导语

  

    目前图书市场已有一些介绍比特币、区块链的书籍，但基本上都侧重于应用、投资或社会学等方面，缺少对区块链底层技术的系统性、细致性阐述，往往浮于表面概念、见解观点的探讨，甚至不乏谬误，更缺乏专门的教学用书。《解构区块链》将在一定程度上改变这一不足，为学习者提供准确、全面、严谨的知识体系。
    《解构区块链》将从比特币入手，在了解其基本原理的基础上，首先让学习者掌握相关的密码学中的关键算法和认知、互联网中的对等网络概念与技术，再进一步剖析比特币系统和区块链技术的详细技术架构，达到完全掌握其技术原理的目的；其次对核心的区块链技术进行各个方面的扩展改进、探讨典型的行业应用，使学习者更深刻地理解区块链的本质，并能扬长避短、灵活运用。《解构区块链》的相关内容（包括知识体系、逻辑结构）已多次在研究生课程、高级研修（培训）班、专题讲座和演讲中使用，取得很好的效果。

内容提要

  

    说到区块链，有人好奇地问：“什么是挖矿，怎么记账？”也有人想弄清如何实现共识、怎样构建智能合约，还有人困惑于应用与区块链是否能够对接。本书将从区块链底层技术细节开始来逐一回答这些问题。首先，系统性剖析区块链技术的原理和本质，从其产生背景、基本概念出发，深入浅出地解析区块链结构、核心算法、运行机制及其支撑技术；其次，通过诠释区块链技术特征、优势与弱点，进一步分析技术演进、典型应用。

第1章  货币认知
  1.1  货币简史
  1.2  数字货币
  1.3  交易与记账
  1.4  虚拟货币
    1.4.1  信任机制
    1.4.2  共识机制
  1.5  数字资产
  1.6  虚拟币困境
第2章  比特币认知
  2.1  比特币起源
  2.2  比特币基本概念
    2.2.1  比特币区块链
    2.2.2  比特币生成
    2.2.3  比特币交易
    2.2.4  比特币地址
    2.2.5  比特币网络
  2.3  比特币系统
    2.3.1  比特币挖矿
    2.3.2  比特币系统组成
第3章  密码学基础
  3.1  密码学基本概念
  3.2  对称密钥加密
    3.2.1  分组加密技术原理
    3.2.2  SM4算法
    3.2.3  DES算法
  3.3  非对称密钥加密
    3.3.1  非对称密钥加密技术原理
    3.3.2  RSA算法
    3.3.3  ElGamal算法
    3.3.4  ECC算法
  3.4  单向函数加密
    3.4.1  单向函数技术原理
    3.4.2  CRC算法
    3.4.3  MD算法
    3.4.4  RIPEMD算法
    3.4.5  SHA算法
  3.5  单向陷门函数
  3.6  量子密码
第4章  数字签名技术
  4.1  数字签名技术原理
  4.2  MAC算法
  4.3  DSA算法
  4.4  ECDSA算法
  4.5  数字证书
  4.6  环签名
  4.7  盲签名
第5章  对等网络技术
  5.1  对等网络技术架构
  5.2  对等网络典型技术
  5.3  共识算法
    5.3.1  拜占庭容错算法
    5.3.2  实用拜占庭容错算法
    5.3.3  比特币共识机制证明
第6章  比特币技术原理
  6.1  比特币区块链技术原理
    6.1.1  版本号
    6.1.2  时间戳
    6.1.3  前一区块头哈希
    6.1.4  难度位
    6.1.5  计数器
    6.1.6  交易账本树根哈希
    6.1.7  比特币区块体
  6.2  比特币挖矿技术原理
    6.2.1  比特币挖矿准备
    6.2.2  比特币挖矿工作量证明
    6.2.3  比特币挖矿共识机制
  6.3  比特币地址技术原理
    6.3.1  比特币私钥生成方法
    6.3.2  比特币公钥生成方法
    6.3.3  比特币地址生成方法
  6.4  比特币交易技术原理
    6.4.1  比特币交易数据结构
    6.4.2  比特币交易规则
    6.4.3  比特币交易输入
    6.4.4  比特币交易输出
    6.4.5  比特币脚本系统
    6.4.6  比特币交易验证
  6.5  比特币通信协议
    6.5.1  结点联络类协议和消息
    6.5.2  区块交换类协议和消息
    6.5.3  交易交换类协议和消息
    6.5.4  网络管理类协议和消息
第7章  比特币应用体系
  7.1  比特币钱包
    7.1.1  用户密钥创建方法
    7.1.2  简单支付验证SPV
    7.1.3  Bloom过滤器
  7.2  比特币交易点
  7.3  比特币价值
第8章  区块链技术原理
  8.1  区块链概念
  8.2  区块链类型
  8.3  区块链技术特点
    8.3.1  区块链技术优势
    8.3.2  区块链技术弱点
    8.3.3  区块链分叉风险
    8.3.4  区块链升级风险
  8.4  虚拟币系统扩展
    8.4.1  染色币
    8.4.2  竞争币
    8.4.3  域名币
    8.4.4  比特消息
    8.4.5  以太坊
    8.4.6  区块链应用程序Dapp
    8.4.7  区块链社区
  8.5  克隆比特币
第9章  区块链技术演进
  9.1  区块链扩展
    9.1.1  侧链
    9.1.2  树链
    9.1.3  块格
    9.1.4  DAG链
  9.2  共识机制扩展
    9.2.1  权益证明PoS
    9.2.2  权益授权证明DPoS
    9.2.3  重要性证明PoI
    9.2.4  其他共识机制
  9.3  超级账本
  9.4  智能合约
  9.5  闪电网络
  9.6  区块压缩
  9.7  隐私信息混淆
第10章  区块链安全威胁
  10.1  区块链安全认知
  10.2  直接威胁
    10.2.1  缺陷攻击
    10.2.2  共识攻击
    10.2.3  脚本攻击
    10.2.4  协议攻击
    10.2.5  密钥攻击
    10.2.6  账号攻击
  10.3  间接威胁
    10.3.1  通信窃听
    10.3.2  拒绝服务
    10.3.3  劫持攻击
    10.3.4  恶意程序
    10.3.5  不良应用
第11章  区块链安全防范
  11.1  资金安全
  11.2  交易安全
  11.3  信息安全
  11.4  协议安全
  11.5  系统安全
  11.6  设备安全
第12章  区块链技术应用
  12.1  区块链体系架构设计
  12.2  基于钱包的Dapp设计
  12.3  云计算与区块链
  12.4  物联网与区块链
  12.5  大数据与区块链
  12.6  区块链+行业应用
    12.6.1  区块链+电子金融
    12.6.2  区块链+电子商务
    12.6.3  区块链+电子政务
    12.6.4  区块链+防伪溯源
    12.6.5  区块链+信用评估
    12.6.6  区块链+存管公证
    12.6.7  区块链+投票选举
    12.6.8  区块链+慈善捐助
    12.6.9  区块链+共享经济

