隨著以比特幣（Bitcoin）為代表的數(shù)字貨幣的崛起，其底層支撐架構(gòu)——區(qū)塊鏈（Blockchain）憑借去中心化信用、數(shù)據(jù)不可篡改等特點，吸引了多國政府部門、金融機構(gòu)及互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司的廣泛關(guān)注，逐漸成為當前學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點課題。本書首先簡要介紹了密碼學、P2P網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎知識，然后詳細介紹了比特幣的相關(guān)原理與技術(shù)，在此基礎上重點介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)的原理，后介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)的應用。本書是第 一本系統(tǒng)全面介紹區(qū)塊鏈技術(shù)的中文教材，目的是使學習者能夠掌握區(qū)塊鏈的理論與技術(shù)，進而從事區(qū)塊鏈的開發(fā)與應用。
以比特幣（Bitcoin）為代表的數(shù)字貨幣的崛起，其底層支撐架構(gòu)——區(qū)塊鏈（Blockchain）憑借去中心化信用、數(shù)據(jù)不可篡改等特點，吸引了世界許多國家政府部門、金融機構(gòu)及互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為當前學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點課題。區(qū)塊鏈是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新應用模式。區(qū)塊鏈技術(shù)被認為是繼大型機、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后計算模式的顛覆式創(chuàng)新。目前，區(qū)塊鏈的應用已延伸到物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易等多個領域。
2016年12月在《國務院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》中將區(qū)塊鏈寫入“十三五”國家信息化規(guī)劃，將區(qū)塊鏈列為重點加強的戰(zhàn)略性前沿技術(shù)。區(qū)塊鏈已經(jīng)成為國家信息化戰(zhàn)略的重要組成部分。
本書主要回答4個方面的問題：
首先，為什么要學習和研究區(qū)塊鏈技術(shù)？從國家戰(zhàn)略、技術(shù)發(fā)展等方面闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)的重要性和區(qū)塊鏈技術(shù)的應用環(huán)境和面臨的問題。
第二，比特幣中的區(qū)塊鏈技術(shù)原理是什么？作為比特幣的底層技術(shù)，區(qū)塊鏈是如何發(fā)揮作用的，其技術(shù)原理和細節(jié)是什么，這一部分給出了詳細的介紹。
第三，區(qū)塊鏈技術(shù)的原理是什么？在比特幣區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎上，區(qū)塊鏈技術(shù)又有新的發(fā)展，這部分詳細介紹區(qū)塊鏈的*新研究成果和技術(shù)。
第四，如何應用區(qū)塊鏈技術(shù)解決實際問題。
本書可以作為管理信息系統(tǒng)、信息安全、電子商務、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)學生教材，也可以作為從事網(wǎng)絡安全、信息安全、金融行業(yè)等從業(yè)者的參考讀物。
前言
隨著以比特幣為代表的數(shù)字貨幣的崛起，其底層支撐架構(gòu)—區(qū)塊鏈憑借去中心化信用、數(shù)據(jù)不可篡改等特點，吸引了世界許多國家政府部門、金融機構(gòu)及互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為當前學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點課題。區(qū)塊鏈是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新應用模式。區(qū)塊鏈技術(shù)被認為是繼大型機、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后計算模式的顛覆式創(chuàng)新。目前，區(qū)塊鏈的應用已延伸到物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易等多個領域。
2016年12月，《國務院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》將區(qū)塊鏈寫入“十三五”國家信息化規(guī)劃，將區(qū)塊鏈列為重點加強的戰(zhàn)略性前沿技術(shù)。區(qū)塊鏈已經(jīng)成為國家信息化戰(zhàn)略的重要組成部分。
