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区块链导论:原理、技术与应用




本书是数据科学与工程专业核心教材之一,内容涉及区块链系统的存储、执行、共识、查询、隐私保护等核心技术,旨在帮助读者快速建立理解、使用和研发区块链系统所必备的知识体系——从比特币、以太坊和超级账本Fabric等主流开源区块链架构出发,延伸至基于平台的上层分布式应用开发实践,再到系统底层所涉及的核心理论和关键技术。结合具体实操系统,从感性到理性,由表及里,循序渐进;并在讲解原理的同时,突出其在真实系统中的实现和运行机制,形成从理论到实践、再从实践上升到理论的闭环。

本书为新形态教材,提供配套的讲义、代码、习题及参考答案等数字资源,内容直观翔实,便于教师授课与读者学习。本书适用于学生、计算机领域科研人员和从业人员,以及其他对区块链感兴趣的读者,可作为本科生和研究生学习区块链技术的教材,也可作为从事相关研究、工作的人员以及各类自学人员的学习资源。



作者:
张召 金澈清 田继鑫 周傲英

定价:
49.50 元

出版时间:
2023-07-14

ISBN:
978-7-04-058200-0

物料号:
58200-00

读者对象:
高等教育

一级分类:
计算机/教育技术类

二级分类:
计算机类专业核心课程

三级分类:
计算机导论

重点项目:
暂无

版面字数:
510千字

开本:
16开

装帧形式:
平装

页数:
暂无

最新
印次时间:
2023年01月
  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 数字货币与区块链
        • 1.1 数字货币
          • 1.1.1 传统货币
            • 1.1.2 比特币
            • 1.2 区块链
              • 1.2.1 定义
                • 1.2.2 基本原理
                  • 1.2.3 主要特征
                    • 1.2.4 基本类型
                    • 1.3 技术发展
                      • 1.3.1 区块链系统架构
                        • 1.3.2 关键技术
                        • 1.4 区块链的意义
                          • 1.4.1 区块链技术的应用情况
                            • 1.4.2 区块链与前沿技术
                            • 本章小结
                              • 习题1
                                • 参考文献
                                • 第2章 典型的区块链系统
                                  • 2.1 以太坊
                                    • 2.1.1 以太坊历史
                                      • 2.1.2 以太坊概述
                                        • 2.1.3 以太坊框架
                                          • 2.1.4 核心概念
                                            • 2.1.5 智能合约
                                              • 2.1.6 挖矿
                                                • 2.1.7 以太坊状态转换
                                                  • 2.1.8 以太坊数据结构
                                                  • 2.2 超级账本
                                                    • 2.2.1 项目简介
                                                      • 2.2.2 Fabric简介
                                                        • 2.2.3 Fabric框架
                                                          • 2.2.4 核心概念
                                                            • 2.2.5 交易流程
                                                              • 2.2.6 权限管理与策略
                                                                • 2.2.7 区块链数据结构
                                                                • 本章小结
                                                                  • 习题2
                                                                    • 参考文献
                                                                    • 第3章 密码学基础
                                                                      • 3.1 哈希技术
                                                                        • 3.1.1 定义
                                                                          • 3.1.2 常见算法
                                                                            • 3.1.3 区块链中的应用
                                                                            • 3.2 加解密算法
                                                                              • 3.2.1 基本概念
                                                                                • 3.2.2 对称加密算法
                                                                                  • 3.2.3 非对称加密算法
                                                                                    • 3.2.4 混合加密机制
                                                                                    • 3.3 椭圆曲线加密算法
                                                                                      • 3.3.1 椭圆曲线
                                                                                        • 3.3.2 有限域上的椭圆曲线
                                                                                          • 3.3.3 椭圆曲线运算
                                                                                            • 3.3.4 加密算法
                                                                                              • 3.3.5 Diffie-Hellman密钥交换
                                                                                              • 3.4 数字签名
                                                                                                • 3.4.1 基本签名算法
                                                                                                  • 3.4.2 签名分类
                                                                                                  • 3.5 数字证书
                                                                                                    • 3.6 国密算法
                                                                                                      • 本章小结
                                                                                                        • 习题3
                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                          • 第4章 智能合约
                                                                                                            • 4.1 智能合约简介
                                                                                                              • 4.1.1 确定性
                                                                                                                • 4.1.2 可终止性
                                                                                                                  • 4.1.3 智能合约分类
                                                                                                                  • 4.2 比特币智能合约
                                                                                                                    • 4.2.1 P2PKH
                                                                                                                      • 4.2.2 P2PK
                                                                                                                        • 4.2.3 P2SH
                                                                                                                          • 4.2.4 多重签名
                                                                                                                            • 4.2.5 OP_RETURN
                                                                                                                            • 4.3 以太坊智能合约
                                                                                                                              • 4.3.1 合约账户
                                                                                                                                • 4.3.2 合约代码
                                                                                                                                  • 4.3.3 合约开发
                                                                                                                                    • 4.3.4 合约的生命周期管理
                                                                                                                                    • 4.4 Fabric智能合约
                                                                                                                                      • 4.4.1 链码概述
                                                                                                                                        • 4.4.2 系统链码
                                                                                                                                          • 4.4.3 系统链码插件
                                                                                                                                            • 4.4.4 用户链码
                                                                                                                                              • 4.4.5 链码管理
                                                                                                                                              • 4.5 智能合约模型的优化
                                                                                                                                                • 4.5.1 “共识-执行”智能合约模型的优化
                                                                                                                                                  • 4.5.2 “执行-共识-验证”智能合约模型的优化
                                                                                                                                                  • 本章小结
                                                                                                                                                    • 习题4
                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                      • 第5章 共识算法
                                                                                                                                                        • 5.1 共识算法简介
                                                                                                                                                          • 5.2 区块链分布式系统概述
                                                                                                                                                            • 5.2.1 一致性问题
                                                                                                                                                              • 5.2.2 可靠性问题
