区块链导论

　　本书全面介绍了区块链的基础知识，包括区块链概述、区块链密码学、P2P网络、共识算法、智能合约、区块链经典应用、区块链应用案例、区块链技术生态等。此外，本书还涉及不少前沿知识技术的介绍，包括区块链在数字经济、元宇宙、Web 3.0和NFT中的应用等，以便读者加深对于区块链技术的理解。 本书既可以作为高等院校区块链、计算机等信息类专业和金融科技等专业的教材，又可以作为区块链、金融科技等领域从业人员的参考用书。

　　雷凯，男，深圳市内容中心网络与区块链重点实验室（ICNLab）主任，中国科技部战略院金融科技咨询顾问，\"科创中国”未来网络特聘专家，中国计算机学会CCF杰出会员、CCF区块链专委会常务委员、CCF YOCSEF 深圳 。

目 录
第1章 区块链概述 1
1.1 区块链简介 2
1.1.1 区块链的概念 2
1.1.2 区块链的价值 3
1.2 区块链的发展历史 3
1.2.1 区块链技术的发展 3
1.2.2 区块链的发展现状 4
1.2.3 区块链发展趋势 7
1.3 区块链系统 8
1.3.1 区块链的技术特点 8
1.3.2 区块链的体系框架 9
1.3.3 区块链的分类 11
1.4 区块链政策法规 13
参考文献 14
思考题 15
第2章 区块链密码学 16
2.1 密码学概述 17
2.1.1 密码学的发展历程 17
2.1.2 密码学的基本概念 19
2.1.3 密码攻击方式 19
2.1.4 区块链与密码学的关系 20
2.2 古典密码学 20
2.2.1 替换密码 21
2.2.2 置换密码 22
2.3 对称密码学 23
2.3.1 对称密码学概述 23
2.3.2 对称密码加密模式 24
2.3.3 DES加密算法 25
2.3.4 对称加密算法的特点 26
2.4 非对称加密算法 26
2.4.1 非对称密码学概述 26
2.4.2 RSA加密算法 27
2.4.3 ECC加密算法 28
2.4.4 非对称加密算法的特点 29
2.4.5 区块链中的非对称密码 29
2.5 哈希函数 29
2.5.1 哈希函数概述 29
2.5.2 常用哈希函数 30
2.5.3 区块链中的哈希函数 31
2.6 数字签名 31
2.6.1 数字签名概述 32
2.6.2 数字签名的生成和验证 32
2.6.3 区块链中的数字签名 33
2.7 国密算法 33
参考文献 35
思考题 36
第3章 对等网络 37
3.1 对等网络概述 38
3.1.1 对等网络的定义 38
3.1.2 对等网络特点 39
3.2 对等网络的结构 40
3.2.1 集中式对等网络 40
3.2.2 全分布式对等网络 41
3.2.3 混合式对等网络 43
3.2.4 对等网络的拓扑结构对比 44
3.3 对等网络的协议 44
3.3.1 Napster协议 44
3.3.2 Gnutella协议 45
3.3.3 Kademlia协议 45
3.4 区块链网络 47
3.4.1 节点类型 48
3.4.2 区块链网络的结构 49
3.4.3 区块链网络的协议 51
参考文献 53
思考题 53
第4章 共识算法 54
4.1 共识算法概述 55
4.1.1 共识正确性的定义 55
4.1.2 共识的通信模型 55
4.2 共识问题 56
4.2.1 拜占庭将军问题 56
4.2.2 FLP不可能定理 57
4.2.3 CAP理论 58
4.3 RAFT共识算法 58
4.4 公有链共识算法 60
4.4.1 PoW共识算法 60
4.4.2 PoS共识算法 62
4.4.3 DPoS共识算法 63
4.5 联盟链共识算法（PBFT共识算法） 64
4.6 新型共识算法 68
4.6.1 Algorand共识算法 69
4.6.2 HotStuff共识算法 70
参考文献 71
思考题 72
第5章 智能合约 73
5.1 智能合约概述 74
5.1.1 智能合约的定义 74