2016年9月，中央財經(jīng)大學信息學院的朱建明、高勝和段美姣三位老師共同開設了第一門“區(qū)塊鏈技術(shù)”課程，本書就是在此基礎上完成的。本書主要回答四個方面的問題：
第一，為什么要學習和研究區(qū)塊鏈技術(shù)？從國家戰(zhàn)略、技術(shù)發(fā)展等方面闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)的重要性和區(qū)塊鏈技術(shù)的應用環(huán)境以及面臨的問題。
第二，比特幣中的區(qū)塊鏈技術(shù)原理是什么？作為比特幣的底層技術(shù)，區(qū)塊鏈是如何發(fā)揮作用的？其技術(shù)原理和細節(jié)是什么？這一部分給出了詳細的介紹。
第三，區(qū)塊鏈技術(shù)的原理是什么？在比特幣區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎上，區(qū)塊鏈技術(shù)又有新的發(fā)展，這一部分詳細介紹區(qū)塊鏈的最新研究成果和技術(shù)。
第四，如何應用區(qū)塊鏈技術(shù)解決實際問題。
全書由朱建明、高勝和段美姣三位老師共同編著。第1章由朱建明編寫，第2章由賈恒越編寫，第3章由海沫編寫，第4～7章由段美姣、朱燁辰編寫，第8～10章由高勝編寫，第11章案例由布比公司和火幣網(wǎng)提供，由付永貴整理。
編者在完成本書的過程中參閱了大量的文獻，其中包括專業(yè)書籍、學術(shù)論文、學位論文、國際標準、國內(nèi)標準和技術(shù)報告等，書中有部分引用已經(jīng)很難查證原始出處，編者注明的參考文獻僅僅是獲得相關(guān)資料的文獻，沒有一一列舉出所有的參考文獻，在此表示歉意和謝意。
由于編者水平有限，本書不足與疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
作者2017年8月
目 錄
前言
第一部分 基礎知識
第1章 緒論2
1.1 區(qū)塊鏈概述2
1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的應用5
思考題8
參考文獻9
第2章 區(qū)塊鏈中的密碼學10
2.1 密碼學概述10
2.2 對稱密碼體制15
2.3 非對稱密碼體制20
2.4 Hash函數(shù)26
2.5 數(shù)字簽名技術(shù)31
2.6 本章小結(jié)35
思考題35
參考文獻36
第3章 分布式一致性37
3.1 分布式計算系統(tǒng)架構(gòu)37
3.2 從ACID到CAP/BASE41
3.3 一致性協(xié)議和算法43
3.4 本章小結(jié)47
思考題48
參考文獻48
第二部分 比特幣
第4章 比特幣簡介52
4.1 數(shù)字貨幣概述52
4.2 比特幣概述72
第5章 比特幣核心概念84
5.1 比特幣錢包84
5.2 比特幣密鑰和地址90
5.3 比特幣交易99
5.4 比特幣腳本106
5.5 比特幣網(wǎng)絡112
第6章 比特幣區(qū)塊鏈技術(shù)原理120
6.1 比特幣區(qū)塊120
6.2 分布式共識機制128
6.3 比特幣激勵機制141
6.4 側(cè)鏈技術(shù)146
6.5 閃電網(wǎng)絡153
6.6 比特幣運行與開發(fā)實驗162
第7章 比特幣面臨的挑戰(zhàn)186
7.1 比特幣面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)186
7.2 比特幣價格波動風險198
7.3 比特幣資源消耗問題201
7.4 比特幣政策風險201
參考文獻202
第三部分 區(qū)塊鏈技術(shù)原理
第8章 區(qū)塊鏈基本簡介206
8.1 區(qū)塊鏈概念206
8.2 區(qū)塊鏈主要特征209
8.3 區(qū)塊鏈技術(shù)演化發(fā)展210
8.4 區(qū)塊鏈部署形式211
8.5 區(qū)塊鏈參考架構(gòu)214
8.6 區(qū)塊鏈技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢217
8.7 本章小結(jié)222
第9章 以太坊區(qū)塊鏈概述224
9.1 以太坊出發(fā)點224
9.2 以太坊概述225
9.3 以太坊體系架構(gòu)229
9.4 以太坊區(qū)塊鏈核心概念231
9.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)換241
9.6 以太坊錢包和瀏覽器243
9.7 以太坊客戶端243
9.8 以太坊網(wǎng)絡247
9.9 分布式應用248
9.10 本章小結(jié)252
第10章 智能合約253
10.1 智能合約概述253
10.2 智能合約體系架構(gòu)260
10.3 智能合約運行機制261
10.4 以太坊智能合約開發(fā)環(huán)境262
10.5 以太坊智能合約部署流程268
10.6 以太坊區(qū)塊鏈開發(fā)實踐269
10.7 以太坊區(qū)塊鏈應用實踐案例289
10.8 本章小結(jié)306
參考文獻306
第四部分 區(qū)塊鏈技術(shù)應用案例
第11章 區(qū)塊鏈應用案例310
11.1 布比案例310
11.2 火幣案例318
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