                                                                                                                                                                • 5.2.3 分布式系统特性
                                                                                                                                                                • 5.3 共识算法
                                                                                                                                                                  • 5.3.1 共识
                                                                                                                                                                    • 5.3.2 故障容错
                                                                                                                                                                      • 5.3.3 共识的不可能性
                                                                                                                                                                        • 5.3.4 CAP原理
                                                                                                                                                                          • 5.3.5 ACID原则
                                                                                                                                                                            • 5.3.6 BASE原则
                                                                                                                                                                            • 5.4 Paxos
                                                                                                                                                                              • 5.4.1 算法概述
                                                                                                                                                                                • 5.4.2 算法描述
                                                                                                                                                                                  • 5.4.3 算法分析
                                                                                                                                                                                    • 5.4.4 运行模式
                                                                                                                                                                                      • 5.4.5 算法改进
                                                                                                                                                                                      • 5.5 Raft
                                                                                                                                                                                        • 5.5.1 算法概述
                                                                                                                                                                                          • 5.5.2 算法描述
                                                                                                                                                                                            • 5.5.3 算法分析
                                                                                                                                                                                              • 5.5.4 与Paxos比较
                                                                                                                                                                                                • 5.5.5 算法改进
                                                                                                                                                                                                • 5.6 PoW
                                                                                                                                                                                                  • 5.6.1 算法概述
                                                                                                                                                                                                    • 5.6.2 哈希难题
                                                                                                                                                                                                      • 5.6.3 挖矿
                                                                                                                                                                                                        • 5.6.4 PoW变种
                                                                                                                                                                                                          • 5.6.5 双重花费攻击问题
                                                                                                                                                                                                          • 5.7 PoS
                                                                                                                                                                                                            • 5.7.1 算法概述
                                                                                                                                                                                                              • 5.7.2 算法优势
                                                                                                                                                                                                                • 5.7.3 算法解决的安全问题
                                                                                                                                                                                                                  • 5.7.4 算法实现
                                                                                                                                                                                                                    • 5.7.5 DPoS
                                                                                                                                                                                                                    • 5.8 PBFT
                                                                                                                                                                                                                      • 5.8.1 算法概述
                                                                                                                                                                                                                        • 5.8.2 算法描述
                                                                                                                                                                                                                          • 5.8.3 算法分析
                                                                                                                                                                                                                          • 5.9 DAG
                                                                                                                                                                                                                            • 5.9.1 DAG简介
                                                                                                                                                                                                                              • 5.9.2 DAG共识
                                                                                                                                                                                                                                • 5.9.3 PHANTOM
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.9.4 基于DAG的区块链系统
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.10 以太坊中的共识
                                                                                                                                                                                                                                    • 5.10.1 DaggerHashimoto算法
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.10.2 Ethash DAG
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.10.3 Ethash挖矿过程
                                                                                                                                                                                                                                          • 5.10.4 Ethash工作量验证
                                                                                                                                                                                                                                            • 5.10.5 以太坊的PoS算法
                                                                                                                                                                                                                                            • 5.11 Fabric中的共识