5.1.2 智能合约架构 74
5.1.3 智能合约的生命周期 75
5.2 智能合约的执行 76
5.2.1 栈式执行引擎 76
5.2.2 解释型执行引擎 77
5.2.3 容器化执行引擎 77
5.3 智能合约的组件 78
5.3.1 去中心化应用 78
5.3.2 预言机 78
5.4 智能合约的开发 79
5.4.1 开发语言 79
5.4.2 执行环境 80
5.5 智能合约的部署 82
5.5.1 Solidity开发部署工具简介 83
5.5.2 Solidity语法规则 83
5.5.3 Solidity代码示例 84
参考文献 84
思考题 85
第6章 区块链经典应用 86
6.1 比特币 87
6.1.1 比特币概述 87
6.1.2 比特币的技术要点 87
6.2 以太坊 89
6.2.1 以太坊的发展 89
6.2.2 以太坊的技术概念 92
参考文献 94
思考题 94
第7章 区块链应用案例 95
7.1 NFT 96
7.1.1 NFT概述 96
7.1.2 NFT协议标准 97
7.1.3 NFT的风险 99
7.1.4 NFT的应用场景 102
7.2 区块链在金融行业的应用 103
7.3 区块链在工业行业的应用 104
7.4 区块链在能源行业的应用 107
7.5 区块链在法律行业的应用 110
7.6 区块链2022北京冬奥会中的应用 112
参考文献 113
思考题 113
第8章 区块链技术生态 114
8.1 区块链云服务平台（BaaS） 115
8.1.1 BaaS平台的定义和价值 115
8.1.2 BaaS平台的架构和功能 117
8.1.3 BaaS平台技术发展方向 126
8.2 跨链组件 127
8.2.1 跨链的定义和价值 127
8.2.2 跨链技术原理 128
8.2.3 跨链典型实现 135
8.3 区块链测试评价工具 141
8.3.1 区块链测试评价体系 141
8.3.2 典型的区块链基准测试工具 146
参考文献 149
思考题 149
第9章 区块链与数字经济 151
9.1 数字经济相关法律概念 152
9.1.1 票据与数字版权 152
9.1.2 电子存证 152
9.1.3 智能合约与法律关系 153
9.2 区块链与金融 154
9.2.1 非中心化金融简介 154
9.2.2 交易机制 155
9.2.3 未来展望 162
9.3 区块链与相关法律 162
9.4 区块链治理与监管 165
参考文献 166
思考题 166
0章 区块链技术应用 167
10.1 元宇宙概述 168
10.1.1 元宇宙的发展历程 168
10.1.2 元宇宙的发展现状 169
10.1.3 构建元宇宙的技术支撑 171
10.1.4 风险与安全问题 174
10.2 区块链新兴产业 175
10.2.1 分布式商业 175
10.2.2 区块链与数字人民币 178
10.3 区块链与新一代信息技术 178
10.3.1 区块链与大数据 179
10.3.2 区块链与人工智能 179
10.3.3 区块链与物联网 180
10.3.4 区块链与新基建 180
10.4 区块链与新型网络体系结构 181
10.4.1 算力网络 181
10.4.2 可信基础设施 182
10.5 区块链与Web 3.0 182
10.5.1 Web 3.0概述 182
10.5.2 互联网发展历程 183
10.5.3 Web 3.0核心技术 183
10.5.4 Web 3.0特性 184
参考文献 185
思考题 185
1章 主流区块链平台 187
11.1 趣链 188
12.2 长安链 190
12.3 FISCO BCOS 192
12.4 蚂蚁链 193
12.5 百度 链 195
12.6 ChainSQL 198
12.7 墨群区块链 199
12.8 BSN-DDC基础网络 200
参考文献 201
思考题 201
后记 202