前言

  

    前言既然以比特币为代表的虚拟币们虚火升腾、泡沫横溢，监管部门对其严加管束，大多数民众也并不感冒，那么为什么还要学习、研究区块链？其实这正是笔者写作本书的原因。区块链技术来源于比特币，但可脱离于比特币。比特币和其他虚拟币存在的问题是由盲目炒币、黑产交易等引起的，当“币”的属性被剥离后，区块链技术就因其创新的思想、独特的结构、灵巧的配置脱颖而出，备受政府、企业及研究者关注和青睐。从不同领域、不同行业的视角来观察区块链技术，似乎都可以找到区块链技术与自身业务的结合点和应用场景，甚至受到启发形成新的业务模式，促成转型升级。但是，如果缺乏对区块链技术清晰、正确、系统的认识，实际应用就成为无本之木、无源之水，更严重的是可能走偏方向，造成不可挽回的损失。所以本书的唯一目的就是通过解构区块链技术的方方面面，对技术进行深层剖析，不仅知其然，而且知其所以然。当朦朦胧胧的神秘面纱被掀掉后，展现在眼前的将是“高清版”的区块链技术，一些原有的疑惑、误解或偏见自然就会随之烟消云散。然而本书并不负责解答所有疑问，诸如“我这个项目能否运用区块链技术？怎么用？”等。因此，在区块链技术方面，本书是一本“三不”书。首先，不是“预言书”。虽然本书不可避免会涉及一些观点和判断，也有启发性的案例讨论，但并不专注于阐述行情走势、未来趋势、价值衡量、行业预测、社会影响等比较主观的话题，这些都应该是学习者掌握区块链技术原理后自然、自发、自觉的思考。其次，不是“编程书”。本书确实将深入区块链技术到比特级别构造的程度，据此开发软件是可行的，而且部分算法用代码形式阐述，可更多是为了能清楚说明问题。最后，不是“投资书”。本书并没有投资分析、指南、路线之类的内容，主要是可以让技术好奇者豁然开朗的细节。就像互联网上日新月异的各种技术一样，区块链技术也是一项正在风口浪尖上的创新技术。只有不断学习、跟踪、了解、把握这些新技术，才能不被后浪拍在沙滩上。编者2019年4月