的位置,而不是被各种碎片化的信息牵着鼻子走的感觉,正是我寻找的。这本书的厚度似乎也预示着内容的扎实程度,希望它能真正成为我深入理解分布式账本技术的基石读物,而非又一本“快餐式”的技术导览。

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说实话,我一开始对这类“大而全”的技术书籍抱持着一种审慎的态度。市面上充斥着太多试图用一本书讲透一个复杂领域的作品,结果往往是内容臃肿,重点不突出。我希望这本能真正做到“有所为有所不为”。如果它能集中火力攻克几个最关键的底层模块,并且把它们解释得如同剥洋葱一样层层深入,那就功德无量了。例如,关于默克尔树的构建与验证过程,如果能辅以详尽的图示和伪代码,让我能亲手在脑中模拟一遍数据的生成与校验,那才算真正“掌握”。我尤其关注它对“去中心化”这个概念的技术实现路径的论述。它是否能清晰地区分出,在不同的架构设计下,去中心化是如何被量化和保障的?是依赖于网络拓扑的物理分布,还是依赖于经济激励和博弈论的设计?我对那些把技术理想化、过于强调“颠覆性”而忽略了工程实现难度的论调持保留意见。我期待的是一种冷静、严谨的工程视角,探讨在现有计算资源和网络带宽限制下,这些技术是如何在工程上达成妥协和平衡的。这本书的排版和索引做得怎么样?如果我在需要快速查找某个特定术语或算法的定义时,能迅速定位,那么它作为一本参考手册的价值也会大大提升。

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区块链系列书籍中比较清晰,有点干货的一本。

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讲技术还讲的比较全和详细。

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有点啰嗦了

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例子配图少,比较晦涩

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区块链系列书籍中比较清晰,有点干货的一本。

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