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.11.1 交易提案排序
                                                                                                                                                                                                                                                • 5.11.2 共识区块传播
                                                                                                                                                                                                                                                • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题5
                                                                                                                                                                                                                                                    • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                    • 第6章 数据结构及存储
                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.1 区块存储
                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.1.1 区块链的逻辑结构
                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.1.2 物理存储
                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.1.3 转换层
                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.2 状态存储
                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.2.1 UTXO模型
                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.2.2 KV模型
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.2.3 账户模型
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.2.4 数据存储
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3 MPT
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.1 检索树
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.2 Patricia检索树
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3.3 Merkle树
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.4 MPT
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.4 数据验证结构
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.4.1 节点间的数据传输验证
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.4.2 区块数据验证
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.4.3 交易验证
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.4.4 交易存在性验证
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.5 以太坊
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.5.1 RLP编码
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.5.2 区块链
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.5.3 区块
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.5.4 物理存储
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.5.5 StateDB
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.6 Fabric
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.6.1 账本逻辑结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.6.2 物理存储
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题6
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第7章 网络层实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1 P2P
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.1.1 P2P概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.1.2 P2P体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1.3 P2P安全性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.4 P2P应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.5 P2P与区块链
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2 Gossip协议
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.1 协议类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.2 通信方式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2.3 协调机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.4 协议优势
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.2.5 协议缺陷
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.2.6 比特币的P2P实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.2.7 Fabric的P2P实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.3 Kademlia协议
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.1 路由表
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.3.2 协议操作类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.3.3 路由查找
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3.4 节点的加入和更新
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3.5 以太坊的P2P实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.6 比特币、Fabric、以太坊P2P分析对比
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.4 中心化区块链的实现方式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题7
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第8章 区块链安全
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1 存储层安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.1 基础设施风险
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.2 数据的隐私保护
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.3 内容安全分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.4 数据的稳定增长
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 协议层安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 P2P安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 密码学机制安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.3 共识机制安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.3 扩展层安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3.1 合约虚拟机攻击
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.2 智能合约攻击
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.3 风险应对策略
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.4 应用层安全性分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.4.1 应用软件漏洞
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4.2 外部数据源调用问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.3 环境漏洞
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题8
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第9章 区块链技术的发展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1 区块链技术概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2 分片技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2.1 分片技术概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.2 分片必要性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.3 分片技术要点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.4 分片安全性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.5 MultiVAC分片
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3 隐私保护
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.1 零知识证明
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.2 零知识证明在区块链中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.4 激励机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.4.1 目的
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.4.2 奖励
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.4.3 惩罚
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.4.4 实现机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.5 跨链技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.5.1 跨链机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.5.2 公证人机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.5.3 哈希锁定
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.5.4 侧链
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.5.5 中继链
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.5.6 跨链难点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.6 数据管理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.6.1 数据管理概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.6.2 数据存储
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.6.3 数据查询
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题9
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第10章 区块链系统研发
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.1 Fabric案例开发
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.1.1 系统功能和架构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.1.2 系统分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.1.3 系统实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.1.4 系统运行
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.2 Fabric的部署和使用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.2.1 环境准备
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.2.2 dockercompose配置文件准备
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2.3 启动Fabric
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.4 可能出现的问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.3 以太坊案例开发
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3.1 系统功能和架构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.2 系统分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.3.3 系统实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.4 系统运行
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.4 以太坊的部署和使用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.4.1 安装以太坊客户端
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.4.2 配置初始状态
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.4.3 初始化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.4.4 启动私有节点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.4.5 控制台操作
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.4.6 控制台操作举例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.4.7 连接到其他节点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.5 区块链的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.5.1 区块链在匿名投票中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.5.2 区块链在政府监管中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.5.3 区块链在金融对账中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.5.4 区块链在版权保护中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.5.5 区块链在食品供应链中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题10
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      如无法打开或下载资源,请在电脑端(xuanshu.hep.com.cn)进行下载操作。
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      1